日前,哈爾濱工業(yè)大學的一個研究小組將氧化石墨烯和柔軟自愈的聚合物相結合,設計了一種讓人聯(lián)想到人類表皮自我修復功能的涂層,它具有牙釉質般的強度,可用于建筑涂料和生物醫(yī)學設備涂層領域。
這種新材料的外部由氧化石墨稀賦予硬度,內部由單寧(鞣酸)和聚乙烯醇(PVA)形成氫鍵動態(tài)結構,這與皮膚表皮細胞結構類似,內外各司其職滿足了耐磨并且柔韌的特性。該研究通過將表皮狀分層結構與氧化石墨烯的機械性能和阻隔性能相結合,克服了實現(xiàn)具有自愈能力的硬質材料的基本困境。由石墨烯氧化物構成的準線性逐層(layer-by-layer,LBL)膜沉積在多層聚合物的頂部作為保護硬層,形成模仿表皮結構的分層狀態(tài)。這一混合多層膜結構在受到破壞后可以實現(xiàn)完全自我修復:柔軟的下層可以提供附加的聚合物來幫助外硬層的恢復。該涂層顯示出能夠同時保護手機屏幕和建筑物的潛在市場應用方向,并且其殺菌性能還可以使其在生物醫(yī)學裝置防護方面具有應用價值。