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新型仿生透明薄膜超强超韧可降解
来源:中国科学报 发布时间:2020-08-24

   近日,中国科学技术大学俞书宏院士团队基于微生物发酵过程,成功研制出一种超强、超韧、透明的高性能可持续仿贝壳复合薄膜,在新型显示、光电转换、柔性电子器件等领域具有重要应用前景。该成果日前发表于《物质》。

该薄膜在高透明度的基础上兼具极高的光学雾度,能高效地散射透过的光线,从而实现理想的匀光效果。这种高透明、高雾度薄膜得益于致密的仿贝壳“砖—纤维”结构,通过薄膜内部孔隙的填充保证透光效果,借助纳米片—纤维素的界面散射保证光学雾度,可以在370~780纳米的可见光谱波长范围内同时实现超过73%的高透明度和超过80%的高光学雾度。对于光电器件来说,这种光学特性可有效提高透过光的比例,延长光的传输路径,显著提升光捕获效率。

该薄膜具有高强、高韧的优异性能。其强度和模量分别是商用PET塑料薄膜的6倍和3倍以上,可以被折叠成各种形状,并且在多次折叠展开后没有明显损伤。纳米纤维三维网络和“砖—纤维”仿贝壳结构设计有助于应力均匀分散,避免应力集中,有效抑制裂纹扩展,同时纤维变细效应可使材料兼具高强度和高韧性。

作为一种生物基可持续材料,该仿生薄膜还具有优异的热稳定性,温度每改变100°C尺寸变化仅为万分之三。相对于在高温下极易软化变形的塑料薄膜,该薄膜在250℃下仍能保持结构和性能稳定。

专家表示,该薄膜在自然条件下可以完全生物降解,克服了传统废弃塑料难以降解的问题。在满足柔性电子器件基底材料光学透明性、柔性、低成本以及高低温下的尺寸稳定性等要求的同时,该薄膜全生命周期绿色无污染,在柔性电子器件等多个领域具有重要应用前景。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.07.014


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