[发明专利]用于天然纤维纳米颗粒增强物的收获后方法

说明书

本公开提供了“用于天然纤维纳米颗粒增强物的收获后方法”。一种形成复合材料的方法，包括：将干燥的植物物质浸入含有纳米颗粒的水溶液中；以及向所述水溶液施加磁场和/或电场。当被浸入所述水溶液中时，所述干燥的植物物质的细胞结构膨胀，并且所述纳米颗粒迁移到所述浸入的干燥的植物物质的所述膨胀的细胞结构中并被嵌入所述膨胀的细胞结构内。所述方法还包括：通过将化学添加剂添加到所述水溶液来从所述干燥的植物物质去除半纤维素、木质素以及果胶中的至少一者；以及/或者用诸如镍的磁性材料包裹或标记所述纳米颗粒。

技术领域

本公开涉及天然纤维纳米颗粒增强物。

背景技术

本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

由于天然纤维相对于其他合成纤维增强物(诸如玻璃或碳)更低的密度、更低的成本和更低的磨损性，因此已对天然纤维用作聚合物基质复合材料中的增强物进行了研究。然而，天然纤维的强度、模量和降解温度低于合成纤维，并且天然纤维还具有吸收水分的趋势。较低的机械性质以及因相反极性而造成的在纤维与基质之间的不良的界面结合通常会导致非结构化的复合材料。

近年来，由于非常少量的填料/增强物能够带来显著的性质改进，因此纳米颗粒增强的聚合物也已经受到了关注。然而，纳米颗粒趋向于在加工期间聚集，从而造成在复合基质内的不良分散。另外地，纳米颗粒通常被分类为危险物质，从而要求在加工期间进行特殊处理。

本公开解决了关于天然纤维和纳米颗粒增强的复合材料的这些挑战。

发明内容

在本公开的一种形式中，一种形成复合材料的方法包括：将已经被干燥的植物物质浸入含有纳米颗粒的水溶液中；以及向所述水溶液施加磁场和/或电场。当被浸入所述水溶液中时，所述干燥的植物物质的细胞结构膨胀，并且所述纳米颗粒被嵌入所述浸入的植物物质的所述膨胀的细胞结构内。在至少一个变型中，所述干燥的植物物质包括干燥的植物物质的薄片。在另一个变型中，所述干燥的植物物质包括单独的植物细胞。在一些变型中，所述干燥的植物物质选自由以下项组成的组：西葫芦、玉米、番茄、大豆、苦瓜、油菜籽、萝卜、黑麦草、莴苣、黄瓜、卷心菜、红苋菜、蚕豆、拟南芥、胡萝卜、洋葱、大麦、水稻、柳枝稷、烟草、小麦、水芹、高粱、芥菜、苜蓿、红豆草、南瓜、豌豆、韭菜、胡椒、亚麻、黑麦草、大麦、龙舌兰、香蒲、绿豆、棉花、藻类(algae)、膨胀浮萍(lemna gibba)、芫荽(cilantro)、笋瓜、菜豆(bean)、草类(grasses)、少根紫萍(landoltia punctata)、海州香薷(elsholtziasplendens)、铜绿微囊藻(microcystis aeruginosa)、伊乐藻(elodea densa)、竹子、藤类(cane)、康乃馨(carnation)、单子叶植物(monocot)或双子叶植物(dicot)、麻纤维、百合、甘蔗、单子叶植物(monocot)以及芜菁(brassica rapa)。

在本公开的一些变型中，所述方法包括将化学添加剂添加到所述水溶液，并且由此从所述浸入的植物物质去除半纤维素、木质素以及果胶中的至少一者。在此类变型中，所述化学添加剂可为以下至少一者：碱、硅烷、乙酰化物、苯甲酰化物、过氧化物、亚氯酸钠、丙烯酸、硬脂酸、三嗪以及真菌或酶。

在本公开的变型中，所述纳米颗粒包括以下至少一者：碳基纳米颗粒、金属和/或金属氧化物纳米颗粒、聚合物纳米颗粒、无机纳米颗粒、官能化纳米颗粒、涂覆碳的金属纳米颗粒以及它们的组合。另外，在一些变型中，用磁性材料(例如，镍)包裹或标记所述纳米颗粒。