科學家制出絕緣納米新材料

最近，中國科技大學劉瑞宏院士小組研制出一種高性能纖納米紙材料，它在極端條件下也能保持良好的機械性能和電絕緣性能。最近發表在《先進材料》。

隨著人類對南極，月球，火星等極限環境的探測，不斷出現的極限環境條件，強烈的紫外線環境，氧原子和高低溫交替環境等，成為今后深層探測的主要障礙。

在極端的環境中，材料的物理化學特性會發生變化，嚴重的甚至會損壞重要的設備和裝置。在傳統材料中，金屬和陶瓷具有出色的機械性能和對極端環境的耐受性，但金屬材料面臨密度過高，重量過重的問題，陶瓷存在脆性和加工困難等問題。聚合物具有輕便可塑性的特點，但目前大多數聚合物基礎復合材料在極端環境下長期使用，會產生高溫軟化和低溫脆性等問題。因此，設計和制造能夠長期在極端環境中服務的高性能防護材料，是材料領域面臨的難題之一。

珍珠的“磚-泥”結構在自然界中提供了非常出色的機械性能。近年來，這種精巧有序結構的其他功能（如水與氧的隔離及能量場的均勻分散等）逐漸成為研究的焦點。受到天然珍珠泥磚-結構的啟發，研究人員首先利用氣溶膠輔助生物合成方法算出的細菌纖維素納米纖維分散的合成云母納米片均勻緊密纏繞復合水凝膠就被reya的方式最終的假珍珠結構的納米材料的紙。

得益于納米紙內部精巧的“磚-泥”結構和連續三維網絡，顯示出高強度、高固性、可折疊性和可彎曲的抗疲勞性等出色的機械性能。另外，材料內部的磚-土結構充分發揮了云母的高電強度，給納米紙賦予了高電破壞強度。與純纖維素納米紙相比，這種復合納米紙的耐日冕壽命明顯提高，甚至超過了常用的聚酰胺薄膜。

另外，在這項研究中，高性能纖維素基納米紙在高低溫交替、紫外線及氧原子等極限條件下仍表現出良好的綜合性能，為人們對未來極限環境的探索提供了很好的保護材料選擇。