近日，北京理工大學材料學院羅運軍課題組提出了一種利用有機物簡單、快速、高濃度、大規(guī)模、無損剝離蒙脫土（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)表在學術(shù)期刊Nanoscale上。北理工材料學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。但時至今日，將資源豐富且價格低廉的層狀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單有效的方法，僅需要在室溫下把MTM與有機物——聚乙基磷酸乙二醇酯通過玻璃棒手動攪拌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。后通過在混合物中添加乙醇，剝離濃度進一步的增大到了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。
作者進一步研究了剝離過程中的分子受限運動、結(jié)構(gòu)演化和聚合物-粘土相互作用，提出了科學合理的剝落機理。
更近一步地，作者將剝離的超薄納米片連同有機物一起通過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
應用：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016913172030363X
