【引言】   

諸如骨、牙以及肌肉等組織都是兼具強(qiáng)度和韌性的生物材料。這些優(yōu)異的性能大都?xì)w因于無機(jī)納米纖維在有機(jī)基質(zhì)中能夠呈現(xiàn)出精妙的層狀微觀結(jié)構(gòu)。受此生物結(jié)構(gòu)啟發(fā)，包括層層組裝、真空過濾等策略已經(jīng)被用于發(fā)展層狀納米復(fù)合材料。然而，如何將超強(qiáng)層狀納米復(fù)合材料通過簡單易行的方法進(jìn)行量產(chǎn)化制備依然是亟待解決的問題。

【成果簡介】

北京航空航天大學(xué)的劉明杰（通訊作者）等人報(bào)道了一種在水凝膠/油界面利用剪切-流變誘導(dǎo)排列二維納米片生產(chǎn)高度有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的方法。利用這一策略可制備基于氧化石墨烯和粘土納米片的納米復(fù)合材料，其抗張強(qiáng)度（tensile strength）和楊氏系數(shù)（Young’s modulus）分別可以達(dá)到1215 ± 80MPa和198.8 ± 6.5GPa。特別是基于粘土納米片的納米復(fù)合材料，還展現(xiàn)出高達(dá)36.7 ± 3.0兆焦耳每立方米的韌性強(qiáng)度，這一強(qiáng)度數(shù)值比天然珍珠高20.4倍。定量分析還發(fā)現(xiàn)，排列有序的納米片能夠形成界面相，最終導(dǎo)致納米復(fù)合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度。研究認(rèn)為這一材料制備策略可以成為組裝二維納米纖維的通用方法，有利于高性能復(fù)合材料的發(fā)展。2020年04月08日，相關(guān)成果以題為“Layered nanocomposites by shear-flow-induced alignment of nanosheets”的文章在線發(fā)表在Nature上。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1 層狀納米復(fù)合材料的制備和機(jī)理

圖2 層狀納米復(fù)合薄膜的均一性和連續(xù)性控制

圖3 層狀納米復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)表征

圖4層狀納米復(fù)合薄膜的材料表征

文獻(xiàn)鏈接：Layered nanocomposites by shear-flow-induced alignment of nanosheets（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2161-8）