中國粉體網(wǎng)訊  經(jīng)過數(shù)億年的自然進化，自然界形成了眾多具有優(yōu)異高強超韌性能的生物復(fù)合材料。其中具有二維幾何形貌的納米構(gòu)筑單元（如貝殼中的葉片狀霰石與骨骼中的片狀磷灰石）對這些材料的性能起到了關(guān)鍵作用，因此合成具有一定幾何形狀與性質(zhì)的二維片層結(jié)構(gòu)也逐漸成為研究熱點。而石墨烯片層對電子的二維量子約束效應(yīng)也使人們的研究興趣轉(zhuǎn)移到具有各向異性和量子尺寸效應(yīng)的二維金屬納米晶體。二維金納米晶體，由于其形狀、結(jié)構(gòu)及外界環(huán)境對其性能的決定性影響，近年出現(xiàn)了多種新的合成方法，并在光學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、催化、傳感器以及生物醫(yī)藥方面展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用潛力。雖然科研人員已在金納米晶體的形狀與尺寸控制合成方面做了大量工作，但目前合成的二維金納米晶體，其尺寸僅限納米與微米尺度。

　　近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所的仿生智能材料團隊在研究員李朝旭的帶領(lǐng)下，在軟質(zhì)纖維狀納米材料方面有了新的研究進展。該課題組利用一種獨特的蛋白質(zhì)自組裝結(jié)構(gòu)——淀粉樣納米纖絲合成了邊長接近半毫米的二維單晶金片。相關(guān)研究成果已發(fā)表在Advanced Materials (Adv. Mater., 2015, 27, 1945-1950)上。

　　由于淀粉樣納米纖絲極高的長徑比和優(yōu)異的力學(xué)性能，李朝旭自2009年在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開始利用淀粉樣納米纖絲構(gòu)筑功能材料（如水凝膠、人工骨骼及石墨烯復(fù)合紙）。隨后，他與合作者成功制備了一種基于納米金片/淀粉樣纖絲的復(fù)合薄膜材料，可應(yīng)用于食品包裝、化妝品及裝飾等領(lǐng)域。最近，利用一種簡單的“一步合成”方法，他們合成了具有不同厚度的大尺寸二維金單晶。

　　這種二維金單晶表面積超過104平方微米，厚度超過100納米。由于納米材料存在的潛在健康問題，該二維金單晶所具有的超過納米尺度的幾何形貌，對進一步拓展金單晶的應(yīng)用空間具有重要價值。同化妝品行業(yè)、鐘表和珠寶行業(yè)一樣，金在食品領(lǐng)域長期作為甜點、飲品等食物的高檔包裝。由于其原子尺度的光滑表面，該二維金單晶有望作為金箔的替代品，大大降低黃金的實際用量。

　　這種新穎的肉眼可見的二維材料也可應(yīng)用于光學(xué)及電子納米器件、納米天線、傳感和成像等領(lǐng)域。另外，通過與聚氨酯復(fù)合，他們制備了一種獨特的柔性導(dǎo)電薄膜，具有應(yīng)變應(yīng)力傳感行為。

　　此項研究得到了科技部、國家自然科學(xué)基金以及青島市科技的項目支持。


圖. A) 利用氯金酸和淀粉樣納米纖絲合成二維金單晶的示意圖；B）二維金單晶的光學(xué)顯微鏡照片；C）二維金單晶/聚氨酯復(fù)合膜的正面（左上）、背面（左下）及光學(xué)顯微照片（右）；D）復(fù)合膜對應(yīng)力/應(yīng)變的傳感行為。