目前来讲各式各样的塑料垃圾对生态环境造成了巨大地危害,对人类的身体健康也产生巨大的威胁,发展新一代可持续塑料替代材料已经是迫在眉睫。而目前中国科学技术大学俞书宏院士团队近期成功研制了一类超强、超韧以及有着透明的高性能可持续仿贝壳复合薄膜,这种复合薄膜成功构筑了“砖-纤维”的仿贝壳层状结构,这样使得该薄膜展现出远超传统塑料的力学性能,并且展现出比塑料薄膜更突出的综合性能。
据介绍,这种高透明高雾度的薄膜优良的性能主要得益于致密的仿贝壳“砖-纤维”结构,并且还通过薄膜内部孔隙的填充保证透光效果,再者就是通过纳米片-纤维素的界面而散射保证光学雾度,这些使得该薄膜可以在370—780纳米的可见光谱波长范围内同时实现超过73%的高透明度以及超过80%的高光学雾度。同时,该复合薄膜还具有高强、高韧的优异性能,它的强度韧度分别是商用PET塑料薄膜的6倍和3倍以上。此外,该复合薄膜中纳米纤维三维网络和“砖-纤维”仿贝壳结构设计,能够有效抑制裂纹扩展,同时其纤维变细效应也可以提高材料内部纤维间的氢键密度、以促进薄膜拉伸过程中的纤维滑移,这样使材料兼具高强度和高韧性。而且,通过实验证明该薄膜在250℃下仍能保持结构和性能稳定,因此该薄膜在极端环境下具备比塑料薄膜更为优异的服役性能。
研究人员表示该仿生复合薄膜在自然条件下就把可以完全生物降解,这克服了废弃塑料难以降解的问题,该复合薄膜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之后,还具有全生命周期绿色无污染的优点,这意味着在未来柔性电子器件领域将具有广泛的应用前景。