回收木材废料中的纳米晶体使碳纤维复合材料更坚韧

用超细碳纤维束增强的聚合物是“轻如羽毛，结实如钢”的复合材料的缩影，在多种行业中获得了广泛的应用。添加称为碳纳米管的材料可以进一步增强复合材料的功能。但是，用于掺入碳纳米管的化学过程最终使它们不均匀地散布在复合材料上，从而限制了强度和最终可以达到的其他有用质量。

在一项新的研究，得克萨斯州A与M大学研究人员利用天然植物产品，名为纳米微晶纤维素，对销和大衣碳纳米管均匀地在碳纤维复合材料。研究人员说，他们规定的方法比常规方法更快，并且还允许从纳米级设计碳纤维复合材料。

该研究结果在线发表在《美国化学学会(ACS)应用纳米材料》杂志上。

复合材料是分层构建的。例如，聚合物复合材料由纤维层(例如碳纤维或凯夫拉尔纤维)和聚合物基质制成。这种分层结构是复合材料弱点的根源。对层的任何损坏都会导致破裂，这一过程在技术上称为分层。

为了增加强度并赋予碳纤维复合材料其他所需的质量，例如导电性和导热性，经常添加碳纳米管。然而，用于将碳纳米管掺入这些复合物中的化学过程经常导致纳米颗粒结块，从而降低了添加这些颗粒的总体益处。

“纳米颗粒的问题类似于将粗咖啡粉添加到牛奶中时发生的情况-粉末之间会聚结或粘在一起，”工程技术和工业分配部助理教授Amir Asadi博士说。“要充分利用碳纳米管，首先需要将它们彼此分开，然后以某种方式设计为到达碳纤维复合材料内的特定位置。”

为了促进碳纳米管的均匀分布，Asadi和他的团队转向了纤维素 纳米晶体，这种纤维素纳米晶体很容易从回收的木浆中获得。这些纳米晶体在其分子上具有吸引水的片段以及被水排斥的其他片段。Asadi说，这种独特的分子结构为构建纳米级复合材料提供了理想的解决方案。

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