中國網訊 4月8日，《Nature》以在線全文Article的形式發表了北京航空航天大學化學學院教授劉明傑課題組在超強材料方面的最新研究成果「Layered nanocomposites by shear-flow-induced alignment of nanosheets」。
生物材料，例如骨骼，牙齒，貝殼等，其內部的高度有序結構及其連接的有機物基底共同作用，使這些材料表現出優異的強度、模量及斷裂韌性。科學家們做出了很多嘗試去模仿這些自然界中的精巧構造來進行層狀結構材料的仿生製備。
然而，目前方法存在的一些缺陷限制了其實際應用。一方面，無法實現具有長程取向結構複合材料的大規模製備。另一方面，對於多組分納米材料增強體系，無法避免在製備過程中納米材料團聚的問題，因而會降低所製備納米複合材料的力學性質。因此，連續大規模製備超強層狀結構納米複合材料仍然是該領域的挑戰之一。
為解決上述難題，北京航空航天大學化學學院劉明傑教授課題組提出了基於極稀反應溶液的液體超鋪展製備策略。該研究發展了一種基於液體超鋪展製備層狀結構複合膜製備的新方法，解決了層狀結構複合材料無法大面積連續製備的難題。並提出了無機納米限域空間內高分子鏈的運動受限是導致複合材料超高力學性能的科學機理。該工作為仿生材料的結構設計及大規模生產提供了新的解決途徑。
該工作得到了國家重點研發項目(2017YFA0207800)、國家傑出青年自然科學基金(21725401)、國家自然科學基金(21988102, 21774004)、和教育部111引智計劃(B14009)等的資助。
北京航空航天大學化學學院劉明傑教授課題組成員
趙創奇：北航化學學院博士後，2015年碩士畢業於北京航空航天大學化學學院，獲優秀畢業生稱號。同年繼續在北航化學學院攻讀博士學位，導師為江雷院士和劉明傑教授。2019年博士畢業後繼續在北航博士後流動站開展相關研究。主要進行仿生凝膠的製備及性能研究，利用凝膠表面超浸潤性進行相關仿生製備等。目前共發表SCI論文10餘篇，申請國家發明專利2項。
周嘉嘉：北航化學學院副教授，北京航空航天大學化學學院副教授、博士生導師。主要從事軟物質理論、計算和模擬研究，發展軟物質體系的非平衡動力學方法，探索通過調節動態過程來優化高分子和軟物質體系的材料性能。近年來在國際期刊Phys. Rev. Lett., Macromolecules, Soft Matter上發表論文40餘篇，主持國家自然科學基金兩項。
劉明傑：北航化學學院教授，北京航空航天大學化學學院教授、長江學者特聘教授、國家傑出青年科學基金獲得者。主要從事仿生高分子複合凝膠的研究，並開展了其在防汙減阻、軟體機器人及可穿戴設備等領域的應用探索。近年來在Nature, Nat. Rev. Mater., Nat. Commun., Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等共發表SCI論文90餘篇。先後主持國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國防科技創新特區等科研項目。目前擔任中國化學會高分子學科委員會委員，學術期刊《高分子學報》、《Polymer》、《Giant》編委等職務。曾獲國際仿生工程學會傑出青年獎，中國化學會納米化學新銳獎，日本理化學研究所研究創新獎等。