最近，中國科技大學(xué)劉瑞宏院士小組研制出一種高性能纖納米紙材料，它在極端條件下也能保持良好的機械性能和電絕緣性能。最近發(fā)表在《先進(jìn)材料》。

隨著人類對南極，月球，火星等極限環(huán)境的探測，不斷出現(xiàn)的極限環(huán)境條件，強烈的紫外線環(huán)境，氧原子和高低溫交替環(huán)境等，成為今后深層探測的主要障礙。

在極端的環(huán)境中，材料的物理化學(xué)特性會發(fā)生變化，嚴(yán)重的甚至?xí)p壞重要的設(shè)備和裝置。在傳統(tǒng)材料中，金屬和陶瓷具有出色的機械性能和對極端環(huán)境的耐受性，但金屬材料面臨密度過高，重量過重的問題，陶瓷存在脆性和加工困難等問題。聚合物具有輕便可塑性的特點，但目前大多數(shù)聚合物基礎(chǔ)復(fù)合材料在極端環(huán)境下長期使用，會產(chǎn)生高溫軟化和低溫脆性等問題。因此，設(shè)計和制造能夠長期在極端環(huán)境中服務(wù)的高性能防護(hù)材料，是材料領(lǐng)域面臨的難題之一。

珍珠的“磚-泥”結(jié)構(gòu)在自然界中提供了非常出色的機械性能。近年來，這種精巧有序結(jié)構(gòu)的其他功能（如水與氧的隔離及能量場的均勻分散等）逐漸成為研究的焦點。受到天然珍珠泥磚-結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，研究人員首先利用氣溶膠輔助生物合成方法算出的細(xì)菌纖維素納米纖維分散的合成云母納米片均勻緊密纏繞復(fù)合水凝膠就被reya的方式最終的假珍珠結(jié)構(gòu)的納米材料的紙。

得益于納米紙內(nèi)部精巧的“磚-泥”結(jié)構(gòu)和連續(xù)三維網(wǎng)絡(luò)，顯示出高強度、高固性、可折疊性和可彎曲的抗疲勞性等出色的機械性能。另外，材料內(nèi)部的磚-土結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了云母的高電強度，給納米紙賦予了高電破壞強度。與純纖維素納米紙相比，這種復(fù)合納米紙的耐日冕壽命明顯提高，甚至超過了常用的聚酰胺薄膜。

另外，在這項研究中，高性能纖維素基納米紙在高低溫交替、紫外線及氧原子等極限條件下仍表現(xiàn)出良好的綜合性能，為人們對未來極限環(huán)境的探索提供了很好的保護(hù)材料選擇。