Секрет новинки - в параметрах волокон и их расположении, а прочность на разрыв новой бумаги приближается к стали

Ученые из Швеции и Японии создала листы бумаги, которые превосходят по прочности чугун и немного уступают стали. Новинку можно будет использовать, к примеру, для создания сверхпрочной клейкой ленты или синтетических заменителей биологических тканей. В отличие от давешней сверхпрочной бумаги из титанового нановолокна или «электробумаги» с нанотрубками, новинка по сути — самая обычная бумага, состоящая из той же самой целлюлозы. Весь секрет в параметрах волокон и их расположении

Группа ученых из Швеции и Японии создала листы бумаги, которые превосходят по прочности чугун и немного уступают стали. По словам одного из авторов работы Ларса Берглунда из Королевского технологического института, новинку можно будет использовать, к примеру, для создания сверхпрочной клейкой ленты или синтетических заменителей биологических тканей, пишет Membrana. В отличие от давешней сверхпрочной бумаги из титанового нановолокна или «электробумаги» с нанотрубками, новинка по сути — самая обычная бумага, состоящая из той же самой целлюлозы. Весь секрет в параметрах волокон и их расположении.

По словам ученых, естественные волокна целлюлозы, пока они находятся в дереве, очень прочны, однако они разрушаются при традиционных методах производства бумаги и, соответственно, теряют свои механические свойства. Сейчас же удалось придумать метод изготовления бумаги, при котором исходные биополимерные цепочки переносятся в толщу листа с минимальными повреждениями. Для этого был подобран набор ферментов (для предварительного разложения древесины), а также был придуман новый способ механической обработки, нежно отделяющий нужные волокна. Последние сначала плавают в воде, а после выжимания листа сплетаются в сеть, прочно фиксируемую водородными связями.

После испытаний было установлено, что лист длиной 40 миллиметров, шириной 5 миллиметров и толщиной 50 микрометров имеет прочность на разрыв 214 мегапаскалей, что выше, чем у чугуна (130 мегапаскалей), и немногим хуже, чем у конструкционной стали (250 мегапаскалей). Отметим, что обычная бумага имеет прочность на разрыв менее 1 мегапаскаля. Авторы технологии отмечают, что секрет этой бумаги основан на следующих деталях. Как мы уже говорили, это перенос естественных волокон целлюлозы в лист почти без привнесения дефектов; далее — толщина волокон, в новинке она составляет порядка 20 нанометров, что в тысячу раз меньше, чем волокна, из которых состоит обычная бумага (а по отношению к своему диаметру тонкие нити держат намного большее разрывное усилие, нежели толстые); наконец, сама сеть дает волокнам немного сдвигаться друг относительно друга, что «рассеивает» напряжения.