可再生、可降解、碳中性、低成本、來源豐富的天然木質纖維素由于其可與傳統增強纖維相媲美的高比強度而一直備受建筑和家具行業的青睞。近日，浙江農林大學金春德和孫慶豐研究小組通過將脫除部分木質素和半纖維素的填木質纖維素與磷酸氫鈣通過機械熱磨法復合，在經過真空水流定向組裝和熱壓，獲得了層狀結構密實化的納米木質纖維素/磷酸氫鈣復合材料。木質纖維素表面豐富的羧基和羥基與磷酸氫鈣上的鈣離子和四面體PO4通過離子鍵和氫鍵結合（Velcro效應），有較強的相互作用力。通過對其斷裂機理和理論仿真模型的分析，層狀結構在斷裂的過程中發生裂紋偏轉，裂紋分支和裂紋橋接，避免了應力集中，對于復合材料的力學性能有較強的提升。同時層層密實化的纖維相對滑動所需要的摩擦力進一步阻礙了其斷裂。制備的納米木質纖維素/磷酸氫鈣復合材料的力學性能高于大部分的木質纖維基復合材料，其比強度甚至能夠比肩于一些金屬和合金。

該論文第一作者為浙江農林大學碩士研究生陳逸鵬，他和研究小組認為該研究實現了從木質纖維素到磷酸氫鈣的有效應變傳遞，解析了天然有機分子和無機質2種異質材料間力學的相互作用機制，該研究將為制備更高力學強度的木質纖維素基輕質高強結構材提供新的研究策略。

研究報告發表于《ACS Nano》雜志。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b06409