（图片来源：德州农工大学）
据外媒报道，美国德州农工大学（Texas A&M University）的研究人员采用了一种称作纤维素纳米晶体（cellulose nanocrystal）的天然植物产品，将碳纳米管均匀地固定和包裹在碳纤维复合材料上。研究人员表示，他们的方法比传统方法速度更快，而且可以用于设计纳米大小的碳纤维复合材料。
复合材料都是分层构建的，例如，聚合物复合材料由纤维层（如碳纤维或芳纶纤维）以及聚合物基质制成。此种分层结构也是复合材料弱点的根源，分层的任何损伤都会导致裂缝，导致脱层（delamination）。
为了提高碳纤维材料的强度并实现其他理想的性能，例如电导率和导热率，通常都会添加碳纳米管。然而，在复合材料中添加碳纳米管的化学工艺经常导致纳米颗粒聚集，降低了此类颗粒的整体效益。
研究人员表示：“这个问题就跟把粗咖啡粉加入牛奶一样，粉末会互相粘在一起。为了充分利用碳纳米管，先需要让它们彼此分离，再以某种方式，让其集成到碳纤维复合材料中的特定位置。”
为了让碳纳米管均匀分布，研究人员开始研究纤维素纳米晶体，此种化学物可以轻易从回收木浆中获取，既有吸水分子，也有排水分子，此种独特的分子结构使其成为一种理想的解决方案，可以打造纳米复合材料。
纤维素纳米晶体的疏水部分与碳纤维结合，并将其固定在聚合物基质上。此外，吸水部分有助于均匀地分散碳纤维，就像糖在水中均匀溶解，而不是结块沉到杯底。
在实验中，研究人员采用了一种商用碳纤维布。在这块布中，加入了纤维素纳米晶体和碳纳米管制成的水溶液，然后利用强振动，将它们混合在一起。后，将材料干燥，并在上面散布树脂，以逐渐形成涂覆碳纳米管的聚合物复合材料。
之后，研究人员用电子显微镜检查了该复合材料样品，发现纤维素纳米晶体附着在碳纳米管的尖端，让碳纳米管也朝着相同的方向。此外，根据对材料在极端载荷下力学性能的测试，还发现，纤维素纳米晶体让复合材料的抗弯能力提高了33%，层间强度提高了40%。
研究人员表示：“在该项研究中，我们采用了从纳米尺度设计复合材料的方法，从而可以让我们从宏观上更好地控制聚合物复合材料的性能。我们认为，我们的技术可以扩大混合复合材料的加工规模，对航空和汽车制造等很多行业带来好处。”
