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 據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏教授研究團(tuán)隊(duì)采用一種新型生物合成法首次制備出系列宏觀(guān)尺度功能納米復(fù)合材料，該創(chuàng)新成果近日在線(xiàn)發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》。該方法可與目前食品工業(yè)細(xì)菌纖維素生產(chǎn)工藝靈活結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)高性能納米復(fù)合材料塊材的工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展的的生物合成方法是固態(tài)基底—氣溶膠生物合成法。該方法通過(guò)將傳統(tǒng)木醋桿菌液態(tài)發(fā)酵基底替換為固態(tài)，穩(wěn)定了微生物合成納米纖維素的界面，并通過(guò)程序化控制，在納米纖維素生長(zhǎng)界面上沉積不同納米單元，實(shí)現(xiàn)納米纖維素與納米單元均勻復(fù)合，首次成功制備出一系列納米結(jié)構(gòu)單元含量可控、形狀規(guī)則的宏觀(guān)尺度大塊細(xì)菌纖維素納米復(fù)合材料。與傳統(tǒng)漿料法相比，該生物合成過(guò)程完整地保留了細(xì)菌纖維素的三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所制備的復(fù)合材料在保留其納米單元納米尺度優(yōu)良性能的同時(shí)，具有更優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度。

　　研究表明，這種合成法是一種通用方法，可制備一系列由不同納米材料與細(xì)菌纖維素組成的宏觀(guān)復(fù)合塊材，包括零維納米單元(二氧化硅納米球、四氧化三鐵微球、炭黑顆粒等)、一維納米單元(碳納米管、硅酸鈣納米線(xiàn)、碳化硅線(xiàn)等)、二維納米單元(氮化硼納米片、氧化石墨烯、納米黏土片等)。在所制備的塊材中，納米材料含量重量比在0~85%范圍內(nèi)可調(diào)，而且微觀(guān)納米材料可均勻地分布在宏觀(guān)尺度的三維納米纖維素塊材網(wǎng)絡(luò)中。

　　據(jù)介紹，運(yùn)用這種方法制備的塊材能很好保留其納米單元納米尺度的優(yōu)良性能。其中，所制備的碳納米管/細(xì)菌纖維素復(fù)合材料薄膜的導(dǎo)電性與力學(xué)強(qiáng)度綜合性能優(yōu)于以往報(bào)道的所有同類(lèi)材料。在保持高強(qiáng)度的同時(shí)，這種復(fù)合材料薄膜的電磁屏蔽性能也優(yōu)于已報(bào)道的同類(lèi)材料。此外，這種常溫常壓下的微生物發(fā)酵過(guò)程不使用任何有機(jī)溶劑，也不產(chǎn)生和排放任何有害物質(zhì)，具有環(huán)境友好、成本低等優(yōu)勢(shì)。

　　納米材料具有許多優(yōu)異性能，將納米材料組裝成宏觀(guān)尺度體材料可實(shí)現(xiàn)微觀(guān)性能向宏觀(guān)的“集成”，并具有單個(gè)納米顆粒所不具備的性質(zhì)，如光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)及離子傳導(dǎo)性能等。但如何將納米材料組裝成宏觀(guān)尺度體材料并保持其納米尺度的獨(dú)特性能，是納米材料獲得實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵，也是目前面臨的重要挑戰(zhàn)之一。