Растительная целлюлоза – прочная, как сталь

Последние научные исследования, результатом которых стало открытие удивительных структурных свойств растений, могут полностью изменить наши представления о том, что понимать под «зеленой архитектурой». Исследователи из университета Пердью, проводившие эксперимент с нанокристаллами целлюлозы пришли к выводу, что этот природный полимер, который является основой жизни растений, прочен, как сталь. Он может использоваться для создания нового класса биоматериалов широкого применения, например для более надежных строительных и автомобильных компонентов.

Целлюлоза (клетчатка) содержится в растениях, овощах, водорослях, некоторых морских организмах и бактериях. По данным недавнего эксперимента, проведенного в университете Пердью, штат Индиана, США, биоматериал может стать важнейшим возобновляемым ресурсом, прежде всего потому, что имеется в изобилии в природе, а также в отходах бумажной и пищевой промышленности. Нанокристаллы целлюлозы являются потенциальной альтернативой углеродным нанотрубкам, полимерам и бетону.

Исследователи обнаружили, что этот, казалось бы хрупкий, материал длиной всего 500 нанометров демонстрирует удивительную прочность – 206 гигапаскалей, – такую же, как у стали. По причине микроскопических размеров испытания образцов этого материала в прошлом были невозможны.

Нанокристаллы шириной около 3 нанометров и длиной 500 нанометров – около одной тысячной песчинки – слишком малы, чтобы изучать их через световые микроскопы и измерять лабораторными приборами. Но сегодня ученые используют квантовую механику, чтобы раскрыть их потенциал и осуществить научный прорыв, открыть дверь в будущее, в котором архитектура будет имитировать строение и поведение растений. Их выводы являются важной вехой в понимании фундаментальных механических свойств нанокристаллов целлюлозы.

С полным содержанием этого номера Вы можете ознакомиться здесь

Полную версию статьи Вы можете прочитать в нашем печатном издании или подписавшись на электронную версию нашего журнала.

Материалы предоставлены факультетом гражданского строительства
университета Пердью (School of Civil Engineering, Purdue University)