纳米功能材料团队在仿生纳米复合材料领域取得系列重要进展
2025年11月4日
近日，河南省科学院激光制造研究所纳米功能材料团队在高性能仿生纳米复合材料的设计与制备方面取得系列突破性成果，相关研究连续发表于《Journal of Materials Research and Technology》《ACS Applied Materials & Interfaces》《河南科学》等国内外知名期刊。
一、大尺寸蛭石纳米片的高效剥离及其仿生薄膜制备
研究团队提出了一种创新的“压力辅助离子交换法”，成功实现了大尺寸、高质量蛭石纳米片的高效剥离。该方法在温和条件下显著提升了纳米片的产率（达53.8%）与尺寸（平均约10 μm），突破了传统剥离技术中尺寸小、效率低的瓶颈。基于此，团队进一步通过“溶胶-凝胶-薄膜”转化工艺，构建了具有高度取向的仿贝壳层状复合薄膜。该薄膜展现出优异的力学性能（拉伸强度254.9 MPa，模量9.2 GPa）与良好的氧气阻隔性能，在食品、药品包装等领域具有广阔应用前景。该成果发表于《Journal of Materials Research and Technology》（2025）。https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2238785425024913?via%3Dihub
二、芳纶/蛭石三维互穿结构纳米纸用于高性能电绝缘材料
受天然珍珠层中三维纤维网络结构的启发，团队设计并制备了具有三维互穿层状结构的芳纶纳米纤维/蛭石复合纳米纸。该材料在保持高强度的同时，兼具优异的韧性（断裂功55 MJ/m³）与高断裂应变（38.6%），并具备高介电强度（193 kV/mm）和阻燃性能，满足柔性电子器件对绝缘材料力学与功能的双重要求。该研究为下一代高性能电绝缘材料的开发提供了新思路。发表于《ACS Applied Materials & Interfaces》（2025）。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c12106
三、仿贝壳层状结构组装策略的系统综述与研究展望
团队在《河南科学》上发表了关于仿贝壳层状结构组装策略的系统综述，全面梳理了层层组装、冰模板法、磁场取向、超铺展组装等六类关键技术的研究进展，分析了各类方法的优势、局限性与适用场景，并对未来智能化、多尺度协同设计等发展方向进行了展望，为仿生结构材料的创新与应用提供了理论支撑与技术路径。
上述系列研究工作得到了河南省科技攻关项目、高层次人才计划、河南省科学院基础科研业务项目等多项资助。