一种制备自组装、受珍珠层启发的黏土/聚合物纳米复合材料的简便方法

自然为人工复合材料的设计与制造提供了许多范式。受天然珍珠层中规整结构与生物聚合物之间关系的启发，我们提出了一种简便策略，通过水蒸发自组装过程构建具有层级结构的大尺度有机/无机珍珠层仿品。通过氢键，我们利用天然丰富的纤维素将 Laponite 纳米黏土片层相互连接，制成具有局部砖-泥结构的轻薄柔性薄膜。水溶液呈现液晶织构，而干燥薄膜表现出显著的杨氏模量(9.09 GPa)，最大强度为 298.02 MPa，韧性为 16.63 MJm-3。在功能方面，我们报道了优异的玻璃般透明度以及出色的形状持久火焰屏蔽性。我们还证明，通过金属离子配位可进一步增强聚合物与纳米黏土间的相互作用。这些离子处理杂化薄膜表现出进一步提升的力学与热学性能，以及对水环境中溶胀与溶解的抵抗能力。我们相信，这种制备多功能聚合物/黏土纳米复合材料的简便途径，可为航空航天、可穿戴电子设备、人造肌肉及食品包装工业中环保仿生材料的低成本生产开辟道路。