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合成珍珠层类似物的牢固金属薄片用作隔热屏。生物材料具有吸引力,是因为它们非常轻,并且具有抵抗极端力的能力。珍珠层相当牢固,是由于薄片形状碳酸钙晶体的多层排列(“砖”)和以“砖墙”形式的蛋白质(“砂浆”)。以Andreas Walther和Olli Ikkala为首的一个芬兰和瑞典团队现在已经研发出一种具有机械性能的珍珠层类似物,其胜过某些高性能聚合物的性能。它也作为隔热屏,如科学家们在最新出版的作品中的报导。
人们对牢固生物材料的仿制品及其在施工和涂层中的使用非常感兴趣。Ikkala 说道:“在以前甚至很难获得较大尺寸的样本,大规模生产完全更不可能。”来自University of Aalto(赫尔辛基)和斯德哥尔摩的瑞典皇家理工学院(Royal Institute of Technology)的团队最近研发了一种类似造纸的简单、快速的生产方法,环保并且合算,可用于生产超薄的金属薄片、板层和珍珠层类似物的涂层。薄膜可做制作为和预期的一样大,并且表现出杰出的机械性能。
如同真正的珍珠层一样,类似物具有“坚硬”和“柔性”材料的砖墙结构:“砖”是由涂有柔性聚合物的坚硬粘土小片组成。坚硬成分作为一种支撑和加固构件,而柔性链段是一种有效粘合剂,并且可分散能源。现在有进一步改善:研究者对硅片涂层涂上具有多个正电荷(多聚物)聚合物分子,而非中性聚合物。通过选择带负电荷、具有适当属性的反离子,可轻易改变和改善高度透明、柔性薄膜的机械属性。增加电荷会增加弹性和拉伸强度,因为多聚物涂层小片之间的粘附力增强。
新的合成珍珠层类似物的另外一个属性特别吸引人:当材料暴露于火焰中时,嵌入式聚合物燃烧,形成一种多孔泡沫内部和外部受保护外层的材料。此建筑物提供隔热和防火的功能,可有效地作为隔热屏。Walther说道:“我们新的材料具有作为防火涂层或作为防火或隔热薄膜成分的可能性,它们的轻量使其特别适合航空和海洋应用。”
A. Walther et al., Angew. Chem. Int. Ed.; DOI: 10.1002/anie.201001577