受宣紙啟發(fā)——我學(xué)者發(fā)明透明可折疊薄膜
【科技前沿】
光明日?qǐng)?bào)訊(記者常河 通訊員桂運(yùn)安)被譽(yù)為“紙壽千年”的宣紙,為何綿軟堅(jiān)韌、百折不損?中國科學(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)表征研究,探究了其高強(qiáng)度、高韌性的微觀機(jī)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(tuán)隊(duì)通過對(duì)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(qiáng)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(duì)卷”工藝可連續(xù)化生產(chǎn)?;谠摫∧ぶ谱鞯慕鼒鐾ㄐ烹娐冯娮悠骷?,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(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。
《光明日?qǐng)?bào)》( 2022年01月10日 08版)
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