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清华大学制备出高柔性、可拉伸的纳米线超晶格纤维

发表时间:2019/8/13

超细纳米线在光学、电学和磁学领域的应用前景引起了广泛关注。但常规的无机纳米线纤维通常不可拉伸且几乎没有弹性,限制了它的实际应用。超细无机纳米线在尺寸结构上与高分子链类似,因此湿纺和静电纺丝已被应用于制造纳米线纤维。迄今为止,通过湿纺已经获得了Bi2S3/金/羟基磷灰石纳米线纤维,并且通过静电纺丝法也已经获得了GdOOH 纳米线纤维。获得的纳米线纤维具有良好的光学或机械性能,但由于缺乏适当的层次结构,到目前为止获得的纳米纤维的可拉伸性和断裂伸长率都很低。



清华大学王训团队受到樱桃树皮中螺旋状纤维素的启发,将这种特性应用于柔性纳米线的制造中。将长度为数百纳米,直径小于1纳米的GdOOH纳米线纺丝原液通过湿纺来制造纳米线纤维。在注射应力、剪切力和溶剂交换的影响下,通过控制纺丝原液和凝固浴,流动速率等可以得到有序的弹簧状纳米线结构,从而获得高度可拉伸的柔性纳米线纤维。该纳米线纤维断裂伸长率通常可以达到40%~50%,最高伸长率可达86%,并且该纳米线纤维在缠绕、弯曲和扭曲的情况下都不会产生任何裂缝。通过拉伸试验中的结构转变和同步加速器小角X射线散射(SAXS)研究得出,纤维中整齐的弹簧状纳米线组装超晶格是产生该特性的主要原因,并且通过添加无机纳米颗粒,能够使该纳米线纤维进一步增强增韧。


GdOOH 纳米线纤维的制造工艺和形态特征


纳米线纤维的机械特性

纳米线纤维拉伸和断裂下的表征


相关论文以“Highly Flexible and Stretchable Nanowire Superlattice Fibers Achieved by Spring-Like Structure of Sub-1 nm Nanowires”为题,发表在《Advanced Functional Materials》上。


文章链接: https://doi.org/10.1002/adfm.201903477


(来源:高分子科学前沿)