ACS Nano：生物合成聚合物与氧化石墨烯自组装成力学性能增强的纳米复合膜

氧化石墨烯(GO)是一种很有前途的多用途二维材料。然而，自支撑氧化石墨烯薄膜的强度和柔韧性较差，这限制了其生产的扩大和应用中结构的寿命稳定性。

近日，受软体动物贝壳中珍珠层层次结构中有机成分和无机成分之间关系的启发，中科大徐安武教授，荷兰代尔夫特理工大学Marie-Eve Aubin-Tam，美国罗切斯特大学Anne S. Meyer报道了一种基于自组装的层状石墨烯复合膜。

文章要点

1）该复合材料的有机相是在细菌生产γ-聚谷氨酸(PGA)的基础上，通过环保和经济的方法生产。采用常温下缓慢溶剂挥发法制备了GO、PGA和二价阳离子(Ca²⁺)复合薄膜，得到了珍珠层状的层状结构。

2）这些生物基纳米复合膜表现出令人印象深刻的机械性能，这是氢键与细菌产生的PGA以及离子与钙离子(Ca²⁺)协同结合的结果。GO/PGA/Ca²⁺复合膜的强度为150±51.9 MPa，杨氏模量为21.4±8.7 GPa，比纯GO膜分别提高了120%和70%以上。

3）该研究工作为生产具有改善的机械性能的石墨烯基薄膜提供合理的设计策略，可将其应用于造纸，食品，饮料，颜料和制药行业中废水的过滤纯化，以及功能性膜和表面涂层。

Kuang Liang, et al, Bioproduced Polymers Self-Assemble with Graphene Oxide into Nanocomposite Films with Enhanced Mechanical Performance, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c00913

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c00913