米兰体育官网入口:我国科大创制出超强二维聚酰胺薄膜资料

  在资料科学范畴，强度与弹性长时间被视为不行谐和的对立特点。无机二维资料（如石墨烯、二硫化钼）虽具有极高的杨氏模量，却存在结构可调性差等问题；有机二维聚合物（如传统聚酰胺、COF等）虽具有杰出弹性与结构可调性，杨氏模量却遍及局限于1-10 GPa，难以满意高强度运用需求。这种功能对立严峻限制了二维资料在柔性电子、高功能防护等范畴的实践运用。

  近来，我国科学技能大学刘波教授团队经过分子结构精准规划与层间相互作用调控，成功研宣布一系列二维聚酰胺资料，其间GH-TMC薄膜的杨氏模量达35.6 GPa、硬度2.0 GPa，弹性回复率更是高达60%，一举打破传统二维资料强度与弹性难以统筹的技能瓶颈，其归纳力学功能不只远超绝大多数聚合物、金属资料，更逾越了干流MOF与COF资料，为柔性电子、高功能防护涂层及动力器材等范畴的资料晋级供给了全新处理方案。相关效果以“Manipulating mechanical strength of isoreticular two-dimensional polyamide materials via multiple interactions”为题发表于《天然·通讯》杂志。

  详细而言，研讨团队提出“刚性单元微型化和多重弱相互作用协同”的立异战略：一方面，经过缩小二维聚酰胺的结构单元尺寸，提高共价键密度与共价网络刚性。结构单元越小，资料杨氏模量越高，如GH-TMC选用六元环小结构单元，其模量显着高于选用更大环单元的GH-BTCA、Melem-TPC等资料（图1）；另一方面，奇妙引进氢键、π-π堆叠与错位静电作用构成的三重相互作用网络，其间面内高密度氢键强化了分子刚性，边际氢键的可逆开裂与重构为资料供给弹性回复才能，而胍阳离子与氯离子的错位静电作用及层间π-π堆叠则安稳了纳米片堆叠结构，防止层间滑移导致的功能丢失。

  为验证资料功能的可靠性，团队选用原子力显微镜（AFM）峰力定量纳米力学成像（PF-QNM）与原位扫描电子显微镜（SEM）纳米压痕技能两层表征，成果显现GH-TMC薄膜的力学功能具有优异才能均匀性。不同测验区域的杨氏模量与硬度误差极小，即便在700 nm深度的接连6次压痕测验中，应力位移曲线仍保持安稳，且无显着塑性残留，证明其在高强度下的结构安稳性。更需求咱们来重视的是，该资料的H³/E⟡值显着高于传统聚合物与金属，意味着其在高频冲突场景中具有更长惯例运用的寿数，而60%的弹性回复率则使其可适配柔性基底的重复弯折需求，完美弥合了无机资料刚性与有机资料强度之间的距离。

  这项研讨的中心价值不只在于开宣布一种高功能二维资料，更在于树立一套“分子结构-层间相互作用-力学功能”的调控范式。经过规划刚性单元尺寸与多重弱相互作用的协同机制，为处理二维资料“强度-弹性”问题供给了通用战略。该战略可推行至其他二维聚合物系统，未来有望经过进一步调控分子结构与相互作用类型，开宣布适配不同场景的特种二维资料，例如面向柔性生物电子的低模量高弹性版别、面向防护涂层的超高硬度版别等，推进二维资料从基础研讨走向实践运用，为先进资料范畴的立异开展注入新动力。

  该项研讨遭到国家重点研制方案，国家天然科学基金面上项目、中心高校根本科研专项资金和安徽省天然科学基金的赞助。刘波为该论文的通讯作者，博士研讨生胡卿为该论文的榜首作者。