Exploring Large Ductility in Cellulose Nanopaper Combining High Toughness and Strength

材料科学 韧性 复合材料 纤维素 延展性(地球科学) 机械强度 增韧 纳米技术 化学工程 工程类 蠕动
作者
Feng Chen,Wenchao Xiang,Daisuke Sawada,Long Bai,Michael Hummel,Herbert Sixta,Tatiana Budtova
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:14 (9): 11150-11159 被引量:79
标识
DOI:10.1021/acsnano.0c02302
摘要

Cellulose nanopaper is a strong lightweight material made from renewable resources with a wide range of potential applications, from membranes to electronic displays. Most studies on nanopaper target high mechanical strength, which compromises ductility and toughness. Herein, we demonstrate the fabrication of highly ductile and tough cellulose nanopaper via mechanical fibrillation of hemicellulose-rich wood fibers and dispersion of the obtained cellulose nanofibrils (CNFs) in an ionic liquid (IL)-water mixture. This treatment allows hemicellulose swelling, which leads to dissociation of CNF bundles into highly disordered long flexible fibrils and the formation of a nanonetwork as supported by cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM) imaging. Rheology of the suspensions shows a 300-fold increase in storage and loss moduli of CNF-IL-water suspensions, compared to their CNF-water counterparts. The nanopaper prepared by removing the IL-water shows a combination of large elongation (up to 35%), high strength (260 MPa), and toughness as high as 51 MJ/m3, because of efficient interfibrillar slippage and energy dissipation in the highly disordered isotropic structure. This work provides a nanostructure-engineered strategy of making ductile and tough cellulose nanopaper.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Pk发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
只会发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
lixin完成签到,获得积分10
3秒前
wll发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
百变小茵完成签到,获得积分20
5秒前
只会完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
CipherSage应助CRane采纳,获得10
6秒前
Wqhao发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
赘婿应助yy采纳,获得100
9秒前
搜集达人应助yanshenshen采纳,获得10
9秒前
12秒前
wanci应助百变小茵采纳,获得10
12秒前
陈巧玲完成签到,获得积分10
12秒前
乔治发布了新的文献求助10
12秒前
研友_VZG7GZ应助江楠采纳,获得10
14秒前
15秒前
雷霆康康完成签到,获得积分0
16秒前
16秒前
18秒前
18秒前
18秒前
mkljl完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
jwh111完成签到,获得积分10
21秒前
yin发布了新的文献求助10
22秒前
susu发布了新的文献求助10
22秒前
yzm发布了新的文献求助10
22秒前
CRane发布了新的文献求助10
24秒前
mkljl发布了新的文献求助20
25秒前
crx完成签到,获得积分10
25秒前
jwh111发布了新的文献求助10
25秒前
Owen应助big龙采纳,获得10
26秒前
李志侠发布了新的文献求助20
29秒前
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Salmon nasal cartilage-derived proteoglycan complexes influence the gut microbiota and bacterial metabolites in mice 2000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1500
Cowries - A Guide to the Gastropod Family Cypraeidae 1200
ON THE THEORY OF BIRATIONAL BLOWING-UP 666
Signals, Systems, and Signal Processing 610
LASER: A Phase 2 Trial of 177 Lu-PSMA-617 as Systemic Therapy for RCC 520
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6382039
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8194221
关于积分的说明 17322204
捐赠科研通 5435769
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2875039
邀请新用户注册赠送积分活动 1851671
关于科研通互助平台的介绍 1696352