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Nature Sustainability :竹子纤维提供了坚固的、“绿色”的制造替代品

 PaperRSS 2021-12-18

下面是一些关于竹子的鲜为人知的事实:竹子长得非常快。它有惊人的再生质量。它吸收二氧化碳。它非常轻巧、坚固、灵活。

所以,你的经典合成纤维材料,通常用于交通、建筑和体育行业,由于各种原因是有问题的。这种材料,如聚酯或碳,是从石化产品中提取的,既不能再生,也不能生物降解。事实上,它们的制造过程复杂,能源密集,而且昂贵;然而,由于它们本身的力量,它们继续被利用。

在这一领域看到了改进的机会,马里兰大学的一个研究团队由梁冰-赫伯特·拉宾杰出教授兼材料创新中心主任,创造了一种全新的自上而下的方法来生产完全由竹子制成的纤维素大纤维。这是通过温和的脱木素过程和简单的空气干燥实现的。由此产生的材料比木质纤维强得多,强度与合成纤维相当,而且更容易对环境产生影响。这项研究发表在12月16日的《自然-可持续发展》杂志上

竹子的刚性大纤维嵌入中空薄壁细胞基质中,这些细胞在由刚性木质素和无定形半纤维素组成的天然聚合物胶中粘在一起。

“我们能够利用过氧甲酸作为脱木质素剂提取出这些轻质、高性能的纤维,”Hu说。木质素/半纤维素粘合剂被分解,使得近乎固体的纤维素大纤维被分离和收集,几乎没有机械损伤。

与棉花、蜘蛛丝、碳、尼龙甚至人造丝纤维相比,这些竹纤维素大纤维可以大幅减少温室气体排放。此外,竹纤维相对便宜且容易生产,为汽车、航空、建筑和纺织行业提供了一系列的结构应用。

耶鲁大学工业生态学和可持续系统助理教授姚远说:“我很高兴能参与这项研究,因为它具有巨大的潜力,可以用丰富的、可持续的材料取代许多碳密集型材料,朝着生态负责任的未来发展。”

木材科学与技术学会(SWST)研究员、体育教授谢尔登·史(Sheldon Q. Shi)补充说:“这项研究提出的技术为最大限度地利用天然竹子提供了革命性的途径。”

More information: Zhihan Li et al, Sustainable high-strength macrofibres extracted from natural bamboo, Nature Sustainability (2021). DOI: 10.1038/s41893-021-00831-2

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