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新材料的超强性能来自独特的复合结构

合肥5月25日电（采访人员徐海涛）密度仅为钢的六分之一 ， 轻盈但强度、韧性超过传统陶瓷与合金 ， 可承受从零下120摄氏度到零上150摄氏度的极端温度 ， 且“吸能”耐撞 ， 这是中国科学技术大学俞书宏院士团队研制的一种综合性能强劲的“超级材料”在汽车、航空航天等领域具有应用前景 ， 并有望替代工程塑料减少污染 。
纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然生物质材料 ， 在树木、水稻、小麦、棉花中都大量存在 。 少有人知的是 ， 纤维素在微观层面性能强大 ， 直径小于头发丝万分之一的纳米纤维素 ， 强度超过钢铁 。 但是 ， 纤维素组成的宏观材料却变得“柔弱”因此 ， 在宏观层面再现纤维素的强大性能 ， 成为国际材料科研的重大 。
近期 ， 俞书宏团队运用创新工艺 ， 在国际上首次将纳米纤维素加工成一种新材料 。 经检验 ， 其密度仅为钢的六分之一、航空铝合金的一半 ， 轻盈得多 ， 却“更强更韧”
据介绍 ， 这种新材料的尺度稳定性极高 ， 热膨胀系数接近陶瓷 。 在零下120摄氏度到零上150摄氏度范围内 ， 当温度改变100摄氏度 ， 其尺寸变化不到万分之五 。 它还很“耐撞”受到时速100公里的撞击 ， 能瞬时将巨大的能量吸收耗散 。 受穿刺冲击时只有局部损伤 ， 没有形变和裂纹 ， 明显优于陶瓷、塑料和铝合金 。
研究人员发现 ， 新材料的超强性能来自独特的复合结构 ， 在纳米尺度下是一种三维网络结构 ， 在更大的微米级层面则是一种“层叠”结构 。
本文相关词条概念解析：
【新材料的超强性能来自独特的复合结构】纤维素
【新材料的超强性能来自独特的复合结构】纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖 。 不溶于水及一般有机溶剂 。 是植物细胞壁的主要成分 。 纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖 ， 占植物界碳含量的50%以上 。 棉花的纤维素含量接近100% ， 为天然的最纯纤维素来源 。 一般木材中 ， 纤维素占40～50% ， 还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素 。 纤维素是植物细胞壁的主要结构成分 ， 通常与半纤维素、果胶和木质素结合在一起 ， 其结合方式和程度对植物源食品的质地影响很大 。 而植物在成熟和后熟时质地的变化则有果胶物质发生变化引起的 。 人体消化道内不存在纤维素酶 ， 纤维素是一种重要的膳食纤维 。 自然界中分布最广、含量最多的一种多糖 。


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