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中科院团队模仿贝壳研制新材料

2020-10-13 09:53:42 来源:环球塑化


      塑料制品能够给人们的生活带来便利,但由难以降解的塑料原料制成的塑料制品,其使用过后形成的塑料垃圾,也往往会对自然生态形成不利的影响。于是,寻求可降解材料替代传统塑料制品,成为塑料化工生产的重要发展方向。


      近期,中国科学技术大学俞书宏院士团队,受天然贝壳启发,研制出一种新型薄膜材料,这种材料在强度、韧性、透光性等方面均表现出远超传统塑料的力学与光学性能,而且埋进土壤中约两个月即可无污染降解,或有望成为柔性电子器件等领域的理想材料。


      贝壳是一种性能优良的天然材料,由“砖—泥”结构一层层“砌墙”而成。近期,俞书宏院士团队利用纳米黏土片和细菌纤维素两种天然组分,成功构筑了“砖—纤维”的仿贝壳层状结构,采用气溶胶辅助的生物合成法,研制出一种高性能复合薄膜材料。


      “简单来说,细菌纤维素就是细菌‘吃了’葡萄糖后分泌出的一种物质,又细又长像绳索。”科研团队成员、中国科学技术大学博士后管庆方说,再把它与制成片状的黏土相结合,如同“用绳网把一层层的砖头捆绑起来”,就形成了一种性能强劲的新材料。


      实验显示,这种新型薄膜材料的强度达到482兆帕,是目前常用商用塑料薄膜的6倍以上。具有良好的柔韧性,可以被折叠成各种形状,再展开后没有明显损伤。这种新材料还具有优异的透光性,在人眼可见光范围内实现超过73%的高透明度和超过80%的高光学雾度。


      “如同毛玻璃的效果,既让光透进来但又不刺眼,这种‘匀光性'对制作手机屏幕等器件很重要。”管庆方说。


      传统塑料薄膜在高温下极易软化变形,相比之下这种新材料具有优异的热稳定性,温度每改变100摄氏度,其尺寸变化仅为万分之三,在250摄氏度环境下仍能保持结构和性能稳定。更重要的是,独特的原材料成分,使这种新材料全生命周期绿色无污染,细菌纤维素在土壤中约两个月就会自然降解。


      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。我们可以期待该新材料的产业化与市场化,给电子制造增加更多更为环保的材料选择。


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