日前，德國漢堡工業(yè)大學和漢堡大學的科研人員通過對納米顆粒有機改性自主裝方法，制備出毫米等級的層狀超晶復合材料，而該方法證明有機相和顆粒的濃度決定了復合材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學性能。該成果發(fā)表在Nature子刊scientific reports上。

不同有機相下納米氧化鐵顆粒電鏡對比

生物材料通常所表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合機械性能由其層狀結(jié)構(gòu)所決定，該結(jié)構(gòu)則由礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)動態(tài)受控生長組裝，但人工合成該結(jié)構(gòu)則面臨諸多挑戰(zhàn)。該研究利用油酸鹽對納米氧化鐵改性，并通過溶液蒸發(fā)自組裝制備超晶復合材料。研究人員發(fā)現(xiàn)，在有機相過飽和狀態(tài)下，該材料結(jié)構(gòu)的形成機制穩(wěn)定，但如果能控制適當?shù)挠袡C相濃度，則可以獲得機械性能更好的層狀結(jié)構(gòu)。此外，超晶復合材料的最終尺寸則受氧化鐵納米顆粒濃度的影響。

不同質(zhì)量濃度的溶液蒸發(fā)過程對比發(fā)現(xiàn)，有機相濃度剛好在氧化鐵納米顆粒形成單層包覆，所得到的超晶復合材料的硬度和模量系數(shù)為最佳。相比有機相過飽和溶液制備的均勻穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的超晶材料，適當濃度下制備的層狀結(jié)構(gòu)具備更高的斷裂韌性。該項研究成果為制備高性能超晶材料打好了基礎(chǔ)。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41598-019-39934-4

YUXI 編譯