2018年5月16日，瑞典皇家理工学院Daniel Sderberg带领的研究团队在DESY的X射线光源PETRA III中生产出了迄今为止最强的生物材料，相关成果发表于美国化学学会ACS Nano杂志上 。
人造可降解纤维素纤维的强度超过钢，甚至超过最强的生物材料——拉索蜘蛛的丝。这种超强材料由纤维素纳米纤维（cellulose nanofibres，CNF）制成，它是木材和其他植物的基本组成部分。科研人员使用创新的生产方法成功地将纳米纤维的独特力学性能转移到宏观的轻质材料中，可被用作飞机、汽车、家具和其他产品中塑料的环保替代品。由于纤维素不会被人体排斥，因此也具有生物医用的潜力。
为开发这种材料，科学家们从市售的直径2-5纳米、长度700纳米的纤维素纳米纤维入手，将其悬浮在水中，然后送入一个宽度仅为1毫米的通道，用钢制磨具进行碾磨。垂直进入通道的两对去离子水和低pH值水，将纳米纤维挤压浓缩到一起，并对其加速。这个过程称为流体动力学聚焦，其目的是将排列在理想方向上的纳米纤维及其自组织结构，组装成螺旋状的超强纤维。在整个过程中，不需要粘合剂或任何其他组分，仅通过纳米纤维之间的超分子相互作用力（如静电力和范德华力）进行完美的装配连接。
科学家们利用PETRA III的X射线跟踪并优化这一过程。X射线使研究人员能够分析超强纤维形成过程中的结构细节，以及超强纤维中的材料结构和层次顺序。制成的超强纤维厚度可达到15微米，长度可达数米。测量结果显示，这种生物基纳米纤维素纤维的拉伸刚度为86GPa，拉伸强度为1.57GPa，其强度是拉索蜘蛛丝纤维的8倍，比钢铁、其他金属或合金、玻璃纤维和大多数合成材料的强度都高。这种人造纤维素纤维可以编织成织物，扩大应用范围，生产成本可以与目前强力合成织物的生产成本相竞争，原则上还可用于制造可生物降解的零部件。
这项研究描述了一种将纤维素纳米纤维进行近乎完美的宏观布局的新方法，过程中保留了纳米纤维的拉伸强度和承受机械载荷的能力，将纳米材料的优异性能成功的移植到了宏观尺度，为开发可用于更大结构尺度的纳米纤维材料开辟了道路。研究人员表示，这一发现的基础理解和控制纳米结构所必需的关键基本参数，如粒径、相互作用力、排列、扩散、网格成型和装配等。该工艺也可用于碳纳米管控制和其他纳米尺度纤维的组装。
