被譽(yù)為“紙壽千年”的宣紙，為何綿軟堅(jiān)韌、百折不損？中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)特任副研究員管慶方等通過對(duì)傳統(tǒng)宣紙的詳細(xì)結(jié)構(gòu)表征，探究了其高強(qiáng)度、高韌性的微觀機(jī)理，并受宣紙制造工藝和結(jié)構(gòu)啟發(fā)，發(fā)明了一種具有多尺度結(jié)構(gòu)的高性能透明可折疊薄膜。相關(guān)成果日前發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)—材料快訊》。

宣紙以青檀樹皮、沙田稻草等為原料，經(jīng)過上百道工序制作而成。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過對(duì)宣紙結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)宣紙內(nèi)部大量的納米纖維和微米纖維相互交織，形成了微米納米多尺度的三維網(wǎng)絡(luò)，這種仿生結(jié)構(gòu)賦予宣紙高強(qiáng)度、高柔韌性的力學(xué)優(yōu)勢(shì)。

受宣紙啟發(fā)，研究人員通過將微米纖維素和纖維素納米纖維組裝成多尺度結(jié)構(gòu)，制備出高性能透明可折疊薄膜，該薄膜通過“卷對(duì)卷”工藝可連續(xù)化生產(chǎn)。基于該薄膜制作的近場(chǎng)通信電路電子器件兼具高透明度、高霧度和優(yōu)異的柔韌性，在彎曲時(shí)仍可準(zhǔn)確記錄和讀取信息。

這種薄膜通過高密度的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，將應(yīng)力分散在更廣闊的多尺度三維網(wǎng)絡(luò)中，避免了應(yīng)力的集中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度和高柔韌性，在完全折疊后沒有破壞性折痕，卷起后也可恢復(fù)原狀。該薄膜還具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，與廣泛使用的不可持續(xù)的石油基塑料薄膜相比，在250℃下也沒有明顯變化。這些出色的力學(xué)、熱力學(xué)與光學(xué)特性，使其成為精密光學(xué)器件和柔性電子器件領(lǐng)域的理想薄膜材料。（桂運(yùn)安）