10 июня 2008, 15:01

Шведы и японцы создали строительную нанобумагу

Ученые из Шведского Королевского института технологий в Стокгольме в сотрудничестве со своими японскими коллегами создали нанобумагу.
Созданная ими бумага по прочности на разрыв превосходит чугун и лишь немного уступает стали.

Работа исследователдей опубликована в журнале Biomacromolecules. По химическому составу нанобумага не отличается от стандартной и получается из обычной древесины при помощи специального разработанной технологии. Создатели надеются, что новый материал найдет применение в строительстве.

Целлюлоза - один из самых распространенных природных полимеров. Она является главной составляющей клеточных стенок растений и обуславливает их механическую прочность. Целлюлоза давно используется в промышленности, являясь основой для производства целлофана, бумаги, различных пищевых добавок.

Для получения целлюлозы шведские исследователи использовали древесину. Обычный процесс добычи состоит из двух основных этапов. На первом древесина очищается и перемалывается в мягкую массу. На втором применяются специальные реагенты, которые растворяют или разрушают содержащиеся в растительных тканях нецеллюлозные компоненты. В результате такого процесса отдельные волокна целлюлозы повреждаются и теряют свою прочность, поэтому ученые разработали более щадящую схему. На первом этапе древесина обрабатывалась специально подобранными химическими ферментами. Затем, при помощи обычного пестика, размягченная ферментами, она разбивалась в воде в однородную смесь. После выпаривания воды получился лист нового материала, толщиною 50 микрометров.

Далее ученые тестировали прочность новой бумаги на разрыв. Для этого на специальной машине к тонкой полоске материала прикладывалась постепенно возрастающая сила. Максимальное значение, при котором происходит разрыв полоски, и называется прочностью на разрыв данного материала. Для тестирования ученые использовали образец длиной 40 и шириной 5 миллиметров. Прочность на разрыв нанобумаги составила 214 мегапаскалей (МПа). Для сравнения: прочность бумаги – менее одного МПа, прочность чугуна – 180 МПа, прочность строительной стали – 250 МПа.

Столь удивительные свойства ученые объясняют несколькими факторами. Во-первых, толщина неповрежденных волокон целлюлозы в новом материале составляет около 300 нанометров - в тысячу раз тоньше, чем в обычной бумаге. Во-вторых, эти волокна сплетены в сложную механическую сеть, которая обеспечивает эластичность и прочность одновременно.

Сами создатели считают, что у открытых ими материалов огромный потенциал в сфере строительства. Нанобумага может быть использована для укрепления различных конструкций, создания прочных клейких лент. Нановолокна возможно использовать для укрепления бетона.
Чтобы получать лучшие материалы дня, недели, месяца, подписывайтесь на наш канал. Здесь мы добавляем смысла каждой новости.