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
科研通AI6.3应助傅劲哲采纳,获得10
1秒前
Vvvxy0523应助小D采纳,获得10
5秒前
5秒前
Hello应助忘记的微笑采纳,获得10
5秒前
机智雪糕完成签到,获得积分10
6秒前
悲凉的新筠完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
tiankong发布了新的文献求助10
9秒前
酷波er应助愤怒的易文采纳,获得10
9秒前
9秒前
酷炫的又蓝完成签到,获得积分10
11秒前
淡淡士晋完成签到,获得积分10
12秒前
万能图书馆应助陌路孤星采纳,获得10
12秒前
内科发布了新的文献求助10
13秒前
乐生发布了新的文献求助10
13秒前
花灯王子完成签到,获得积分20
14秒前
小高完成签到 ,获得积分10
16秒前
斯文败类应助hduGL采纳,获得30
16秒前
17秒前
花灯王子发布了新的文献求助10
18秒前
成就书包发布了新的文献求助30
18秒前
乐生完成签到,获得积分10
20秒前
97_完成签到,获得积分10
21秒前
落寞的小蚂蚁完成签到,获得积分10
21秒前
xinwen完成签到,获得积分10
22秒前
星星发布了新的文献求助10
24秒前
CipherSage应助iiii采纳,获得10
24秒前
科研通AI6.4应助陌路孤星采纳,获得10
25秒前
Wakeupsn完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
Elaborate完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
一番星完成签到 ,获得积分10
31秒前
32秒前
34秒前
iiii发布了新的文献求助10
37秒前
缥缈的又亦完成签到,获得积分10
37秒前
我最棒发布了新的文献求助10
40秒前
40秒前
Yang完成签到,获得积分10
42秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Pediatric Dermoscopy Trichoscopy & Onychoscopy 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
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Data book on fatigue strength of metallic materials 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 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 7567489
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9147414
关于积分的说明 19561069
捐赠科研通 7153513
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3262864
关于科研通互助平台的介绍 2428972
邀请新用户注册赠送积分活动 2252875