科技日?qǐng)?bào)合肥8月6日電 記者從合肥工業(yè)大學(xué)獲悉,該校化學(xué)與化工學(xué)院陸楊教授研究組和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授研究團(tuán)隊(duì)合作,創(chuàng)新性地采用“解組裝—仿生組裝”的兩步策略,以廉價(jià)天然云母粉為原料,成功實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量云母納米片的大量制備,并組裝成高性能透明柔性仿貝殼結(jié)構(gòu)云母復(fù)合膜。相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上。
云母是一種常見的層狀結(jié)構(gòu)鋁硅酸鹽天然礦物,具有特殊的可見光透過(guò)和紫外屏蔽性能,并有高電氣絕緣性、耐酸堿與高溫穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),是未來(lái)柔性透明電子器件等領(lǐng)域的理想材料。但由其制備的天然云母粉的粒徑大且縱橫比低,剝離成高質(zhì)量的云母納米片極為困難,難以通過(guò)仿生組裝制備高性能的宏觀尺度膜。
科研人員通過(guò)液相剝離制備的單層或少層超薄云母納米片在溶液中可以穩(wěn)定分散超過(guò)1個(gè)月。同時(shí),利用噴涂技術(shù),成功將超薄云母納米片與殼聚糖混合溶液組裝成微納尺度上具有“磚—泥”層狀結(jié)構(gòu)的仿貝殼結(jié)構(gòu)云母復(fù)合膜,并進(jìn)行了組分和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。研究結(jié)果表明,當(dāng)云母含量達(dá)到60%時(shí),這一新型復(fù)合膜顯示出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、良好的可見光透過(guò)率(38%—65%),以及獨(dú)特的紫外屏蔽性(62%—100%),其整體性能優(yōu)于天然片云母和其他種類的粘土仿貝殼薄膜。經(jīng)受144小時(shí)紫外(313nm)照射后,拉伸性能幾乎不變,因此具有優(yōu)異的抗紫外老化性能。
由于這一成果易于工業(yè)化放大,而且在聚合物復(fù)合材料以及透明的紫外屏蔽涂層的研發(fā)中可以普遍推廣,在柔性透明電子器件等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。同時(shí)也為廉價(jià)低品位的天然碎云母的精加工和升級(jí)應(yīng)用提供了新的思路和技術(shù)。(記者吳長(zhǎng)鋒 通訊員周慧)