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
1秒前
摸鱼武陵人完成签到,获得积分10
1秒前
momo完成签到,获得积分10
1秒前
英姑的应助被李颖采纳,获得10
1秒前
cheng发布了新的文献求助30
1秒前
大人完成签到,获得积分10
1秒前
kowster完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
仁爱觅风发布了新的文献求助20
2秒前
小刺猬完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
XIN_0116完成签到,获得积分20
2秒前
zmlle完成签到,获得积分10
2秒前
科研小风完成签到,获得积分10
2秒前
脑洞疼的应助被小灰机采纳,获得10
3秒前
loneliness完成签到,获得积分20
3秒前
dudududu发布了新的文献求助10
3秒前
无恙29发布了新的文献求助10
4秒前
无花果的应助被hwyk采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
诚心的访蕊完成签到 ,获得积分10
4秒前
zzzllove发布了新的文献求助10
4秒前
段非非发布了新的文献求助10
4秒前
中科院饲养员完成签到,获得积分10
5秒前
过氧根完成签到,获得积分10
5秒前
一天hhh发布了新的文献求助30
5秒前
夏目完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
Li发布了新的文献求助10
6秒前
青石发布了新的文献求助10
6秒前
sun完成签到 ,获得积分10
6秒前
Orange的应助被马吉克采纳,获得10
6秒前
LingC完成签到,获得积分10
7秒前
orixero的应助被小向采纳,获得10
7秒前
zhuangzhuang完成签到,获得积分10
7秒前
满意的寒凝完成签到 ,获得积分10
7秒前
英俊的铭的应助被无聊的采文采纳,获得10
7秒前
科研小狗发布了新的文献求助10
7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
Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 14 Volume Set, 2nd Edition(本书共14册,本求助8volume-14volume共7册,独立harcover版本,非网络版本e-EROS 版,不能网络版转化PDF或提取PDF) 2000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1500
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
Practical Nonconvex Nonsmooth Optimization 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7925608
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9419815
关于积分的说明 20938261
捐赠科研通 7520026
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3364978
关于科研通互助平台的介绍 2502355
邀请新用户注册赠送积分活动 2396436