硬如钢的透明薄膜

Transparent film with strength of steel

美国密西根大学的科学家们通过在普通高聚物间分层嵌入粘土的纳米片状物的方法，发明出一种强度和硬度足以用做防弹衣的透明薄膜。

该材料拥有透明度高和弹性良好的特点，其抗拉强度能与部分品级的凯夫拉尔（Kevlar: 一种质地牢固重量轻的合成纤维）相比拟。这种材料是层状结构，这使得其中的粘土矿物“圆盘”得以最佳排列，并能够与一种从胶水中发现的高分子--聚丙烯醇紧密地结合在一起。当有外力作用于该材料时，这种高分子会将负荷转移到更强壮的矿物成分上。

此前，合成这类复合材料要解决的问题是怎样将纳米尺度的粘土片状物所具有的特殊性质，如高抗拉强度和弹性等，转移到作为载体的高分子上。

由Nicolas Kotov领导的小组形容他们的技术为逐层法，也被称为LBL方法。“由下而上”每次构造一层复合材料的方法，使片状物获得均匀的空间分布，并促进了矿物和高分子之间的有效地结合。

复合材料的制作过程是缓慢的，但仔细地控制这一过程将赋予材料独特的性能。为在粘土片状物和高分子之间形成非常强的化学键，研究者们还使用了一种交联添加剂。

Kotov觉得这种复合材料带来了许多激动人心的可能。“我预见这种材料的主要应用包括微电子设备，微流体以及生物医学设备领域——它的透明性尤其有利于在这些领域的应用。”他同时认为，这种材料的强度性能可用于帮助发展“新型装甲和无人飞行器”。他的同事Anthony Waas补充说，本小组的最新研究将会“展示在应用这种材料时硬度、强度以及韧度是同等重要的。”

斯特拉斯克莱德大学研究环氧复合材料的教授Richard Pethrick对是否值得批量生产这种材料表示怀疑。他告诉《化学世界》说，“这项研究是有趣的，而且良好地交联使得这种材料呈现出让人感兴趣的特性，但问题在于，这种复合材料是否真的比其他材料更适用于那些可能的应用？”

Jonathan Edwards

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References

P Podsiadlo et al, Science, 2007, 318, 80, (DOI: 10.1126/science.1143176)