比鋼鐵和陶瓷韌，比塑料硬，貝殼堪稱自然界中將無機(jī)物的堅(jiān)硬性與有機(jī)物的韌性“完美結(jié)合”的典范?？茖W(xué)家們一直想模仿貝殼的結(jié)構(gòu)造出新材料。遺憾的是，二十多年來的嘗試一直得不到大批量產(chǎn)品。
　　　
　　日前，這個難題終于被浙江大學(xué)的科研人員破解。他們得到的材料不僅堅(jiān)硬、富有韌性，而且可連續(xù)化制備。用它織成的衣服可以防輻射和靜電，由于新型纖維質(zhì)量輕，還可做成更輕便的防彈衣。
　　　
　　這一研究成果近日發(fā)表在《自然》旗下的網(wǎng)絡(luò)開放期刊《科學(xué)報(bào)告》上。
　　　
　　貝殼中有“灰”與“磚”
　　　
　　“貝殼材料的特性，主要?dú)w結(jié)于珍珠層特殊的‘磚灰結(jié)構(gòu)’。”此項(xiàng)研究的帶頭人、浙江大學(xué)高分子系教授高超解釋說，像砌墻時要用到磚和水泥灰一樣，貝殼的珍珠層就像是一層磚壘一層水泥灰有序排列組合而成，這樣的結(jié)構(gòu)特別堅(jiān)固。同時，珍珠層又由一層無機(jī)物碳酸鈣夾一層有機(jī)物生物高分子組成，有機(jī)物的參與讓貝殼珍珠層有了韌性。
　　　
　　據(jù)高超介紹，以前做的仿貝殼材料，大多數(shù)功能很單一，要么夠硬但韌性不好，要么韌性好卻強(qiáng)度不高。“最關(guān)鍵的是，即使研制出既硬又韌的復(fù)合材料，也可能發(fā)生有機(jī)—無機(jī)材料之間的排斥分離現(xiàn)象，導(dǎo)致材料不穩(wěn)定。”
　　　
　　此次研究人員研制的仿貝殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料卻不會出現(xiàn)這些問題。與自然界的貝殼相比，這種材料甚至還具有更好的柔韌性和超強(qiáng)的抗腐蝕能力，能在酸、堿、鹽等條件下維持原有的優(yōu)異性能。
　　　
　　液晶石墨烯打破仿生局限
　　　
　　在高超看來，前人之所以無法連續(xù)化制備出仿貝殼材料，原因在于他們大多將視角局限于對微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的模仿。“前人一般用氧化鋁、黏土納米片等無機(jī)物作為‘磚塊’。由于這些物質(zhì)一般較厚，溶解性不好，只能采用過濾或?qū)盈B層組裝等辦法，做出厘米級的薄膜樣品。”
　　　
　　此次能突破這一局限，“殺手锏”在于對石墨烯的全新應(yīng)用。