近日，北京理工大學(xué)材料學(xué)院羅運(yùn)軍課題組提出了一種利用有機(jī)物簡(jiǎn)單、快速、高濃度、大規(guī)模、無(wú)損剝離蒙脫土（MTM）的新方法。相關(guān)成果以“Rapid and high-concentration exfoliation of montmorillonite into high-quality and mono-layered nanosheets”為題，發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Nanoscale上。北理工材料學(xué)院博士生丁政茂為該論文的第一作者。
盡管公元前400年瑪雅人就已經(jīng)利用粘土來(lái)制造染料，但直到1980s年Okada等人首次把剝離的MTM納米片用在尼龍中制造汽車零件之后，粘土才引起了人們的新興趣，自此掀開了粘土和二維材料研究的序幕。但時(shí)至今日，將資源豐富且價(jià)格低廉的層狀MTM剝離成高質(zhì)量的超薄納米薄片仍然存在大量難題和巨大挑戰(zhàn)。
該文提出了一種非常簡(jiǎn)單有效的方法，僅需要在室溫下把MTM與有機(jī)物——聚乙基磷酸乙二醇酯通過(guò)玻璃棒手動(dòng)攪拌3 min就可以得到完全剝離的MTM超薄納米片。而現(xiàn)已知其他剝離MTM技術(shù)（物理、原位聚合、熔融、聚集）所需時(shí)間最快也需要2 h，并且20 wt.%的剝離濃度也是最高的。后通過(guò)在混合物中添加乙醇，剝離濃度進(jìn)一步的增大到了100 wt.%的歷史最高水平，比其他工作中最高濃度的提高了4.6倍，比最低濃度的提高了24倍。
作者進(jìn)一步研究了剝離過(guò)程中的分子受限運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)演化和聚合物-粘土相互作用，提出了科學(xué)合理的剝落機(jī)理。
更近一步地，作者將剝離的超薄納米片連同有機(jī)物一起通過(guò)原位聚合的方式引入到水性聚氨酯中，制備了多功能的啞光水性聚氨酯涂料。該涂料幾乎達(dá)到了完全漫反射入射光的水平。相關(guān)文章以“Facile and high-concentration exfoliation of montmorillonite into mono-layered nanosheets and application in multifunctional waterborne polyurethane coating”發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊“Applied Clay Science”上。
全文鏈接:
剝離：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/nr/d0nr04514d
應(yīng)用：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016913172030363X
