中国科大《ACS ANM》:受鲍鱼结构启发制备纳米层石墨烯/黑磷薄膜
文章来源：新材料在线 更新时间：2022-09-27 15:30:02
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作为典型的自下而上自组装天然材料之一，具有特殊层状“砖混”结构的鲍鱼珍珠层表现出独特的物理和化学性质。受这种结构的启发，本文，中国科学技术大学宋磊教授、邱水来等研究人员在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表名为“Nanolayered Graphene/Black Phosphorus Films for Fire-Retardant Coatings”的论文，研究通过将线性聚乙烯醇 (PVA) 与羟基官能化黑磷 (BP-OH) 纳米片和石墨烯蒸发诱导自组装方法中的氧化物（GO）纳米片。
由于线性PVA和二维BP-OH-GO之间的强界面氢键，PVA/BP-OH-GO25复合薄膜表现出优异的力学性能，拉伸断裂应变高达86.6%，拉伸强度高达74.3 MPa（分别是纯 PVA 的 1.63 和 2.14 倍）。此外，PVA/BP-OH-GO 25薄膜的韧性达到纯PVA的2-3倍，达到了同时提高强度和韧性的目的。因此，设计并制备了一种仿生PVA/BP/GO薄膜，为设计具有高防火安全性和机械性能的仿生复合材料提供了方向。
图1. 通过蒸发诱导自组装法制备PVA/BP-OH-GO三元仿生纳米复合材料的示意图。
图2. (a) FTIR 光谱、(b) XRD 图案、(c) 拉曼光谱和 (d) BP-OH、GO 和 BP-OH-GO 纳米片的 TGA 曲线；(e) BP-OH 和 (f) BP-OH-GO 纳米片的O1s XPS 光谱。
图3、PVA/BP-OH-GO复合薄膜的形貌表征图4、PVA/BP-OH-GO复合薄膜的力学性能图5、PVA/BP-OH-GO复合薄膜的热性能和热解产物分析图6、PVA/BP-OH-GO X复合薄膜的阻燃性能及机理
本文，受天然鲍鱼珍珠层结构的启发，采用蒸发诱导自组装法成功制备了具有微结构的PVA复合膜，由于强氢键而表现出优异的综合性能。本文提出的技术为制备多功能仿生材料提供了一种创新策略。基于对材料（建筑涂料、纺织浆料和纤维、挡风玻璃和防弹玻璃、纸张表面施胶剂、生物降解膜等）的力学性能和耐火性能的苛刻要求，可以预测多功能三元仿生复合材料在柔性建筑、纺织、军事、交通、航空航天等领域展现出广阔的应用前景。 |
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