一種新的自組裝納米片有望從根本上加速功能性和可持續(xù)納米材料的開發(fā)，可用于電子、能源存儲(chǔ)、健康和安全等領(lǐng)域。該納米片由美國(guó)勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)開發(fā)，可顯著延長(zhǎng)消費(fèi)品的保質(zhì)期，由于新材料是可回收的，還能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)制造。《自然》雜志11月8日在線報(bào)道了這一突破。

利用納米科學(xué)來(lái)制造功能材料的一個(gè)挑戰(zhàn)是，要將許多小部件聚集在一起，以便納米材料能夠“長(zhǎng)得”足夠大以發(fā)揮作用。雖然堆疊納米片是將納米材料生長(zhǎng)成產(chǎn)品的最簡(jiǎn)單方法之一，但在使用現(xiàn)有納米片時(shí)，“堆疊缺陷”（納米片之間的間隙）是不可避免的。

新的納米片材料通過(guò)完全跳過(guò)串行堆疊片材的方法克服了缺陷。團(tuán)隊(duì)將已知可自組裝成小顆粒的材料與交替的成分材料層混合在一起，懸浮在溶劑中。為了設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，研究人員使用了市售納米顆粒、小分子和基于嵌段共聚物的超分子復(fù)雜混合物。

實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)溶劑蒸發(fā)時(shí)，由200多個(gè)堆疊納米片組成的高度有序的層狀結(jié)構(gòu)（缺陷密度非常低）已在基底上自行組裝。團(tuán)隊(duì)還成功地將每個(gè)納米片制成100納米厚，幾乎沒(méi)有孔和間隙，這使得該材料在防止水蒸氣、揮發(fā)性有機(jī)化合物和電子通過(guò)方面特別有效。

研究表明，該材料作為電介質(zhì)具有巨大潛力。電介質(zhì)是一種絕緣“電子勢(shì)壘”材料，常用于儲(chǔ)能和計(jì)算應(yīng)用的電容器中；而當(dāng)該材料用于涂覆多孔聚四氟乙烯膜（一種用于制造防護(hù)口罩的常見材料）時(shí)，它還可以非常有效地過(guò)濾掉揮發(fā)性有機(jī)化合物；此外，該材料可重新溶解和鑄造，以產(chǎn)生新的阻隔涂層。