科技日報(bào)記者 吳長鋒
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校俞書宏院士團(tuán)隊(duì)特任副研究員管慶方等，通過對傳統(tǒng)宣紙的詳細(xì)結(jié)構(gòu)表征，探究了其高強(qiáng)度高韌性的微觀機(jī)理，并且受宣紙制造工藝和結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，研制出了一種具有多尺度結(jié)構(gòu)的高霧度透明薄膜，是柔性透明電子器件基底材料的理想選擇。相關(guān)研究日前成果發(fā)表于《ACS材料通信》上。
造紙技術(shù)是中國古代四大發(fā)明之一，其中宣紙是我國保存高級檔案和史料的最佳用紙，是中華民族寶貴的文化遺產(chǎn)，迄今已有一千五百多年歷史的宣紙制作工藝也被列為世界非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，居文房四寶之首。
中國科大供圖
科研人員通過研究發(fā)現(xiàn)，宣紙內(nèi)部具有大量的納米纖維和微米纖維相互交織，形成了微米納米多尺度的三維網(wǎng)絡(luò)，這種仿生多尺度結(jié)構(gòu)賦予了宣紙高強(qiáng)度，高柔韌性的力學(xué)優(yōu)勢。受宣紙多尺度結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，研究人員通過將微米纖維素和纖維素納米纖維組裝成多尺度結(jié)構(gòu)，制備了高性能高霧度透明薄膜。這種多尺度結(jié)構(gòu)賦予了薄膜高強(qiáng)度、高韌性、高透光率、高霧度、極佳的柔韌性和可折疊性等優(yōu)異的綜合性能，并且可以通過卷對卷的工藝進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)。
由于該薄膜多尺度雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過高密度的氫鍵網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)力分散在更廣闊的多尺度三維網(wǎng)絡(luò)之中，避免了應(yīng)力的集中，同時實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度和高柔韌性，在完全折疊后也不形成破壞性折痕，卷起后也可恢復(fù)原狀。這種多尺度薄膜還具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，與廣泛使用的不可持續(xù)的石油基塑料薄膜相比，在250°C下也沒有明顯的變化。
這些出色的力學(xué)、熱力學(xué)與光學(xué)特性，使其成為應(yīng)用于精密光學(xué)器件和柔性電子器件領(lǐng)域的理想薄膜材料。基于該多尺度薄膜制作的柔性近場通訊電路電子器件兼具高透明度、高霧度和優(yōu)異的柔韌性，在彎曲時仍然可以準(zhǔn)確地記錄和讀取信息，展示了多尺度薄膜作為柔性電子器件基底的應(yīng)用潛力。
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