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
三岁半完成签到,获得积分10
刚刚
张智发布了新的文献求助10
2秒前
舒心的飞荷完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
lzq671发布了新的文献求助10
5秒前
kkkkkkk完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
7秒前
7秒前
情怀应助zhazhalaoke采纳,获得10
8秒前
不喝汽水发布了新的文献求助10
11秒前
zy完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
东北三省发布了新的文献求助10
14秒前
Ava应助ZH采纳,获得10
14秒前
英俊的铭应助颖颖子采纳,获得10
14秒前
毗昙应助背后的若之采纳,获得10
15秒前
17秒前
18秒前
19秒前
sunshine完成签到,获得积分10
20秒前
3082完成签到,获得积分10
21秒前
23秒前
23秒前
无奈梦寒发布了新的文献求助10
24秒前
情怀应助爱撒娇的朋友采纳,获得10
24秒前
24秒前
25秒前
LingMg发布了新的文献求助10
25秒前
东北三省完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
26秒前
李xy完成签到,获得积分10
28秒前
Ava应助笨笨的不凡采纳,获得10
28秒前
宇赟傑发布了新的文献求助10
29秒前
cbp560完成签到,获得积分10
29秒前
29秒前
29秒前
30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
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
Atlas of Aligner Treatment and Planning A Case-Based Approach 1000
Geist der Kunst und Kultur 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7422929
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9025960
关于积分的说明 19228455
捐赠科研通 7052527
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3235336
关于科研通互助平台的介绍 2398361
邀请新用户注册赠送积分活动 2217709