用于天然纤维纳米颗粒增强物的收获后方法与流程

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。

技术实现要素：

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(lemnagibba)、芫荽(cilantro)、笋瓜、菜豆(bean)、草类(grasses)、少根紫萍(landoltiapunctata)、海州香薷(elsholtziasplendens)、铜绿微囊藻(microcystisaeruginosa)、伊乐藻(elodeadensa)、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(brassicarapa)。

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。

在本公开的一些变型中，所述方法包括在将具有嵌入的纳米颗粒的所述植物物质从所述水溶液取出之后，对所述植物物质进行后处理。在此类变型中，所述后处理包括以下一者或多者：切碎、卷绕、化学处理、热处理、洗涤、辐射处理以及蒸汽爆破等。在所述后处理之后，可将所述嵌入纳米颗粒的植物物质与聚合物混合以形成聚合物-纳米颗粒混合物，并且使用所述聚合物-纳米颗粒混合物来形成包括混合于聚合物基质内的纳米颗粒的零件。在本公开的至少一种形式中，所述零件被包括在车辆(例如，机动车辆)中。

在本公开的另一种形式中，一种形成复合材料的方法包括：将干燥的植物纤维浸入含有纳米颗粒的水溶液中；向所述水溶液施加磁场和/或电场；从所述水溶液取出具有嵌入的纳米颗粒的所述植物纤维；将所述嵌入纳米颗粒的植物纤维与聚合物混合以形成聚合物-纳米颗粒混合物；以及由所述聚合物-纳米颗粒复合混合物形成零件。将所述干燥的植物纤维浸入所述水溶液中使所述植物纤维的细胞结构膨胀，使得所述水溶液流过所述细胞结构。另外，所述纳米颗粒被嵌入所述浸入的植物纤维的所述膨胀的细胞结构内。在一些变型中，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。在本公开的一些变型中，所述方法包括磁性地标记所述纳米颗粒。在此类变型中，可用镍包裹或标记所述纳米颗粒。

在一些变型中，所述方法包括通过将化学添加剂添加到所述水溶液来从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。在此类变型中，所述化学添加剂是以下至少一者：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。

从本文中提供的描述中，另外的应用领域将变得显而易见。应理解，该描述和具体示例仅意图用于说明目的，而非意图限制本公开的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图通过举例的方式描述本公开的各种形式，在附图中：

图1示出了干燥的植物物质；

图2a示出了图1中的部段2的放大图；

图2b示出了图2a中的截面2b-2b的横截面图；

图3示出了根据本公开的一种形式的被浸入具有纳米颗粒的水溶液中的干燥的植物物质；

图4示出了根据本公开的教导的被浸入图3中的具有纳米颗粒的水溶液中的干燥的植物物质，其中磁场被施加到水溶液；

图5示出了根据本公开的教导的在从水溶液取出图4中的植物物质之后的被嵌入该植物物质内的纳米颗粒；

图6示出了根据本公开的教导的与液体聚合物混合以形成聚合物-纳米颗粒混合物的图5中的具有嵌入的纳米颗粒的植物物质；

图7示出了根据本公开的教导的由图6中的聚合物-纳米颗粒混合物形成的部件；

图8示出了根据本公开的另一种形式的被浸入具有纳米颗粒的水溶液中的干燥的植物物质；

图9示出了根据本公开的又一种形式的被浸入具有纳米颗粒的水溶液中的干燥的植物物质；

图10a示出了根据本公开的再一种形式的被浸入具有化学元素的水溶液中的干燥的植物物质；

图10b示出了根据本公开的再一种形式的被浸入添加了纳米颗粒的图10a中的具有化学元素的水溶液中的干燥的植物物质；并且

图11示出了根据本公开的教导的形成复合零件的方法的流程图。

本文中描述的附图仅用于说明目的，而非意图以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，而不意图限制本公开、应用或用途。应理解，贯穿附图，对应的参考数字指示相似或对应的部分和特征。

本公开提供了创新型复合材料，其由具有聚集或嵌入的纳米颗粒的天然纤维(例如，干燥的植物纤维)形成，其中天然纤维因纳米颗粒的存在而具有改进的机械性质。复合材料，即，具有嵌入的纳米颗粒的天然纤维，与聚合物基质组合以形成聚合物-纳米颗粒混合物，该聚合物-纳米颗粒混合物可以任何数量的方式进行加工以产生轻质、坚固且可持续的零件，特别是用于机动车辆中的零件。

参考图1和图2a至图2b，图1中示出了干燥的植物材料10，并且图2a至图2b中示出了干燥的植物材料10的纤维100的放大图。纤维100具有包括由细胞壁106限定的细胞104的细胞结构102(图2a和图2b)，并且细胞壁106具有孔和/或凹坑108(在本文中被简称为“孔”)。应理解，干燥的植物物质10还包括其他组分(未示出)，诸如纤维素、半纤维素、木质素以及果胶等。

现在参考图3，示出了根据本公开的教导的形成复合材料的方法的步骤。该方法包括将干燥的植物材料10(即，收获后)浸入含有纳米颗粒160的水溶液150中。将干燥的植物材料10(在本文中也被简称为“浸入的植物材料10”)浸入水溶液150中使纤维100的细胞结构102膨胀，使得水溶液150和纳米颗粒160通过纤维100的流动被增强。

现在参考图4，示出了根据本公开的教导的形成复合材料的方法的另一个步骤。特别地，向含有纳米颗粒160和浸入的植物材料10的水溶液150施加磁场170。在本公开的一些变型中，用磁性材料包裹或标记纳米颗粒160。在此类变型中，纳米颗粒160通过如附图中的箭头(+x方向)所示在从磁场170的北极‘n’朝向磁场170的南极‘s’的方向上在水溶液150内移动或迁移来响应于磁场170。另外，纳米颗粒160相对于浸入的植物材料10流动，使得纳米颗粒160移动成与纤维100接触和/或在该纤维内移动。换句话说，纳米颗粒160变得嵌入纤维100中。作为替代或除此之外，可向含有纳米颗粒160和浸入的植物材料10的水溶液150施加电场(未加标签，但由图4中的虚线箭头表示)。另外，用或未用磁性材料包裹或标记的纳米颗粒160通过在水溶液150内移动或迁移来响应于电场，使得纳米颗粒160移动成与纤维100接触和/或在该纤维内移动。

在本公开的一些变型中，纳米颗粒160流过细胞壁106的孔108，使得纳米颗粒160被嵌入单独的细胞100内。在其他变型中，纳米颗粒160在单独的细胞100之间流动，使得纳米颗粒160被嵌入单独的细胞104之间和/或被嵌入细胞壁106上。在另一些其他变型中，纳米颗粒160流过细胞壁106的孔108并在单独的细胞104之间流动，使得纳米颗粒160被嵌入单独的细胞104内，并且被嵌入单独的细胞104之间和/或被嵌入细胞壁106上。应理解，纤维100的膨胀的细胞结构102增强了纳米颗粒160进入与纤维100接触的状态和/或在该纤维内的流动。

在本公开的一些变型中，水溶液150包括化学添加剂，该化学添加剂增强了干燥的植物材料10中的一种或多种组分的去除。例如，在至少一个变型中，该化学添加剂增强了干燥的植物材料10中的半纤维素、木质素和/或果胶的去除。化学添加剂的非限制性示例包括碱、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、三嗪以及真菌或酶等。应理解，去除干燥的植物材料10的一种或多种组分会增强水溶液150和纳米颗粒160通过纤维100的流动，从而增加被嵌入纤维100中的纳米颗粒的量或数量。

现在参考图5，示出了呈多个嵌入纳米颗粒的纤维105的形式的复合材料12，所述多个嵌入纳米颗粒的纤维105包括嵌入有纳米颗粒160的纤维100。例如，在本公开的一些变型中，从水溶液150取出具有嵌入的纳米颗粒160的纤维100，将其干燥并进行后处理，以提供多个嵌入纳米颗粒的纤维105。对具有嵌入的纳米颗粒160的浸入的植物材料10进行后处理的非限制性示例包括切碎、卷绕、化学处理(例如，碱处理)、热处理、洗涤、辐射处理(例如，uv、等离子体、电晕)以及蒸汽爆破等。

纤维100的非限制性示例包括干燥的植物物质的纤维，所述干燥的植物物质诸如干燥的西葫芦、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、膨胀浮萍、芫荽、笋瓜、菜豆、草类、少根紫萍、海州香薷、铜绿微囊藻、伊乐藻、竹子、藤类、康乃馨、单子叶植物或双子叶植物、麻纤维、百合、甘蔗、单子叶植物以及芜菁等。纤维的其他非限制性示例包括源自木材的纤维，诸如韧皮纤维。另外，纳米颗粒160的非限制性示例包括碳基纳米颗粒、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。在其中用磁性材料包裹或标记纳米颗粒的变型中，磁性材料的非限制性示例包括镍、铁、钴和赤铁矿(fe2o3)等。

现在参考图6和图7，示出了根据本公开的教导的形成由复合材料12形成的零件的方法的步骤。特别地，将图5中示出的多个嵌入纳米颗粒的纤维105混合于图6中的聚合物180(呈液体的形式)内以形成聚合物-纳米颗粒混合物，并且使用该聚合物-纳米颗粒来形成图7中的零件190。如图7所示，嵌入纳米颗粒的纤维105在聚合物180的基质(呈固体的形式并且在本文中也被称为“聚合物基质”)中。聚合物180的非限制性示例包括热固性或热塑性塑料，诸如聚烯烃、聚酰胺和聚氨酯等。

应理解，将纳米颗粒160嵌入纤维100内，然后将嵌入纳米颗粒的纤维105与聚合物180混合减少了纳米颗粒160在聚合物180内的团聚。也就是说，纳米颗粒在液体内的团聚是已知的，并且已经研究了用于减少团聚的纳米颗粒表面处理。然而，当与纳米颗粒的团聚相比较时，植物纤维在液体中的团聚不太明显，并且将纳米颗粒嵌入植物纤维内提供了具有减少的纳米颗粒团聚的聚合物-纳米颗粒复合材料。

现在参考图8，在本公开的另一种形式中，示出了浸入含有纳米颗粒160的水溶液150内的干燥的植物材料10的薄片30。磁场172被施加到水溶液150，并且类似于以上关于图3和图4的教导，将薄片30浸入到水溶液150中使纤维100的细胞结构102膨胀。另外，磁场172使纳米颗粒160在从磁场172的北极‘n’朝向该磁场的南极‘s’的方向(-z方向)上在水溶液150内移动或迁移，使得纳米颗粒160变得嵌入纤维100中。作为替代或除此之外，可向含有纳米颗粒160和薄片30的水溶液150施加电场(未加标签，但由图8中的虚线箭头表示)。另外，用或未用磁性材料包裹或标记的纳米颗粒160通过在水溶液150内移动或迁移来响应于电场，使得纳米颗粒160移动成与纤维100接触和/或在该纤维内移动。

应理解，纤维100的膨胀的细胞结构102增强了纳米颗粒160进入与纤维100接触的状态和/或通过该纤维的流动。还应理解，从水溶液取出具有嵌入的纳米颗粒160的浸入的植物材料10的薄片30并如上文关于图5、图6和/或图7所讨论对所述薄片进行后处理。

现在参考图9，在本公开的又一种形式中，示出了被浸入含有纳米颗粒160的水溶液150中的纤维100的单独的细胞104，并且向水溶液150施加磁场170。类似于以上关于图3和图4的教导，将纤维100的单独的细胞104浸入到水溶液150中使所述单独的细胞的细胞结构102膨胀。另外，施加磁场170使纳米颗粒在从磁场170的北极‘n’朝向磁场170的南极‘s’的方向上在水溶液150内移动或迁移，使得纳米颗粒160被嵌入细胞104内。作为替代或除此之外，可向含有纳米颗粒160和纤维100的单独的细胞104的水溶液150施加电场(未加标签，但由图9中的虚线箭头表示)。另外，用或未用磁性材料包裹或标记的纳米颗粒160通过在水溶液150内移动或迁移来响应于电场，使得纳米颗粒160移动成与单独的细胞104接触和/或在该单独的细胞内移动。

在本公开的一些变型中，纳米颗粒160流过细胞壁106的孔108，使得纳米颗粒160被嵌入单独的细胞104内。在其他变型中，纳米颗粒160被嵌入单独的细胞104的细胞壁106上。在再一些其他变型中，纳米颗粒160流过细胞壁106的孔108并被嵌入单独的细胞100内，并且还被嵌入细胞壁106上。应理解，单独的细胞104的膨胀的细胞结构102增强了纳米颗粒160在单独的细胞104内的流动。还应理解，从水溶液取出具有嵌入的纳米颗粒160的细胞104并如以上关于图5、图6和/或图7所讨论对所述细胞进行进一步处理。

虽然图4、图8和图9示出了在唯一的一个方向上施加的磁场，但应理解，可在多于一个方向上施加一个或多个磁场。例如，施加在含有纳米颗粒和浸入的植物物质的整个水溶液中的电场可为交流电场，使得磁场在一个方向与相反方向(例如，图4和图9中的+/-x方向)之间交替。另外，在含有纳米颗粒和浸入的植物物质的整个水溶液中的一个或多个磁场可例如围绕附图中的x轴、y轴和/或z轴旋转，使得在整个水溶液中在多于一个方向上施加磁场。

现在参考图10a和图10b，在本公开的又一种形式中，图10a中示出了被浸入含有化学元素的水溶液150'中的纤维素纤维100'，该化学元素会使纤维素纤维100'的晶体结构破裂或分解，并且在图10b中，磁场170被施加到水溶液150'。例如，在一个变型中，使用含有氢氧化钠(naoh)的水溶液来使纤维素纤维100'分解。在至少一个变型中，使纤维素纤维100'分解，使得期望量或百分比的纤维素纤维100'分解成葡萄糖亚基101的溶胶凝胶或溶胶凝胶型混合物被提供(图10a)。应理解，半纤维素和木质素(未示出)也可由水溶液150'分解。还应理解，葡萄糖亚基101的第一部分可溶解到水溶液150'中，而葡萄糖亚基101的第二部分可悬浮在水溶液150'中和/或附着或粘附到剩余的纤维素纤维100'，使得纤维素纤维100'和葡萄糖亚基101的混合物浸入和/或悬浮在水溶液150'中。

参考图10b，在本公开的一些变型中，在使纤维素纤维100'的晶体结构分解期望量之后，将纳米颗粒160添加到水溶液150'。另外，在将纳米颗粒160添加到水溶液150'之前、期间或之后，在整个水溶液150'中施加磁场170。在此类变型中，纳米颗粒160在从磁场170的北极‘n’朝向磁场170的南极‘s’的方向上在水溶液150内迁移或移动，使得纳米颗粒160被嵌入到纤维素纤维100'上。另外，葡萄糖亚基101协助将纳米颗粒嵌入或附着到纤维素纤维100'上。例如，纳米颗粒160可被嵌入一个或多个葡萄糖亚基101内和/或附着到该一个或多个葡萄糖亚基，并且在纳米颗粒160在磁场170的影响下迁移或移动时，一个或多个葡萄糖亚基101附着或重新附着到纤维素纤维100'，使得纳米颗粒160也被附着于或嵌入纤维素纤维100'上。作为替代或除此之外，可向含有纳米颗粒160和纤维素纤维100'的水溶液150'施加电场(未加标签，但由图10b中的虚线箭头表示)。另外，用或未用磁性材料包裹或标记的纳米颗粒160通过在水溶液150内移动或迁移来响应于电场，使得纳米颗粒160移动成与纤维素纤维100'接触和/或在该纤维素纤维内移动。

在本公开的一些变型中，将纳米颗粒160添加到水溶液150'，并且/或者在将纤维素纤维100'在所期望的方向上对准期间或之后，在整个水溶液150'中施加磁场170(和/或电场)。例如，且如图10b所示，在至少一个变型中，纤维素纤维100'大体上在z方向上对准。另外，细长的纳米纤维160(例如，磁性地标记的碳纳米管)已经在z方向上对准，使得纳米颗粒160的长度(图10b中的z方向)与纤维素纤维100'的长度对齐或大体上平行。例如，在至少一个变型中，将纳米颗粒160添加到水溶液150'，并且/或者在从水溶液150'取出纤维素纤维100'和/或从水溶液150'拉出纤维素纤维100'期间，在整个水溶液150'中施加磁场170(和/或电场)。也就是说，在从水溶液150'取出(例如，拉出)纤维素纤维100'期间，纤维素纤维100'沿着图10b中示出的z方向大体上对齐，并且此时添加纳米颗粒160和/或施加磁场170(和/或电场)增强了纳米颗粒160相对于纤维素纤维100'的所期望的取向。因此，应理解，在此类变型中，纳米颗粒160以所期望的取向(例如，纳米颗粒的长度与纤维的长度对齐)被嵌入纤维素纤维100'内和/或附着到该纤维素纤维。还应理解，从水溶液取出具有嵌入和/或附着的纳米颗粒160的纤维素纤维100'并如以上关于图5、图6和/或图7所讨论对所述纤维素纤维进行进一步处理。

现在参考图11，示出了形成复合材料和复合物零件的方法20的流程图。该方法包括在200处提供干燥的植物物质，在202处提供水溶液，以及在204处提供纳米颗粒。在本公开的一些变型中，在202处提供的水溶液包括化学添加剂和/或在204处提供的纳米颗粒被磁性地标记。在210处将干燥的植物物质浸入水溶液中，使得干燥的植物物质的纤维的细胞结构膨胀。在一些变型中，在将干燥的植物物质浸入水溶液中之前将纳米颗粒与水溶液混合，而在其他变型中，在将干燥的植物物质浸入水溶液中之后将纳米颗粒与水溶液混合。类似地，在其中水溶液含有化学添加剂的变型中，在至少一个变型中，在将干燥的植物物质浸入水溶液中之前将化学添加剂与水溶液混合，而在至少一个其他变型中，在将干燥的植物物质浸入水溶液中之后将化学添加剂与水溶液混合。在其中将化学添加剂添加到水溶液的变型中，化学添加剂增强了对干燥的植物材料的一种或多种组分(例如，半纤维素、木质素和/或果胶)的去除，使得与因仅浸入水溶液中而造成的纤维细胞膨胀的膨胀相比较，纤维的细胞结构进一步膨胀。

仍然参考图11，在220处，向含有浸入的植物物质的水溶液(具有纳米颗粒)施加磁场(和/或电场)，使得水溶液中的纳米颗粒被嵌入浸入的植物材料的纤维中。在水溶液中的纳米颗粒被嵌入浸入的植物材料的纤维中之后，从水溶液取出嵌入纳米颗粒的植物纤维并在230处对所述嵌入纳米颗粒的植物纤维进行后处理，之后在240处将所述植物纤维与聚合物混合。将嵌入纳米颗粒的植物纤维与聚合物混合形成聚合物-纳米颗粒混合物，并且在250处使用该聚合物-纳米颗粒混合物来形成具有被嵌入聚合物基质中的纳米颗粒的零件。在本公开的至少一个变型中，聚合物-纳米颗粒混合物是倒入模具中以制作零件的液体-纳米颗粒混合物。在至少一个其他变型中，聚合物-纳米颗粒混合物是液体-纳米颗粒混合物，所述混合物被固化、制粒和/或粉碎成颗粒和/或粉末，然后用作注塑成型材料来制作零件。

如本文所使用，短语a、b和c中的至少一者应被解释为使用非排他性逻辑“或”表示逻辑(a或b或c)，并且不应被解释为表示“a中的至少一者、b中的至少一者以及c中的至少一者"。

本公开的描述本质上仅是示例性的，并且因此不脱离本公开的实质的变型意图在本公开的范围内。不应将此类变型视为脱离本公开的精神和范围。

根据本发明，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，其中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；以及向所述水溶液施加磁场和电场中的至少一者，使得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。

在本发明的一个方面，所述方法包括将化学添加剂添加到所述水溶液，其中所述化学添加剂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。

在本发明的一个方面，所述化学添加剂是以下至少一者：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。

在本发明的一个方面，所述干燥的植物物质包括干燥的植物物质的薄片。

在本发明的一个方面，所述干燥的植物物质包括单独的植物细胞。

在本发明的一个方面，所述纳米颗粒选自由以下项组成的组：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。

在本发明的一个方面，用镍包裹或标记所述纳米颗粒。

在本发明的一个方面，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、膨胀浮萍、芫荽、笋瓜、菜豆、草类、少根紫萍、海州香薷、铜绿微囊藻、伊乐藻、竹子、藤类、康乃馨、单子叶植物或双子叶植物、麻纤维、百合、甘蔗、单子叶植物、芜菁以及它们的组合。

在本发明的一个方面，所述方法包括：从所述水溶液取出具有嵌入的纳米颗粒的所述浸入的干燥的植物物质；对具有嵌入的纳米颗粒的所述植物物质进行干燥；以及将具有嵌入的纳米颗粒的所述植物物质混合于聚合物基质内。

在本发明的一个方面，所述方法包括在混合于所述聚合物基质内之前，对具有嵌入的纳米颗粒的所述干燥的植物物质进行后处理。

在本发明的一个方面，所述后处理包括切碎、卷绕、化学处理、热处理、洗涤、辐射处理以及蒸汽爆破等。

根据本发明，提供了一种由如上所述的复合材料形成的零件。

根据本发明，提供了一种具有至少一个如上所述的零件的车辆。

根据本发明，一种形成复合材料的方法包括：将干燥的植物纤维浸入含有纳米颗粒的水溶液中，其中所述干燥的植物纤维的细胞结构膨胀，使得所述水溶液流过所述细胞结构；向所述水溶液施加磁场和电场中的至少一者，使得所述纳米颗粒相对于所述浸入的干燥的植物纤维移动并被嵌入所述膨胀的细胞结构内；从所述水溶液取出具有嵌入的纳米颗粒的所述浸入的干燥的植物纤维；将具有嵌入的纳米颗粒的所述取出的干燥的植物纤维与聚合物混合并形成聚合物-纳米颗粒混合物；以及使用所述聚合物-纳米颗粒混合物来形成零件，其中所述零件包括在聚合物基质内的纳米颗粒。

在本发明的一个方面，所述方法包括磁性地标记所述纳米颗粒。

在本发明的一个方面，用镍包裹或标记所述纳米颗粒。

在本发明的一个方面，所述纳米颗粒选自由以下项组成的组：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。

在本发明的一个方面，所述方法包括通过将化学添加剂添加到所述水溶液来从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。

在本发明的一个方面，所述化学添加剂是以下至少一者：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。

根据本发明，提供了一种由根据如上所述的方法形成的复合材料形成的零件。