北京時(shí)間6月11日消息，據英國《新科學(xué)家》雜志報道，瑞士科學(xué)家研制成功一種比鑄鐵還要硬許多的新型紙張，以后要捅破一個(gè)紙袋沒(méi)那么容易了。瑞士斯德哥爾摩瑞士皇家理工學(xué)院的拉斯·伯格倫德表示，人們可以利用這種新型紙加固傳統紙張，生產(chǎn)超強粘帶或制造生物組織的合成代替品。

瑞士研制出強度超過(guò)鐵的納米紙張

雖然伯格倫德的這種“納米紙”韌性很強，也很硬，但它是利用在傳統紙張中發(fā)現的生物材料——纖維素制成的。這種長(cháng)長(cháng)的糖分子是植物細胞壁的一種最主要成分，也是地球上最普遍的有機化合物。木材一般是由大約一半纖維素和其他結構化合物混合而成。

在植物細胞壁中，單個(gè)纖維素分子彼此固定在一起，形成直徑大約是20納米的纖維，這種纖維比人類(lèi)發(fā)絲細5000倍。這些纖維形成強韌的網(wǎng)，為細胞壁提供支撐結構。伯格倫德說(shuō)：“纖維素納米纖維是所有植物結構的主要支撐物，它的特點(diǎn)是，大小以納米計算，具有高強度和強大韌性。”

纖維素是從造紙的木材里提取出來(lái)的，是玻璃紙的主要成分，最近人們又將它應用到科學(xué)家研發(fā)的新奇的塑膠材料中。但是他們僅把它作為一種廉價(jià)的填充材料，并不理睬它的機械性能。然而，造紙木材被施加的機械過(guò)程和這個(gè)過(guò)程對紙張中的單個(gè)纖維素纖維造成的損壞，都大大降低了紙張的韌性。因此伯格倫德和同事們研發(fā)了一種能保護纖維的韌性的更加溫和的加工過(guò)程。

這種新方法包括，利用酶分解木質(zhì)紙漿，然后借助一個(gè)機械攪拌器將它分段。產(chǎn)生的切變應力導致纖維素分解成組成纖維。結果是，未受損的纖維素纖維浮在水中。將水排干后，伯格倫德發(fā)現，這些纖維通過(guò)氫鍵結合在一起構成網(wǎng)狀，形成平滑的“納米紙”。機械測試顯示，這種紙具有214兆帕的抗張強度，比鑄鐵（130兆帕）還強韌，幾乎跟建筑所用鋼鐵（250兆帕）的強度一樣。常規紙張的抗張強度不超過(guò)1兆帕。該測試使用的紙張是40毫米長(cháng)，5毫米寬，大約50微米厚。

納米紙具有上述性能的秘密是，它不僅具有未受損的纖維素纖維的強度，而且還包括纖維素纖維形成網(wǎng)狀的方式。雖然這些纖維素纖維牢牢地固定在一起，但是它們仍能滑動(dòng)和避開(kāi)對方，以消除張力和壓力。單個(gè)纖維素纖維比常規紙張中的更小。伯格倫德說(shuō)：“常規紙張網(wǎng)有直徑為30微米的纖維，這種新紙張中的纖維直徑是常規紙張的3倍。與常規紙張網(wǎng)相比，這種紙擁有的缺點(diǎn)很少。”英國曼徹斯特大學(xué)的聚合體科學(xué)家斯蒂芬·�？嘶舳髡f(shuō)：“這項‘成就’非常明顯地顯示出纖維素納米纖維為強化物提供基本成分的潛能。”