樹木是自然界中堅固而堅硬的材料,數千年來被人類用作建築、傢俱、器皿及工具。而皇家理工學院的研究團隊利用生物科技,成功將木的結構「密度化」,變成比鋼鐵更硬的「超級木材」。
要製造出這種超級木材,秘訣是在木材中加入纖維素納米纖維(cellulose nanofibrils 或 CNF),這些纖維在木材中組成後能提高木的強度,而如何將纖維在超微細的納米層面組合在一起成為團研成敗的關鍵。
研究人員使用了流動輔助裝配技術(flow-assisted assembly technique)將納米纖維懸浮在水中,讓它們的寬度維持 1 毫米,然後讓去掉離子和低酸鹼值的水流過,令 CNF 朝同一方向並排,讓其自我組織成緊密束狀,從而形成堅固、堅硬、輕巧,而且實用的物料。
「由這裡誕生的生物基納米纖維素纖維的強度是過往公認的最強的生物基材料、天然拉索蜘蛛絲的 8 倍」負責報導的記者Daniel Söderberg 表示「其的強度超過了金屬、合金、陶瓷和無鹼玻璃纖維。」
更準確來說,該團隊測量出的材料拉伸剛度為 86 千兆帕,拉伸強度為 1.57 千兆帕,比以往研究出的 CNF 更強韌。研究人員表示,該技術將來可以在應用於製造飛機、汽車、單車和傢俱,亦可以強化例如是碳管這一類納米纖維,該研究發表在 ACS Nano 雜誌上。