Världens starkaste biomaterial

Ett forskarteam på KTH, i samarbete med University of Michigan i USA och Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) i Hamburg, har lyckats producera biobaserade filament vilka har visat sig vara starkare än alla hittills kända biobaserade material.

Nanofibrillär cellulosa (CNF) är en essentiell beståndsdel i allt växtbaserat liv och är en av de vanligaste organiska substanserna i naturen. Nanocellulosan har en mycket stor potential som byggsten i olika material, då den har exceptionella mekaniska egenskaper. Detta eftersom den på molekylär nivå bildar en mycket hållbar struktur.

En grupp av forskare vid KTH har nu lyckats applicera den nanofibrillära cellulosans speciella mekaniska egenskaper i nanofiber. De nya landvinningarna som forskarteamet nu har gjort bygger bland annat på att man sökt replikera hur naturen arrangerar nanofibrillerna i olika större strukturer. Detta görs med hjälp av en process som involverar hydrodynamik och avjoniserat vatten, processer som orienterar nanofibrillerna i flödesriktningen och ”spinner” samman filament-trådar i en millimeterbred kanal. Metoden resulterar i att filamenten bibehåller och förädlar nanocellulosans exceptionella materialegenskaper.

Upptäckten innebär att man har lyckats skapa ett biobaserat material som överträffar styrkan hos alla kända konkurrenter.

– De biobaserade fiber av nanocellulosa som vi har lyckats tillverka är åtta gånger styvare och starkare än det material som oftast lyfts fram som det starkaste biobaserade materialet, spindeltråd, säger Daniel Söderberg, forskare vid KTH och som också leder Treesearch, ett samverkansprojekt inom Bioinnovation.

Dessa fantastiska mekaniska egenskaper skulle på sikt ge möjlighet att utveckla nya biobaserade lättviktsmaterial som skulle kunna konkurrera med traditionella material inom ett flertal områden, bland annat flygplans- och bilindustrin.

Här hittar du den vetenskapliga artikeln i tidskriften ACS Nano.