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研究人員已經證明，他們有能力設計出既堅硬又能隔熱的材料。這種特性的結合極為罕見，有望應用于一系列領域，如開發(fā)用于電子設備的新型隔熱涂層。研究人員使用的是二維有機-無機混合包晶石材料的一個子集。這些薄膜由高度有序的晶體結構中的有機層和無機層交替組成，如圖所示。資料來源：北卡羅來納州立大學 Jun Liu

"但在有些情況下，需要既堅硬又絕緣的材料。例如，你可能想制造隔熱涂層，以保護電子產品免受高溫影響。從歷史上看，這一直是個難題。我們現(xiàn)在已經發(fā)現(xiàn)了一系列既堅硬又具有出色隔熱性能的材料。更重要的是，我們可以根據需要設計這些材料，以控制它們的硬度和導熱性。"Liu說：

研究人員正在研究一種被稱為二維有機-無機混合包晶石（2D HOIP）的材料。

本文共同通訊作者、北卡羅來納大學教堂山分校化學與應用物理科學教授 Wei You 說："這些薄膜由高度有序的晶體結構中的有機層和無機層交替組成。我們可以調整無機層或有機層的成分。"

本文共同通訊作者、德克薩斯農工大學材料科學與工程系助理教授 Qing Tu 說："我們發(fā)現(xiàn)，通過用苯環(huán)取代有機層中的部分碳-碳鏈，可以控制某些二維 HOIP 的彈性模量和導熱性。基本上，在這個特定的層狀材料子集中，我們添加的苯環(huán)越多，材料就越硬，隔熱性能就越好。"

Liu說："雖然發(fā)現(xiàn)這些材料本身就蘊含著一系列應用的巨大潛力，但作為研究人員，我們感到特別興奮，因為我們已經確定了造成這些特性的機制，即苯環(huán)發(fā)揮的關鍵作用。"

在實驗中，研究人員至少發(fā)現(xiàn)了三種不同的二維 HOIP 材料，它們的導熱性能越差，硬度越高。

Liu說："這項工作令人興奮，因為它為具有理想性能組合的工程材料提供了一條新的途徑。"

研究人員還發(fā)現(xiàn)了二維 HOIP 材料的另一個有趣現(xiàn)象。具體來說，他們發(fā)現(xiàn)，通過在有機層中引入手性（即使有機層中的碳鏈不對稱），即使有機層的成分發(fā)生了重大變化，也能有效地保持相同的硬度和導熱性。

這提出了一些有趣的問題，即是否能夠優(yōu)化這些材料的其他特性，而不必擔心這些變化會影響材料的剛度或導熱性。

論文發(fā)表在《ACS Nano》雜志上。曾在北卡羅來納州立大學攻讀博士學位的 Ankit Negi 是該論文的第一作者。

編譯自/scitechdaily