北理工罗运军团队:传统层状材料——粘土的剥离取得重要进展

近日,北京理工大学材料学院罗运军课题组提出了一种利用有机物简单、快速、高浓度、大规模、无损剥离蒙脱土(MTM)的新方法。相关成果以“Rapid and high-concentration exfoliation of montmorillonite into high-quality and mono-layered nanosheets”为题,发表在学术期刊Nanoscale上。北理工材料学院博士生丁政茂为该论文的第一作者。

尽管公元前400年玛雅人就已经利用粘土来制造染料,但直到1980s年Okada等人首次把剥离的MTM纳米片用在尼龙中制造汽车零件之后,粘土才引起了人们的新兴趣,自此掀开了粘土和二维材料研究的序幕。但时至今日,将资源丰富且价格低廉的层状MTM剥离成高质量的超薄纳米薄片仍然存在大量难题和巨大挑战。

该文提出了一种非常简单有效的方法,仅需要在室温下把MTM与有机物——聚乙基磷酸乙二醇酯通过玻璃棒手动搅拌3 min就可以得到完全剥离的MTM超薄纳米片。而现已知其他剥离MTM技术(物理、原位聚合、熔融、聚集)所需时间最快也需要2 h,并且20 wt.%的剥离浓度也是最高的。后通过在混合物中添加乙醇,剥离浓度进一步的增大到了100 wt.%的历史最高水平,比其他工作中最高浓度的提高了4.6倍,比最低浓度的提高了24倍。

北理工罗运军团队:传统层状材料——粘土的剥离取得重要进展

作者进一步研究了剥离过程中的分子受限运动、结构演化和聚合物-粘土相互作用,提出了科学合理的剥落机理。

北理工罗运军团队:传统层状材料——粘土的剥离取得重要进展

更近一步地,作者将剥离的超薄纳米片连同有机物一起通过原位聚合的方式引入到水性聚氨酯中,制备了多功能的哑光水性聚氨酯涂料。该涂料几乎达到了完全漫反射入射光的水平。相关文章以“Facile and high-concentration exfoliation of montmorillonite into mono-layered nanosheets and application in multifunctional waterborne polyurethane coating”发表在学术期刊“Applied Clay Science”上。

北理工罗运军团队:传统层状材料——粘土的剥离取得重要进展

全文链接:

剥离:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/nr/d0nr04514d

应用:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016913172030363X

相关文章

微信