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J-GLOBAL ID：202002281299205292   整理番号：20A0797641

せん断流で配向させたナノシートに基づく層状ナノ複合材料

Layered nanocomposites by shear-flow-induced alignment of nanosheets

著者 (21件)： ZHAO Chuangqi (Key Lab. of Bioinspired Smart Interfacial Sci. and Technol. of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  ZHANG Pengchao (Key Lab. of Bioinspired Smart Interfacial Sci. and Technol. of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  ZHOU Jiajia (Key Lab. of Bioinspired Smart Interfacial Sci. and Technol. of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  QI Shuanhu (Key Lab. of Bioinspired Smart Interfacial Sci. and Technol. of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  SHI Ruirui (Key Lab. of Bioinspired Smart Interfacial Sci. and Technol. of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  FANG Ruochen (Key Lab. of Bioinspired Smart Interfacial Sci. and Technol. of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  TOMSIA Antoni P. (Key Lab. of Bioinspired Smart Interfacial Sci. and Technol. of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  JIANG Lei (Key Lab. of Bioinspired Smart Interfacial Sci. and Technol. of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  LIU Mingjie (Key Lab. of Bioinspired Smart Interfacial Sci. and Technol. of Ministry of Education, School of Chemistry, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  ZHOU Jiajia (International Res. Inst. for Multidisciplinary Sci., Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  QI Shuanhu (International Res. Inst. for Multidisciplinary Sci., Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  LIU Mingjie (International Res. Inst. for Multidisciplinary Sci., Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  YAMAUCHI Yoshihiro (RIKEN Center for Emergent Matter Sci., Wako, JPN) ,  ISHIDA Yasuhiro (RIKEN Center for Emergent Matter Sci., Wako, JPN) ,  WANG Shutao (CAS Key Lab. of Bio-Inspired Materials and Interfacial Sci., CAS Center for Excellence in Nanoscience, Technical Inst. of Physics and Chemistry, Chinese Acad. of Sci., Beijing, CHN) ,  JIANG Lei (CAS Key Lab. of Bio-Inspired Materials and Interfacial Sci., CAS Center for Excellence in Nanoscience, Technical Inst. of Physics and Chemistry, Chinese Acad. of Sci., Beijing, CHN) ,  TOMSIA Antoni P. (Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  JIANG Lei (Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  LIU Mingjie (Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering, Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  JIANG Lei (Res. Inst. of Frontier Sci., Beihang Univ., Beijing, CHN) ,  LIU Mingjie (Res. Inst. of Frontier Sci., Beihang Univ., Beijing, CHN)
資料名： Nature (London)  (Nature (London))
巻： 580  号： 7802  ページ： 210-215  発行年： 2020年04月09日 
JST資料番号： D0193B  ISSN： 0028-0836  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 骨,歯,軟体動物の殻などの生体材料は,優れた強度,弾性率,靭性を示すことがよく知られている。そうした特性は,延性の有機マトリックス内に形成されている,固い無機ナノフィラー(二次元ナノシートやナノプレートなど)で補強された精巧な層状微細構造に起因する。こうした生体材料の構造に着想を得て,層状構造を持つナノ複合材料を合成する手法が,これまでにいくつか(一層ずつ積層,流延,減圧濾過,磁場配向の使用など)用いられてきた。しかし,物質を選ばす,実用的で,スケーラブルな方法で超高強度層状ナノ複合材料を作製することは,今なお未解決の課題である。今回我々は,互いに混ざり合わないヒドロゲルと油の界面において,二次元ナノシートをせん断流によって配向させることで,高秩序の層状構造を持つナノ複合材料を作製する手法について報告する。例えば,この手法で酸化グラフェンと粘土のナノシートを集積したナノ複合材料は,最高で1215±80MPaの引張強度と198.8±6.5GPaのヤング率を示し,これらの値はそれぞれ,天然真珠層(真珠母)の9.0倍および2.8倍に相当する。また今回の手法で粘土ナノシートを集積した場合,その靭性は36.7±3.0MJ m^-3(天然真珠層の20.4倍),引張強度は1195±60MPaに達した。定量的な解析からは,今回の高度に配向させたナノシートが有機マトリックスとの間に臨界界面相を形成しており,これが観測された機械的特性を実現していることが示された。さまざまな二次元ナノフィラーの配向に容易に拡張できる今回の手法は,幅広い構造の複合材料に応用でき,高性能の複合材料の開発につながると考えられる。Copyright Nature Japan KK 2020

シソーラス用語： 機械的性質 ,  粘土 ,  ヒドロゲル ,  延性 ,  界面 ,  層状組織 ,  弾性係数 ,  *剪断流 ,  Young率 ,  靱性 ,  軟体動物 ,  臨界 ,  *ナノシート ,  二次元 ,  引張強さ

分類 (1件)： 医用素材  (GA05040H)

タイトルに関連する用語 (5件)： せん断流 ,  配向 ,  ナノシート ,  層状 ,  ナノ複合材料