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受宣纸启发,科研人员发明新型柔性显示膜材料

   2021-12-27 科技日报2790
核心提示:记者26日从中国科学技术大学获悉,该校俞书宏院士团队特任副研究员管庆方等,通过对传统宣纸的详细结构表征,探究了其高强度高韧性的微观机理,并且受宣纸制造工艺和结构的启发,研制出了一种具有多尺度结构的高雾度透明薄膜,是柔性透明电子器件基底材料的理想选择。相关研究日前成果发表于《ACS材料通信》上。

记者26日从中国科学技术大学获悉,该校俞书宏院士团队特任副研究员管庆方等,通过对传统宣纸的详细结构表征,探究了其高强度高韧性的微观机理,并且受宣纸制造工艺和结构的启发,研制出了一种具有多尺度结构的高雾度透明薄膜,是柔性透明电子器件基底材料的理想选择。相关研究日前成果发表于《ACS材料通信》上。

造纸技术是中国古代四大发明之一,其中宣纸是我国保存高级档案和史料的最佳用纸,是中华民族宝贵的文化遗产,迄今已有一千五百多年的历史的宣纸制作工艺也被列为世界非物质文化遗产,居文房四宝之首。

科研人员通过研究发现,宣纸内部具有大量的纳米纤维和微米纤维相互交织,形成了微米纳米多尺度的三维网络,这种仿生多尺度结构赋予了宣纸高强度,高柔韧性的力学优势。受宣纸多尺度结构的启发,研究人员通过将微米纤维素和纤维素纳米纤维组装成多尺度结构,制备了高性能高雾度透明薄膜。这种多尺度结构赋予了薄膜高强度、高韧性、高透光率、高雾度、极佳的柔韧性和可折叠性等优异的综合性能,并且可以通过卷对卷的工艺进行连续化生产。

由于该薄膜多尺度双网络结构通过高密度的氢键网络将应力分散在更广阔的多尺度三维网络之中,避免了应力的集中,同时实现了高强度和高柔韧性,在完全折叠后也不形成破坏性折痕,卷起后也可恢复原状。这种多尺度薄膜还具有优异的热稳定性,与广泛使用的不可持续的石油基塑料薄膜相比,在250°C下也没有明显的变化。

这些出色的力学、热力学与光学特性,使其成为应用于精密光学器件和柔性电子器件领域的理想薄膜材料。基于该多尺度薄膜制作的柔性近场通讯电路电子器件兼具高透明度,高雾度和优异的柔韧性,在弯曲时仍然可以准确地记录和读取信息,展示了多尺度薄膜作为柔性电子器件基底的应用潜力。

中国科大供图

 
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