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高性能大尺寸人工珍珠層仿生材料實(shí)現(xiàn)宏量制備

2017-08-25 15:38:09 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 分享至：

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏教授課題組和倪勇教授課題組在人工珍珠層材料仿生宏量制備方面取得重要進(jìn)展，設(shè)計(jì)并成功發(fā)展了適用于高性能、大尺寸體型人工珍珠層材料的仿生宏量制備新策略。相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上。

天然珍珠層材料因其多級(jí)有序的層狀微納“磚—泥”結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出卓越的高強(qiáng)度和高韌性。這一獨(dú)特自然結(jié)構(gòu)吸引了研究人員投入大量的精力模仿并設(shè)計(jì)制備相應(yīng)的高性能人工結(jié)構(gòu)材料。近年來(lái)所發(fā)展的包括冰模板法結(jié)合陶瓷燒結(jié)、磁場(chǎng)誘導(dǎo)組裝、3D打印、原位礦化生長(zhǎng)等技術(shù)，雖然在高性能三維體型人工珍珠層材料的仿生設(shè)計(jì)方面獲得重大突破，然而其設(shè)備要求復(fù)雜、成本高、效率低等因素極大限制了材料的進(jìn)一步宏量制備。因此，探索如何優(yōu)質(zhì)高效地制備更接近實(shí)用應(yīng)用的大尺寸體型人工珍珠層材料具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

針對(duì)這一難題，俞書(shū)宏領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)提出了一種高效且通用的組裝新策略，通過(guò)將溶液蒸發(fā)組裝法構(gòu)筑的仿珍珠層結(jié)構(gòu)二維薄膜進(jìn)一步疊合熱壓，成功實(shí)現(xiàn)了由微納基元到高性能、大尺寸、三維體型仿珍珠層材料的快速宏量構(gòu)筑。研究人員發(fā)現(xiàn)，基于該方法可以從分子尺度到宏觀尺度的各個(gè)層面對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而使所得材料能成功復(fù)制天然珍珠層材料的多級(jí)結(jié)構(gòu)和增韌機(jī)理，并且其力學(xué)性能可與多種自然結(jié)構(gòu)材料和工程材料相媲美。

研究表明，這一多級(jí)組裝新策略具有靈活性、高效性、普適性的特點(diǎn)，可以應(yīng)用到其他多種材料體系中，并有望在今后進(jìn)行其他三維體型人工珍珠層材料的仿生宏量制備方面獲得廣泛應(yīng)用。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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