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先丰碳管分散液荣登Nature|用于制备高性能层状纳米复合材料
2020/7/15 11:36:48

 生物材料如骨骼牙齿贝壳等都具有优异的强度、模量及断裂韧性,这些优异的性能大都归因于其内部的无机纳米纤维在有机基质中的高度有序结构。受此启发,科学家们做出了很多尝试去模仿这些自然界中的精巧构造来进行层状结构材料的仿生制备。

北京航空航天大学报道了一种基于液体超铺展制备层状结构复合膜制备的新方法通过优化设计超铺展溶液中高分子和纳米材料的组成制备出具有超高力学性能的纳米复合膜:基于氧化石墨烯/粘土纳米片/碳纳米管的层状复合膜的拉伸强度高达1215 ± 80 MPa,杨氏模量高达198.8 ± 6.5 GPa;基于粘土纳米片/碳纳米管层状复合膜展现了超高韧性:其断裂韧性高达36.7 ± 3.0 MJ/m3,同时其拉伸强度高达1195 ± 60 MPa。

1 层状纳米复合薄膜的材料表征

这些纳米复合膜的力学性能远远高于传统方法制备的层状结构复合膜。重要的是,通过将单一液滴超铺展扩展为多通道的连续超铺展,研究人员设计了一套能实现层状结构纳米复合膜大规模连续制备的装置。通过对成膜过程中关键参数的优化,实现了厚度均匀的层状结构纳米复合膜的连续大规模制备。另外,该方法具有优异的普适性,能实现多种纳米片的取向排列,实现多种高分子聚合体系的层状纳米复合膜的大规模连续制备。

 

2 层状纳米复合薄膜的均一性和连续性控制

 

该项工作中使用的单壁碳纳米管分散液来自于先丰纳米,在与其它种类的纳米片及高分子混合时,该产品表现出了良好的稳定性。

 


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