塑料垃圾對生態(tài)環(huán)境造成了巨大危害，對人類健康也產(chǎn)生巨大的威脅，發(fā)展新一代可持續(xù)塑料替代材料迫在眉睫。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)隊成功研制了一類超強(qiáng)、超韌、透明的高性能可持續(xù)仿貝殼復(fù)合薄膜，成功構(gòu)筑了“磚-纖維”仿貝殼層狀結(jié)構(gòu)，使該薄膜展現(xiàn)出遠(yuǎn)超傳統(tǒng)塑料的力學(xué)性能，展現(xiàn)出比塑料薄膜更突出的綜合性能。研究成果日前發(fā)表于《物質(zhì)》上。
據(jù)介紹，這種高透明高霧度薄膜得益于致密的仿貝殼“磚-纖維”結(jié)構(gòu)，通過薄膜內(nèi)部孔隙的填充保證透光效果，通過納米片-纖維素的界面散射保證光學(xué)霧度，從而可以在370—780納米的可見光譜波長范圍內(nèi)，同時實(shí)現(xiàn)超過73％的高透明度和超過80％的高光學(xué)霧度。同時，該薄膜還具有高強(qiáng)、高韌的優(yōu)異性能，分別是商用PET塑料薄膜的6倍和3倍以上。此外，納米纖維三維網(wǎng)絡(luò)和“磚-纖維”仿貝殼結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效抑制裂紋擴(kuò)展，同時纖維變細(xì)效應(yīng)可以提高材料內(nèi)部纖維間的氫鍵密度、促進(jìn)薄膜拉伸過程中的纖維滑移，從而使材料兼具高強(qiáng)度和高韌性。而且，該薄膜在250℃下仍能保持結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，在極端環(huán)境下具備比塑料薄膜更為優(yōu)異的服役性能。
研究人員表示，這種仿生薄膜材料集成了優(yōu)異的光學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，并且在自然條件下可以完全生物降解，克服了廢棄塑料難以降解的問題，在滿足柔性電子器件基底材料光學(xué)透明性、柔性、低成本以及高低溫下的尺寸穩(wěn)定性等要求的同時，全生命周期綠色無污染，在未來柔性電子器件領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V泛的應(yīng)用前景。
