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新華網:我國科學家仿貝殼研制出“超強韌”綠色材料
发布时间:2020-10-09 14:38

塑料制品給人們生活帶來便利,但難以降解的塑料垃圾會對生態形成不利影響。近期,中國科學技術大學俞書宏院士團隊受天然貝殼啓發研制出一種新型薄膜材料,在強度、韌性、透光性等方面表現出遠超傳統塑料的力學與光學性能,埋進土壤中約兩個月即可無汙染降解,有望成爲柔性電子器件等領域的理想材料。

貝殼是一種性能優良的天然材料,由“磚—泥”結構一層層“砌牆”而成。近期,俞書宏院士團隊利用納米黏土片和細菌纖維素兩種天然組分,成功構築了“磚—纖維”的仿貝殼層狀結構,采用氣溶膠輔助的生物合成法,研制出一種高性能複合薄膜材料。

“簡單來說,細菌纖維素就是細菌‘吃了’葡萄糖後分泌出的一種物質,又細又長像繩索。”科研團隊成員、中國科學技術大學博士後管慶方說,再把它與制成片狀的黏土相結合,如同“用繩網把一層層的磚頭捆綁起來”,就形成了一種性能強勁的新材料。

實驗顯示,這種新型薄膜材料的強度達到482兆帕,是目前常用商用塑料薄膜的6倍以上。具有良好的柔韌性,可以被折疊成各種形狀,再展開後沒有明顯損傷。這種新材料還具有優異的透光性,在人眼可見光範圍內實現超過73%的高透明度和超過80%的高光學霧度。

“如同毛玻璃的效果,既讓光透進來但又不刺眼,這種‘勻光性對制作手機屏幕等器件很重要。”管慶方說。

傳統塑料薄膜在高溫下極易軟化變形,相比之下這種新材料具有優異的熱穩定性,溫度每改變100攝氏度,其尺寸變化僅爲萬分之三,在250攝氏度環境下仍能保持結構和性能穩定。

更重要的是,獨特的原材料成分,使這種新材料全生命周期綠色無汙染,細菌纖維素在土壤中約兩個月就會自然降解。

    近期,《细胞》出版集团旗下学术期刊《物质》发表了该研究成果。据了解,由于兼具高性能、低成本、工艺简单等优点,这种新材料在柔性电子器件、新型显示、光电转换等领域很有竞争力。目前,科研团队正积极推进应用与产业化。