p O plástico nos dá um peso leve, material forte e barato para usar, mas também causou o apocalipse plástico. Grande parte do lixo plástico não reciclado acaba no oceano, Último sumidouro da Terra. Dividido por ondas, luz solar e animais marinhos, um único saco plástico pode se tornar 1,75 milhão de fragmentos microplásticos. Esses microplásticos podem finalmente acabar em nossos corpos por meio dos peixes que comemos ou da água que bebemos. p Durante a evolução de longo prazo da maioria das plantas na terra, os materiais à base de celulose foram desenvolvidos como seus próprios materiais de suporte estrutural. A celulose nas plantas existe principalmente na forma de nanofibras de celulose (CNF), que têm excelentes propriedades mecânicas e térmicas. CNF, que pode ser derivado de plantas ou produzido por bactérias, é um dos recursos totalmente verdes mais abundantes da Terra. O CNF é um bloco de construção em nanoescala ideal para a construção de materiais macroscópicos de alto desempenho, pois tem maior resistência (2 GPa) e módulo (138 GPa) do que Kevlar e aço e menor coeficiente de expansão térmica (0,1 ppm K ^-1 ) do que o vidro de sílica. Com base neste bloco de construção de base biológica e biodegradável, a construção de materiais estruturais sustentáveis ​​e de alto desempenho promoverá enormemente a substituição do plástico e nos ajudará a evitar o apocalipse do plástico.

p Hoje em dia, uma equipe liderada pelo Prof. Shu-Hong Yu da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) relatou um material estrutural sustentável de alto desempenho chamado placa de nanofibra de celulose (CNFP) (Fig. 1a e c) que é construído a partir de bio- CNF com base (Fig. 1b) e pronto para substituir o plástico em muitos campos. CNFP tem uma alta resistência específica (~ 198 MPa / (Mg m ^-3 )) - quatro vezes superior ao do aço e superior ao do plástico tradicional e da liga de alumínio. Além disso, CNFP tem uma maior resistência ao impacto específico (~ 67 kJ m ^-2 / (Mg m ^-3 )) do que a liga de alumínio e apenas metade de sua densidade (1,35 g cm ^-3 )

p Ao contrário de plástico ou outros materiais à base de polímero, O CNFP apresenta excelente resistência a temperaturas extremas e choque térmico. O coeficiente de expansão térmica do CNFP é inferior a 5 ppm K-1 de -120 ° C a 150 ° C, que está perto de materiais cerâmicos, muito mais baixo do que polímeros e metais típicos. Além disso, após 10 vezes de choque térmico rápido entre um forno a 120 ° C e os -196 ° C de nitrogênio líquido, O CNFP mantém sua força. Esses resultados mostram sua excelente estabilidade dimensional térmica, o que permite que o CNFP tenha um grande potencial para uso como material estrutural sob temperaturas extremas e alternância de resfriamento e aquecimento. Devido à sua ampla variedade de matérias-primas e processo de síntese bioassistido, CNFP é um material de baixo custo - apenas US $ 0,5 / kg, que é menor do que a maioria dos plásticos. Com baixa densidade, excelente força e resistência, e grande estabilidade dimensional térmica, todas essas propriedades do CNFP superam as dos metais tradicionais, cerâmicas e polímeros (Fig. 1d e e), tornando-o uma alternativa de alto desempenho e ecologicamente correta para a engenharia, especialmente para aplicações aeroespaciais.

p O CNFP não só tem o poder de substituir o plástico e nos salva de nos afogarmos nele, mas também tem grande potencial como a próxima geração de materiais estruturais leves e sustentáveis.

p O estudo é relatado em Avanços da Ciência .