Biosynthetic protein and nanocellulose composite fibers with extraordinary mechanical performance

纳米纤维素 韧性 材料科学 复合数 复合材料 生物相容性 纤维 纺纱 比强度 纤维素 机械强度 化学 有机化学 冶金
作者
Lai Zhao,Jinɡjinɡ Li,Lili Zhang,Xinquan Gu,Wei Wei,Jing Sun,Fan Wang,Chunying Chen,Yuliang Zhao,Hongjie Zhang,Kai Liu
出处
期刊:Nano Today [Elsevier BV]
卷期号:44: 101485-101485 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.nantod.2022.101485
摘要

Typical cellulose fibers exhibit a high mechanical strength but very low toughness, which severely limits their high-tech applications. It is thus becoming urgently important to develop new strategies to simultaneously improve their strength and toughness. In this regard, a new type of biomacromolecular composite fibers is fabricated by wet-spinning a solution of biosynthetic protein and nanocellulose. In stark contrast to pristine cellulose fibers, significantly improved mechanical performance, e.g., 551.2 MPa maximum breaking strength, 40.6 MJ m−3 toughness, and 12.5% extensibility were realized in a versatile way. Notably, robust fiber meshes with good impact resistance ability were developed. They can withstand a gravity potential energy of 0.020 J, which is 1.4-fold higher than their pristine nanocellulose counterparts. Moreover, their excellent biocompatibility and superior mechanical properties allow the composite biological fibers for efficient surgical suturing. This work offers a new strategy to fabricate high-performance biological fibers for high-tech applications.
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