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
852的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
CodeCraft的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
刚刚
幸运星发布了新的文献求助20
刚刚
刚刚
NexusExplorer的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
HFH的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
彭于晏的应助被Vicky采纳,获得10
1秒前
完美世界的应助被zhang采纳,获得10
1秒前
Hhhh发布了新的文献求助10
1秒前
v0id的应助被星洛采纳,获得10
1秒前
UU的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
serendipity完成签到,获得积分10
1秒前
李爱国的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
小马甲的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
华仔的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
完美世界的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
天天快乐的应助被科研通管家采纳,获得10
2秒前
3秒前
wanci的应助被zhang采纳,获得10
3秒前
一勺糖果完成签到 ,获得积分10
3秒前
风趣的胜完成签到,获得积分10
4秒前
赘婿的应助被安详的迎丝采纳,获得10
4秒前
sun发布了新的文献求助10
4秒前
朴素的老头完成签到,获得积分10
5秒前
三脸茫然完成签到 ,获得积分0
5秒前
Angel完成签到 ,获得积分10
5秒前
你好发布了新的文献求助10
6秒前
DDd完成签到 ,获得积分10
6秒前
观妙散人发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
在水一方的应助被zhang采纳,获得10
9秒前
9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
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Topological Photonics: Fundamentals and Applications 500
5th World Conference on Detergents: Reinventing the Industry : Opportunities and Challenges 500
Les Mots du discours 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8097975
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9508448
关于积分的说明 21466267
捐赠科研通 7672779
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3407365
关于科研通互助平台的介绍 2535367
邀请新用户注册赠送积分活动 2446900