被譽為“紙壽千年”的宣紙，為何綿軟堅韌、百折不損？中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團隊特任副研究員管慶方等通過對傳統(tǒng)宣紙的詳細結(jié)構(gòu)表征研究，探究了其高強度、高韌性的微觀機理，并且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《ACS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。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團隊通過對宣紙的結(jié)構(gòu)研究，發(fā)現(xiàn)宣紙內(nèi)部具有大量的納米纖維和微米纖維，它們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)賦予了宣紙高強度、高柔韌性的力學(xué)優(yōu)勢。

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，通過“卷對卷”工藝可連續(xù)化生產(chǎn)。基于該薄膜制作的近場通信電路電子器件，兼具高透明度、高霧度和優(yōu)異的柔韌性，在彎曲時仍可準確地記錄和讀取信息。

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，避免應(yīng)力集中，同時實現(xiàn)了高強度和高柔韌性，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攝氏度下也沒有明顯的變化。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。（記者 常河 通訊員 桂運安）