以珍珠层为灵感的层压板具有优异的力学性能，是一种很有前途的材料。然而，有机−无机相之间的界面缺陷通常会导致这些材料在应力作用下的裂纹扩展和断裂失效。一种天然的生物矿物，骨，比珍珠层具有更高的弯曲韧性。骨中无机结构单元的小尺寸提高了有机−无机相互作用，从而优化了材料的韧性。

近日，受超小尺寸无机离子低聚物在构建新型结构复合材料方面的巨大优势的启发，浙江大学刘昭明研究员，唐睿康教授以环氧氯丙烷为原料，通过三步(组装取向-交联)策略，展示了一种具有超高力学性能(超高弯曲韧性(21.5−31.0 MJ m⁻³)和应变(>50%无断裂))的仿生纳米复合材料层板。

文章要点

1）首先，将超细碳纳米管与聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(AlG)水溶液混合，在室温下通过蒸发诱导自组装得到具有高度集成的有机−无机纳米结构的各向同性复合膜。其次，通过拉伸对复合膜施加各向异性应力，得到由一维(1D)HAP纳米线和有机基质组成的层次化有序纳米结构。第三，将这些复合膜沿拉伸方向堆叠在一起，在10 kPa的压应力下通过胶合实现层间的二次交联，得到三维(3D)体层压板。

2）由于超细的1D HAP纳米线(直径<3 nm)，增加了HAP与有机基质的接触面积，产生了强烈的多分子相互作用，导致了从纳米到宏观的高度集成的有机−无机层次结构。因此，所制备的复合材料层压板具有优异的弯曲韧性和抗冲击性能。此外，通过简单的浸泡和干燥过程，层压板可以可逆地转变为超粗水凝胶。

这项研究表明，超细无机结晶单元与有机聚合物网络的增强整合可以解决以前有机−无机复合材料中存在的相分离和界面缺陷问题，并显着提高其机械韧性。因此，这项工作对于发展基于超小型无机离子低聚物和简单的三步策略的先进复合材料具有重要意义。

参考文献

Yadong Yu, et al, A Bioinspired Ultratough Composite Produced by Integration of Inorganic Ionic Oligomers within Polymer Networks, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c00663

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00663