中新網(wǎng)合肥1月27日電(記者吳蘭)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)27日消息，該校俞書宏教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展一種新型生物合成法，首次制備出系列宏觀尺度功能納米復(fù)合材料。

近日，《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》在線發(fā)表了中國(guó)科大俞書宏教授研究團(tuán)隊(duì)這一最新研究成果。

納米材料具有許多優(yōu)異的性能，將納米材料組裝成宏觀尺度體材料可實(shí)現(xiàn)微觀性能向宏觀的“集成”，并實(shí)現(xiàn)許多新的且單個(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。

近日，俞書宏教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種通用的生物合成方法——固態(tài)基底-氣溶膠生物合成法，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，首次成功制備了一系列納米結(jié)構(gòu)單元含量可控、形狀規(guī)則的宏觀尺度大塊細(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的方法，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、碳化硅線等)、二維納米單元(氮化硼納米片、氧化石墨烯、納米粘土片等)。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)，而且微觀上納米材料均勻地分布在宏觀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地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)道的同類材料。此外，這種常溫常壓下的微生物發(fā)酵過(guò)程不涉及任何有機(jī)溶劑的使用，也不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)的排放，具有環(huán)境友好、成本低等優(yōu)勢(shì)。特別是該方法可靈活地與目前食品工業(yè)細(xì)菌纖維素生產(chǎn)工藝相結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)上述高性能復(fù)合材料塊材的工業(yè)化生產(chǎn)，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。