Ученые протестировали бумагу, которая может менять плотность

26 марта, 2021 23 :14

Исследователи не перестают экспериментировать с бумагой. Этому относительно недорогому материалу, обладающему разными хорошими свойствами, хотят найти новое применение. В него уже «вживляли» платы, наносили микросхемы специальными серебряными чернилами, создавали бумажные флеш-накопители. А недавно группы ученых из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце и Университета Фрайбурга объединили усилия для создания бумаги нового типа, которая умеет менять плотность.

Об этом сообщает «Фокус» со ссылкой на издание newatlas.com.

В качестве основных компонентов исследователи использовали особое вещество, добытое из стенок клеток древесины, — нанофибриллы целлюлозы. Они настолько малы, что позволяют создать прозрачную и при этом очень прочную бумагу. А вот из обычных волокон целлюлозы такая бумага не получится.

Ученые решили поэкспериментировать с «нанобумагой» и «ударили» ее током. Под воздействием электричества бумага нагрелась, прочные связи волокон нанофибрилл целлюлозы ослабли, и материал потерял свою жёсткость. Иными словами лист бумаги превратился в тряпочку. Когда исследователи сняли напряжение, то связи между волокнами восстановились, и бумага вернула свою прочность.

Составляющие нанобумаги — схема

В будущем ученые планируют доработать и улучшить эти свойства материала, чтобы он мог самостоятельно накапливать заряд и использовать его при необходимости, например, поглощать энергию нагрузки. Такой материал с запасом энергии смог бы гасить удары и повышенную нагрузку, например, при аварии автомобилей.

Команда из Института Макса Планка использовала обычный струйный принтер, чтобы улучшить свойства бумаги. Они поместили в принтер картридж с катализатором из нитрата железа и нанесли определенные рисунки на обычную бумагу. Потом они нагрели лист до 800 °C в бескислородной среде (чтобы бумага не загорелась), в итоге катализатор изменил состав целлюлозных волокон бумаги, превратив их в чистый проводящий графит, в то время как участки бумаги, на которых не был нанесен рисунок, остались без изменений.


Механизм создания графита из целлюлозы до сих пор полностью не изучен, хотя железо уже используется в производстве углеродных нанотрубок. Больше экспериментов и лучшее понимание потенциально могут привести к превращению бумажных структур в чудо-наноматериал толщиной в атом — графен.