眾所周知，生物材料，例如骨頭，牙齒和軟體動物的貝殼，具有出色的強度，模量和韌性。 這種性質歸因於在延展性有機基質中的無機增強納米填料，特別是二維納米片或納米片的精細的層狀微觀結構。受這些生物結構的啟發，已經採用了多種組裝策略，包括逐層，澆鑄，真空過濾和使用磁場，以開發層狀納米複合材料。然而，如何以通用，可行和可擴展的方式生產超強層狀納米複合材料仍然是一個懸而未決的問題。
2020年4月8日，北京航空航天大學劉明傑團隊在Nature 在線發表題為“Layered nanocomposites by shear-flow-induced alignment of nanosheets”的研究論文，該研究提出了一種在不混溶的水凝膠/油界面處利用剪切流誘導的二維納米片排列，來生產具有高度有序的層狀結構的納米複合材料的策略。例如，基於氧化石墨烯和粘土納米片的納米複合材料顯示的拉伸強度高達1,215±80兆帕斯卡，楊氏模量為198.8±6.5千兆帕斯卡，分別比天然珍珠母高9.0和2.8倍。
當使用粘土納米片時，所得的納米複合材料的韌性可以達到每立方米36.7±3.0兆焦耳，是天然珍珠母的20.4倍。同時，抗張強度為1,195±60兆帕。定量分析表明，排列良好的納米片形成了關鍵的中間相，這導致觀察到的機械性能。研究人員認為，
該策略可以很容易地擴展以對齊各種二維納米填料，可以應用於各種結構複合材料，並導致高性能複合材料的發展。另外，2020年1月22日，北京航空航天大學材料科學與工程學院楊樹斌及美國萊斯大學材料科學與納米工程系Pulickel M. Ajayan共同通訊在Nature 在線發表題為“Conversion of non-van der Waals solids to 2D transition-metal chalcogenides”的研究論文，該研究報道了一種以工業規模生產穩定的2D材料的方法，這是將其推向市場的關鍵步驟。具體來說，該研究證明了硫族蒸氣下非vdW固體（例如過渡金屬碳化物和氮化物）到2D vdW過渡金屬硫族化物層的有效拓撲轉換，該層已確定2H / 1T相，在高溫（<1373 K）下具有良好的穩定性，並且可以實現單層的高通量生產。研究人員預計，具有良好特徵的所得過渡金屬硫屬化物層將在電子，能量存儲和轉換方面具有廣泛的應用。最後，Nature發表了題為“Versatile strategy for making 2D materials”的點評文章，系統介紹了該研究成果（點擊閱讀）。
眾所周知，生物材料，例如骨頭，牙齒和軟體動物的貝殼，具有出色的強度，模量和韌性。這種性質歸因於在延展性有機基質中的無機增強納米填料，特別是二維納米片或納米片的精細的層狀微觀結構。
受這些生物結構的啟發，已經採用了多種組裝策略，包括逐層，澆鑄，真空過濾和使用磁場，以開發層狀納米複合材料。然而，如何以通用，可行和可擴展的方式生產超強層狀納米複合材料仍然是一個懸而未決的問題。
在這裡，研究人員提出了一種在不混溶的水凝膠/油界面處利用剪切流誘導的二維納米片排列，來生產具有高度有序的層狀結構的納米複合材料的策略。例如，基於氧化石墨烯和粘土納米片的納米複合材料顯示的拉伸強度高達1,215±80兆帕斯卡，楊氏模量為198.8±6.5千兆帕斯卡，分別比天然珍珠母高9.0和2.8倍。
當使用粘土納米片時，所得的納米複合材料的韌性可以達到每立方米36.7±3.0兆焦耳，是天然珍珠母的20.4倍。同時，抗張強度為1,195±60兆帕。定量分析表明，排列良好的納米片形成了關鍵的中間相，這導致觀察到的機械性能。研究人員認為，該策略可以很容易地擴展以對齊各種二維納米填料，可以應用於各種結構複合材料，並導致高性能複合材料的發展。
參考消息：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2161-8
閱讀更多 愛科學愛自然 的文章
