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研究人員已經(jīng)證明，他們有能力設(shè)計(jì)出既堅(jiān)硬又能隔熱的材料。這種特性的結(jié)合極為罕見，有望應(yīng)用于一系列領(lǐng)域，如開發(fā)用于電子設(shè)備的新型隔熱涂層。研究人員使用的是二維有機(jī)-無機(jī)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(jié)構(gòu)中的有機(jī)層和無機(jī)層交替組成，如圖所示。資料來源：北卡羅來納州立大學(xué) Jun Liu

"但在有些情況下，需要既堅(jiān)硬又絕緣的材料。例如，你可能想制造隔熱涂層，以保護(hù)電子產(chǎn)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(jīng)發(fā)現(xiàn)了一系列既堅(jiān)硬又具有出色隔熱性能的材料。更重要的是，我們可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)這些材料，以控制它們的硬度和導(dǎo)熱性。"Liu說：

研究人員正在研究一種被稱為二維有機(jī)-無機(jī)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(xué)教堂山分校化學(xué)與應(yīng)用物理科學(xué)教授 Wei You 說："這些薄膜由高度有序的晶體結(jié)構(gòu)中的有機(jī)層和無機(jī)層交替組成。我們可以調(diào)整無機(jī)層或有機(jī)層的成分。"

本文共同通訊作者、德克薩斯農(nóng)工大學(xué)材料科學(xué)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(jī)層中的部分碳-碳鏈，可以控制某些二維 HOIP 的彈性模量和導(dǎo)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(yùn)含著一系列應(yīng)用的巨大潛力，但作為研究人員，我們感到特別興奮，因?yàn)槲覀円呀?jīng)確定了造成這些特性的機(jī)制，即苯環(huán)發(fā)揮的關(guān)鍵作用。"

在實(shí)驗(yàn)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(dǎo)熱性能越差，硬度越高。

Liu說："這項(xiàng)工作令人興奮，因?yàn)樗鼮榫哂欣硐胄阅芙M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(jī)層中引入手性（即使有機(jī)層中的碳鏈不對稱），即使有機(jī)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(dǎo)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?fù)?dān)心這些變化會影響材料的剛度或?qū)嵝浴?/p>

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

編譯自/scitechdaily