Коллективу учёных из Швеции и Японии удалось разработать и изготовить листы бумаги, опережающей по прочности чугун и почти поравнявшейся по этому показателю сталь. Один из участников рабочей группы — Ларс Берглунд из Королевского технологического института Швеции — считает, что разработку можно будет применять, например, для изготовления сверхпрочных изоленты или скотча, а также искусственных аналогов биологических тканей.
В отличие от ранее разработанной сверхпрочной бумаги из титанового нановолокна, а также «электробумаги» с нанотрубками, теперешнее ноу-хау по сути — самая тривиальная бумага, состоящая из той же-таки целлюлозы. Вся загадка — в размерах волокон и их размещении.
Специалисты подчёркивают, что природные волокна целлюлозы, пока они ещё всередине дерева, — весьма прочны. Проблема в том, что при общепринятых способах производства бумаги волокна эти разрушаются, теряя при этом свои превосходные механические характеристики. Изобретателям же удалось внедрить метод производства бумаги, при котором первоначальные биополимерные цепочки переносятся вглубь листа с наименьшими повреждениями.
Для этого довелось найти подбором особый набор ферментов (для предварительного разложения древесины), а кроме того — разработать способ механической обработки, осторожно отделяющий интересующие волокна, которые сперва плавают в воде, а потом, после выжимания листа соединяются в сеть, крепко фиксируемую водородными связями.
Аппробация образца новой бумаги 4 сантиметра в длину, 5 миллиметров в ширину и 50 микрометров в толщину показала, что его прочность на разрыв составляет 214 миллионов паскалей, что больше, чем у чугуна (130 мегапаскалей) и немного ниже, чем у конструкционной стали (250 мегапаскалей). Привычная нам бумага имеет прочность на разрыв ниже 1 мегапаскаля.
Разработчики технологии подчёркивают, что тайна этой бумаги состоит в следующих деталях: это перенос природных волокон целлюлозы в лист практически без нанесения повреждений; кроме этого — толщина волокон — в новой бумаге она составляет примерно 20 нанометров, что равно одной тысячной толщины волокон, из которых сложена обычная бумага (а по отношению к своему поперечнику тонкие нити держат значительно более высокое разрывное усилие, чем толстые); наконец, сама сеть волокон даёт им слегка смещаться друг относительно друга, что «рассеивает» напряжения.