科学家制出绝缘纳米新材料

最近，中国科技大学刘瑞宏院士小组研制出一种高性能纤纳米纸材料，它在极端条件下也能保持良好的机械性能和电绝缘性能。最近发表在《先进材料》。

随着人类对南极，月球，火星等极限环境的探测，不断出现的极限环境条件，强烈的紫外线环境，氧原子和高低温交替环境等，成为今后深层探测的主要障碍。

在极端的环境中，材料的物理化学特性会发生变化，严重的甚至会损坏重要的设备和装置。在传统材料中，金属和陶瓷具有出色的机械性能和对极端环境的耐受性，但金属材料面临密度过高，重量过重的问题，陶瓷存在脆性和加工困难等问题。聚合物具有轻便可塑性的特点，但目前大多数聚合物基础复合材料在极端环境下长期使用，会产生高温软化和低温脆性等问题。因此，设计和制造能够长期在极端环境中服务的高性能防护材料，是材料领域面临的难题之一。

珍珠的“砖-泥”结构在自然界中提供了非常出色的机械性能。近年来，这种精巧有序结构的其他功能（如水与氧的隔离及能量场的均匀分散等）逐渐成为研究的焦点。受到天然珍珠泥砖-结构的启发，研究人员首先利用气溶胶辅助生物合成方法算出的细菌纤维素纳米纤维分散的合成云母纳米片均匀紧密缠绕复合水凝胶就被reya的方式最终的假珍珠结构的纳米材料的纸。

得益于纳米纸内部精巧的“砖-泥”结构和连续三维网络，显示出高强度、高固性、可折叠性和可弯曲的抗疲劳性等出色的机械性能。另外，材料内部的砖-土结构充分发挥了云母的高电强度，给纳米纸赋予了高电破坏强度。与纯纤维素纳米纸相比，这种复合纳米纸的耐日冕寿命明显提高，甚至超过了常用的聚酰胺薄膜。

另外，在这项研究中，高性能纤维素基纳米纸在高低温交替、紫外线及氧原子等极限条件下仍表现出良好的综合性能，为人们对未来极限环境的探索提供了很好的保护材料选择。