An all-natural fire-resistant bioinspired cellulose-based structural material by external force-induced assembly

复合材料 结构材料 抗弯强度 纤维素 纳米纤维 防火性能 天然材料 结构工程 材料科学 工程类 耐火性 化学工程 高分子科学
作者
Huai‐Bin Yang,Zhenkun Liu,Haofeng Chen,Xin Yue,Zhi Ling,Zi‐Meng Han,Chong‐Han Yin,Yingchao Ruan,Xinpeng Zhao,Zhan Zhou,Dan Li,Song Xie,Kunpeng Yang,Qing‐Fang Guan,Shu‐Hong Yu
出处
期刊:Materials Today Nano [Elsevier BV]
卷期号:23: 100342-100342 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.mtnano.2023.100342
摘要

Natural wood is a widely used structural building material because of its light weight and high strength, yet it is limited by the ignitability. Traditional top-down strategies can delay the burning time of wood-derived materials but hardly reach incombustible performance. Here, we develop a bottom-up external force-induced assembly strategy to fabricate nonburning nacre-mimetic structural materials based on the shear-thinning behavior of cellulose nanofibers, the main component of wood. The highly ordered brick-and-mortar structure endows the structural material with excellent comprehensive mechanical properties and oxygen insulation, giving it better specific flexural strength [143 MPa/(Mg m−3)] and limit oxygen index (100%) than various natural woods. Furthermore, the house model, made of bioinspired structural materials, does not burn or collapse even in a butane blowtorch flame (more than 1100 °C), demonstrating its great potential as a sustainable, lightweight, strong, and safe structural building material.
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