Xuan-papper, känt som en av studiens fyra skatter, är en viktig bärare för traditionell kinesisk kalligrafi och målarkonst, och det är också ett värdefullt kulturarv för den kinesiska nationen. Det har en historia på mer än 1 500 år och hantverket av Xuan-papper är också listat som en del av världens immateriella kulturarv. Xuan-papper har fördelarna av att vara mjukt och segt, inte skadat efter böjning, slätt men inte halt, lättabsorberande vatten och bläck, korrosionsskyddande och anti-mal.

I en ny artikel publicerad i ACS Materials Letters , ett team som leds av prof. Yu Shuhong från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin har upptäckt den mikroskopiska mekanismen för hög hållfasthet och hög seghet genom detaljerad karaktärisering av traditionellt Xuan-papper. Teamet upptäckte för första gången att det finns ett stort antal nanofibrer och mikrofibrer som är sammanvävda i Xuan-papperet och bildar ett mikro-nano flerskaligt tredimensionellt nätverk. Det är denna bioniska flerskaliga struktur som ger Xuan-papperet hög styrka och hög flexibilitet.

Teamet upptäckte att flerskalestrukturen hos traditionellt Xuan-papper var exakt densamma som flerskalig struktur hos många biologiska strukturella material. Flerskaliga strukturer gör det möjligt för biologiska strukturella material att bryta igenom begränsningarna för de grundläggande strukturella blocken, samtidigt som de uppnår enastående egenskaper som hög hållfasthet och hög seghet.

Inspirerad av Xuan-pappers flerskaliga struktur, förberedde forskarna en högpresterande, hög-haze transparent film genom att sätta ihop cellulosamikrofibrer och cellulosananofibrer till en flerskalig struktur. Denna flerskaliga struktur gav filmen hög hållfasthet, hög seghet, hög ljusgenomsläpplighet och hög dis, utmärkt flexibilitet och vikbarhet och andra utmärkta omfattande egenskaper, och kunde massproduceras genom Roll-to-Roll-processen.

Filmens mikro-nano-kompositstruktur skulle kunna sprida spänningen i ett bredare flerskaligt tredimensionellt nätverk genom nätverket med högdensitetsvätebindningar, vilket undvek stresskoncentration och samtidigt uppnådde hög styrka och hög flexibilitet. Dessutom bildade filmen inte destruktiva veck efter att den vikits helt och kunde återställas till sin ursprungliga form efter att ha rullats upp. Den flerskaliga filmen hade också utmärkt termisk stabilitet. Jämfört med den allmänt använda ohållbara petroleumbaserade plastfilmen hade den biologiskt nedbrytbara flerskaliga cellulosabaserade filmen ingen uppenbar förändring vid en hög temperatur på 250 °C, medan den mycket använda petrokemiska plastfilmen mjuknade helt och deformerades vid denna temperatur.

På grund av dessa enastående egenskaper gör dessa fördelar med flerskalig film den till ett idealiskt filmmaterial för tillämpningar i optiska precisionsenheter och flexibla elektroniska enheter. Forskarna använde flerskalig film som ett substrat för att tillverka en NFC-krets (närfältskommunikation). Filmen integrerad med NFC-kretsen uppvisade inte bara hög transparens och hög dis, utan hade också utmärkt flexibilitet. Även om filmen var kraftigt böjd kunde informationen i filmen fortfarande läsas snabbt och korrekt av smarttelefonen. + Utforska vidare

Utveckling av nanokompositfilm av polyimid-glimmer med hög motståndskraft mot miljöer med låg omloppsbana runt jorden