Новый биоматериал крепче стали и прочнее паутины

Ученые создали самый прочный биоматериал, когда-либо производившийся в Гамбургском центре исследований DESY. Их искусственные целлюлозные волокна крепче стали и паутины, считающейся самым прочным биологическим материалом.

Команда Даниэля Сёдерберга из Королевского технологического института (Стокгольм) представила в американском журнале ACS Nano свою работу, для которой был использован рентгеновский источник Petra III от DESY.

Ультрапрочный биоразлагаемый материал состоит из нановолокон целлюлозы, соответствующих по структуре древесине. Благодаря новому методу исследователи успешно перенесли механические свойства нановолокон на легкий макроскопический биоматериал.

Ученые использовали нановолокна целлюлозы толщиной всего 2-5 нм и длиной до 700 нм. Их пропускали в воде через тонкий канал в стальном блоке шириной всего 1 мм. Он имеет две пары боковых протоков, по которым туда поступает вода двух видов: деионизированная и с низким рН, что сжимает и ускоряет поток нановолокон. 

Такая гидродинамическая фокусировка помогает правильно направлять волокна, уплотняющиеся в тонкую нить и соединяющиеся с помощью супрамолекулярных сил без какого-либо клеящего вещества.

Последующие испытания показали изгибную жесткость биоматериала 86 ГПа, а разрывную прочность - 1,57 ГПа. Он в восемь раз жестче и в несколько раз растяжимее, чем нити из натуральной паутины, и может использоваться как экологически чистая альтернатива пластмассам в автомобилях, мебели и самолетах, а также в биомедицине, так как целлюлоза не отторгается организмом.

Источник: derstandard.at