能耐极端环境环境的“细菌造”纳米纸
发布时间：2023-04-20 10:09:16 所属栏目：动态 来源：
导读：记者从中国科学技术大学获悉,该校俞书宏院士、管庆方副研究员等科研人员利用合成云母和细菌纤维素合成了一种具有优异机械与电绝缘性能的纳米粒子。，对极端条件具有良好耐受性的纳米纸张材料，该材料表现出优异的交替
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记者从中国科学技术大学获悉,该校俞书宏院士、管庆方副研究员等科研人员利用合成云母和细菌纤维素合成了一种具有优异机械与电绝缘性能的纳米粒子。，对极端条件具有良好耐受性的纳米纸张材料，该材料表现出优异的交替高温和低温耐受性、抗紫外线和原子氧特性。这项研究成果日前发表在《先进材料》上。 这种纳米纸张材料，具有较高的抗拉强度、优异的可折叠性、抗弯曲疲劳性、较高的电击穿强度。与纤维素纳米材料相比，这种纳米纸张材料的电源阻力寿命显著提高，甚至超过了商用聚酰亚胺薄膜。 如果把地球上的功能材料应用于火星和月球等极端环境，其在应用过程中的可靠性取决于其对极端环境的耐受性。通常，在这些极端环境中，一些不利因素包括紫外线、原子氧和高低温交替等，容易导致材料的物理化学性质发生变化，更有甚者会导致重要设备失效。 为了解决这些挑战，人们使用和开发了各种基于金属、陶瓷和聚合物的材料。其中，金属陶瓷具有优异的力学性能和对极端环境的容忍度。但金属基材料同陶瓷基材料相比密度高；而陶瓷基材料也存在因太脆而不能制备成特定形状的缺点；聚合物虽然具备轻质和可塑性的优点，但大多数非金属聚合物基复合材料存在着一方面高温环境下耐高温高压软化性能差、另一方面低温脆性、耐热冲击性能相对较差等问题。 研究人员介绍，他们选用的细菌纤维素，具有高纯度、高结晶度、高弹性模量和天然三维网络结构。研究人员先将细菌纤维素的菌株木马孢杆菌引入固体培养基表面，为细菌纤维素的生长提供稳定的培养基—空气界面。在随后的细菌纤维素生长过程中，他们通过气溶胶辅助给料系统，为复合水凝胶的形成提供了条件。最后，通过热压，他们将得到的复合水凝胶组装成致密的云母纳米堆，得到了纳米纸张材料，其机械和介质强度性能优于大多数商业云母纸。 为了验证该材料对极高温和极低温交替环境的耐受性，研究人员引入了快速热冲击试验。他们将该纳米纸张材料在烤箱和液氮之间来回交替，如此一来，材料被快速加热到120℃，然后冷却到-196℃。随后，研究人员测试了该材料在20次热冲击循环后的力学性能。在热冲击后，该材料的力学性能没有明显下降，强度保持在初始值的98%。 为了进一步测试该材料对紫外线的抵抗力，他们将其在强紫外线照射下暴露216小时，力学性能和电学性能检测结果表明，该材料仍保持了90%的介电强度和99%的抗拉强度。此外，这种纳米纸张材料对原子氧也具有良好的耐受性，在原子氧大量辐照6小时后，该材料的介电强度仍保持在96%。 研究人员表示，这项研究将为未来对极端环境的探索提供一种材料选择。该研究小组利用一种名为纳米纤维的新材料制成了一种可吸收紫外线的聚合物，并将其应用于人造皮肤中。 （编辑：聊城站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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