我国科学家在材料学领域取得新成果

中国青年报客户端讯（中青报·中青网记者 张渺）二维纳米材料在航空航天、柔性电子、生物医学中具有广泛的应用前景，但连续化组装工艺成为了制约发展的“绊脚石”。近日，我国科学家在这一领域取得创新性成果，北京航空航天大学化学学院程群峰教授课题组和北京大学口腔医学院邓旭亮教授课题组，在二维纳米复合材料连续化制备及骨再生应用研究领域取得了最新进展。相关成果10月31日发表于《自然》杂志。这项研究解决了高性能二维纳米复合材料连续化制备的长期挑战，为其他二维纳米材料的高性能规模化组装及应用研究提供了新思路。

卷对卷辅助刮涂结合有序界面交联策略实现高性能MXene薄膜的连续化制备。北京航空航天大学供图

石墨烯、碳化钛MXene等二维纳米材料具有优异的力学、电学、光热转换和生物相容性，在航空航天、柔性电子、生物医学等领域具有重要应用前景。如何将二维纳米材料连续化组装成宏观高性能纳米复合材料，是实现这些应用亟需解决的关键科学问题。虽然刮涂、涂布、滴涂等方法初步解决了二维纳米材料分散、取向等问题，但是湿法组装过程中溶剂挥发诱导的毛细收缩，易造成二维纳米材料起皱，从而产生孔隙缺陷，大幅降低二维纳米材料层间载荷和电子传递能力，导致二维纳米复合材料的宏观力学和电学性能远低于预期值，且重复性差，限制了实际应用。程群峰课题组在2021年利用聚焦离子束/扫描电镜和纳米X射线断层扫描技术，三维重构了二维纳米复合材料的微观结构，首次发现并实验证实了因毛细收缩产生的孔隙结构，并开发了氢键和共价键有序界面交联致密化策略，制备了高强度抗氧化MXene纳米复合薄膜材料。2024年，程群峰课题组先后创新性地提出了“纳米限域水抑制毛细收缩”和“液态金属交联”致密化策略，分别制备了高强、优异电化学储能石墨烯纳米复合薄膜材料以及高强、高效电磁屏蔽MXene纳米复合薄膜材料。为了进一步实现高性能二维纳米复合薄膜材料的连续化制备，该工作创新性地开发了卷对卷辅助刮涂结合有序界面交联的新策略。

据介绍，这项研究成果对高分子二维纳米复合材料研究领域的发展具有里程碑的意义，发展了高性能高分子二维纳米复合材料连续化制备新技术，解决了高分子二维纳米复合材料应用长期面临的瓶颈问题，开辟了高分子二维纳米复合材料在骨再生领域的新应用，不仅为其他二维纳米材料的高性能规模化组装及应用研究提供了新思路，也为新型临床骨再生材料的研发开辟了新方向。

来源：中国青年报客户端