మానవ నాగరికత ఆవిర్భావం నుండి, పదార్థం సామాజిక అభివృద్ధి మరియు పురోగతికి భౌతిక ఆధారంగా ఉంది. ప్రస్తుతం ఉన్న అన్ని పదార్థాలలో లోహాలు, సిరామిక్‌లు మరియు పాలిమర్‌ల వంటి నిర్మాణ పదార్థాలు అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, పరస్పర నిరోధకత (బలం మరియు దృఢత్వం వంటివి) కలిగిన అధిక-పనితీరు గల పదార్థాల అభివృద్ధి, ముఖ్యంగా నానోమీటర్ స్థాయి ఆధారిత నిర్మాణ సామగ్రి, మరింత ఎక్కువ దృష్టిని ఆకర్షిస్తోంది.

ఇటీవల, చైనాలోని సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన అకాడెమీషియన్ యు షుహాంగ్ బృందం, నానో-సెల్యులోజ్ అధిక-పనితీరు గల బయోమిమెటిక్ నిర్మాణ పదార్థాన్ని (CNFP) విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేసింది. ఈ పదార్థం అద్భుతమైన సమగ్ర లక్షణాలను కలిగి ఉంది; దీని సాంద్రత ఉక్కు సాంద్రతలో ఆరవ వంతు మాత్రమే, మరియు దీని విశిష్ట బలం, విశిష్ట దృఢత్వం సాంప్రదాయ మిశ్రమలోహ పదార్థాలు, సిరామిక్స్ మరియు ఇంజనీరింగ్ ప్లాస్టిక్‌ల కంటే ఎక్కువగా ఉన్నాయి.

సెల్యులోజ్ ప్రపంచంలో అత్యంత సమృద్ధిగా లభించే సహజ సేంద్రియ పదార్థాలలో ఒకటి. పత్తి, జనపనార, గడ్డి, చెరకు పిప్పి మొదలైనవన్నీ సెల్యులోజ్‌ను అందించగలవు. అందువల్ల, విస్తృతమైన జీవ వనరులు ఈ పదార్థానికి సుస్థిరమైన పునాదిని వేస్తాయి.

ఈ ఫలితాలు మే 1న సైన్స్ అడ్వాన్సెస్ (సైన్స్ అడ్వాన్సెస్ 2020) పత్రికలో "తక్కువ ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకం కలిగిన తేలికైన, దృఢమైన మరియు స్థిరమైన సెల్యులోజ్ నానోఫైబర్-ఉత్పన్న బల్క్ స్ట్రక్చరల్ మెటీరియల్స్"గా ప్రచురించబడ్డాయి. 6, eaaz1114).

CNFP యొక్క తేలికైన, అధిక బలం మరియు దృఢత్వ లక్షణాలు ప్రధానంగా మైక్రాన్-స్థాయి పొరల నిర్మాణం మరియు నానోమీటర్ త్రిమితీయ నెట్‌వర్క్ నిర్మాణం యొక్క రూపకల్పన నుండి వస్తాయని కనుగొనబడింది. అంతర్గత అధిక స్ఫటికాకార సెల్యులోజ్ నానోఫైబర్‌లు అత్యంత అధిక సాంద్రతను అందించగలవు. ఫైబర్‌ల మధ్య ఉండే పెద్ద సంఖ్యలో హైడ్రోజన్ బంధాల వంటి తిరోగమన పరస్పర చర్య నెట్‌వర్క్‌ల ద్వారా, అధిక సాంద్రత గల ఈ తిరోగమన పరస్పర చర్య నెట్‌వర్క్ బాహ్య శక్తి ప్రభావంతో వేగంగా విడిపోయి, పునర్నిర్మించబడి, అధిక శక్తిని గ్రహిస్తుంది. ఇది పదార్థాన్ని అధిక బలం మరియు అధిక దృఢత్వంతో తయారుచేస్తుంది, తద్వారా అధిక బలం మరియు అధిక దృఢత్వం రెండూ కలిగిన సాంప్రదాయ నిర్మాణ పదార్థాలలోని కఠినమైన సమస్యను అధిగమిస్తుంది.

దీని పరిమాణ స్థిరత్వం మరియు ఉష్ణ ప్రభావ నిరోధకత ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి: -120°C నుండి 150°C ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో, ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకం 5 × 10⁻⁶ k⁻¹ అంత తక్కువగా ఉంటుంది. అంటే, ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గు 100℃కి చేరినప్పటికీ, దాని పరిమాణ మార్పు కూడా 10,000 లోపే ఉంటుంది, ఇది ఏవియేషన్ అల్యూమినియం మిశ్రమంలో ఐదవ వంతు, ఇంజనీరింగ్ ప్లాస్టిక్‌లో పదుల వంతు మరియు సిరామిక్స్‌కు దగ్గరగా ఉంటుంది. అంతేకాకుండా, 120℃ మరియు -196℃ మధ్య పదేపదే జరిగే తీవ్రమైన థర్మల్ షాక్ సైకిల్ పరీక్షలలో కూడా దీని యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు కొలతలు అత్యంత స్థిరంగా ఉంటాయి.

అదే సమయంలో, CNFP అధిక ప్రభావ నిరోధకత, అధిక నష్ట సహనం మరియు అధిక శక్తి శోషణ పనితీరును కూడా కలిగి ఉంది, ఇది మిశ్రమలోహానికి ప్రత్యామ్నాయంగా ఉపయోగపడగలదని భావిస్తున్నారు. వేరు చేయబడిన హాప్కిన్సన్ ప్రెజర్ బార్ యొక్క అత్యధిక వేగ ప్రభావ పరీక్ష ఫలితాలు 28 m · s-1 (ఈ వేగం ఒక హై-స్పీడ్ కారు వేగానికి సమానం) అధిక-వేగ ప్రభావం కింద, ఇది 1600MPa యొక్క అత్యధిక సంపీడన బలాన్ని ప్రదర్శిస్తుందని మరియు 0.07 ms లోపల 387.5mj · m-3 వరకు ప్రభావ శక్తిని శోషించగలదని చూపిస్తున్నాయి. దీనికి ప్రధాన కారణం, అధిక-వేగ ప్రభావానికి గురైనప్పుడు దాని అంతర్గత త్రిమితీయ నానోఫైబర్ నెట్‌వర్క్ జారడం, మరియు నానోఫైబర్‌ల మధ్య ఉన్న పెద్ద సంఖ్యలో హైడ్రోజన్ బంధాలు వేగంగా విచ్ఛిన్నం మరియు పునర్నిర్మాణానికి గురికావడం, ఇవి ప్రభావ గతి శక్తిని శోషించుకొని వేడిగా మార్చగలవు.

ఈ విధంగా, తేలికైన బరువు, అధిక పరిమాణ స్థిరత్వం, ఉష్ణఘాత నిరోధకత, ప్రభావ నిరోధకత, అధిక నష్ట సహనం వంటి అద్భుతమైన లక్షణాలను ఏకీకృతం చేసిన ఈ సుస్థిరమైన కొత్త సహజ నానోఫైబర్స్ బయోనిక్ నిర్మాణ పదార్థం, తేలికైన షాక్ రక్షణ మరియు కుషనింగ్ పదార్థంగా, అంతరిక్ష పదార్థాలుగా, ఖచ్చితమైన పరికరాల భాగాలుగా మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృత అనువర్తన అవకాశాలను కలిగి ఉంటుందని భావిస్తున్నారు.