記者近日從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校俞書宏院士團隊特任副研究員管慶方等，通過對傳統(tǒng)宣紙的詳細結(jié)構(gòu)表征，探究了其高強度高韌性的微觀機理，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。相關(guān)研究成果發(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1500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)。
科研人員通過研究發(fā)現(xiàn)，宣紙內(nèi)部具有大量相互交織的納米纖維和微米纖維，形成了微米納米多尺度的三維網(wǎng)絡，這種多尺度結(jié)構(gòu)賦予了宣紙高強度、高柔韌性的力學優(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和納米纖維組裝成多尺度結(jié)構(gòu)，制備了一種新型透明薄膜。這種多尺度結(jié)構(gòu)賦予了該薄膜高強度、高韌性、高透光率、高霧度、極佳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行連續(xù)化生產(chǎn)。
由于該薄膜通過高密度的氫鍵網(wǎng)絡將應力分散在更廣闊的多尺度三維網(wǎng)絡之中，避免了應力的集中，同時實現(xiàn)了高強度和高柔韌性，所以這種薄膜在完全折疊后不形成破壞性折痕，卷起后可恢復原狀。此外，該薄膜還具有優(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℃下也沒有明顯的變化。
這些出色的力學、熱力學與光學特性，使其成為應用于精密光學器件和柔性電子器件領(lǐng)域的理想薄膜材料。基于該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確地記錄和讀取信息，展示了該薄膜作為柔性電子器件基底的應用潛力。
