Sợi xenlulo khỏe hơn thép

Hình ảnh minh họa sản xuất xơ sợi xenlulo siêu khỏe: Các sợi nano xenlulo chảy qua một kênh nước và được tăng tốc bởi các luồng nước phun mạnh từ 2 bên. Sự gia tốc này cho phép tất cả các mẩu sợi nhỏ được xếp theo hướng dòng chảy, cuối cùng khóa với nhau thành sợi vô cùng chắc chắn.

Một nhóm nghiên cứu Thụy Điển -Đức đã thử nghiệm thành công một phương pháp mới để sản xuất sợi xenlulo siêu khỏe tại Cơ sở nghiên cứu Petra III ở Trung tâm máy gia tốc điện tử của Đức (DESY). Quy trình mới quay ra những sợi cực kỳ khỏe từ những mẩu sợi xenlulo nhỏ bằng cách xếp tất cả chúng tất song song nhau trong quá trình sản xuất.

"Sợi của chúng tôi khỏe hơn cả nhôm và thép với trọng lượng tương đương", tác giả chính của bài báo, Giáo sư Fredrik Lundell từ Trung tâm Khoa học Gỗ Wallenberg tại Viện Công nghệ Hoàng gia Thụy Điển KTH ở Stockholm, nhấn mạnh. "Tuy nhiên, thách thức thực sự là làm cho các vật liệu dựa trên sinh học với độ cứng cực cao vẫn có thể được sử dụng, ví dụ như trong tuabin gió. Với những cải tiến hơn nữa, cụ thể là tăng liên kết sợi, điều này hoàn toàn khả thi".

Trong phương pháp này, các nhà nghiên cứu lấy những mẩu sợi xenlulo nhỏ cỡ nanomet và đưa chúng cùng với nước đi qua một kênh nhỏ. Tại đó có hai luồng nước phun mạnh vuông góc từ hai bên trái và phải đẩy nhanh dòng sợi nhỏ. "Sau khi tăng tốc, tất cả các sợi nano tự sắp xếp theo mức độ nào đó song song với dòng chảy", đồng tác giả, Tiến sĩ Stephan Roth ở DESY, giải thích. "Hơn nữa, muối được bổ sung vào các dòng đi ra làm cho những sợi gắn kết với nhau, do đó khóa cấu trúc của sợi trong tương lai".

Cuối cùng, các sợi ướt được để khô trong không khí, ở đó chúng co lại thành một sợi chắc khỏe. "Quá trình làm khô trongkhoong khí  mất một vài phút", đồng tác giả Tiến sĩ Daniel Söderberg ở KTH, giải thích. "Vật liệu thu được hoàn toàn tương thích với sinh quyển, vì cấu trúc tự nhiên của xelulo được duy trì trong những mẩu sợi. Vì vậy, nó hoàn toàn phân hủy sinh học và tương thích với các mô của con người".

Ánh sáng tia X từ PETRA III cho phép các nhà khoa học theo dõi quá trình và kiểm tra cấu trúc của các sợi nano ở các giai đoạn khác nhau trong dòng sợi.

Như các nhà khoa học trình bày, sợi của họ khỏe hơn nhiều so với tất cả các sợi nhân tạo khác bằng sợi nano xelulo đã công bố trước đây. Thực tế, các sợi nhân tạo có thể cạnh tranh với các sợi bột giấy xelulo tự nhiên khỏe nhất được chiết xuất từ ​​gỗ ở cùng mức liên kết các sợi nano. "Về nguyên tắc, chúng ta có thể làm ra những sợi rất dài", Lundell nói. "Cho đến nay chúng tôi đã làm các mẫu dài khoản 10 cm, đó là vấn đề thiết bị chứ không còn là vấn đề nguyên lý".

Theo Vista.vn