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La carta Xuan, conosciuta come uno dei quattro tesori dello studio, è un importante vettore per la calligrafia e la pittura tradizionale cinese, ed è anche un prezioso patrimonio culturale della nazione cinese. Ha una storia di oltre 1.500 anni e l'artigianato della carta di Xuan è anche elencato come parte del patrimonio culturale immateriale del mondo. La carta Xuan ha il vantaggio di essere morbida e resistente, non danneggiata dopo la piegatura, liscia ma non scivolosa, assorbe facilmente acqua e inchiostro, anticorrosione e antitarme.
In un recente articolo pubblicato su ACS Materials Letters , un team guidato dal Prof. Yu Shuhong dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze ha scoperto il meccanismo microscopico dell'elevata resistenza e dell'elevata tenacità attraverso la caratterizzazione dettagliata della carta Xuan tradizionale. Il team ha scoperto per la prima volta che c'è un gran numero di nanofibre e microfibre che si intrecciano nella carta Xuan, formando una rete tridimensionale micro-nano multiscala. È questa struttura multiscala bionica che conferisce alla carta Xuan un'elevata resistenza e un'elevata flessibilità.
Il team ha scoperto che la struttura multiscala della carta Xuan tradizionale era esattamente la stessa della struttura multiscala di molti materiali strutturali biologici. Le strutture multiscala consentono ai materiali strutturali biologici di superare i limiti dei blocchi strutturali di base, ottenendo allo stesso tempo proprietà eccezionali come un'elevata resistenza e un'elevata tenacità.
Ispirandosi alla struttura multiscala della carta Xuan, i ricercatori hanno preparato una pellicola trasparente ad alte prestazioni e ad alta foschia assemblando microfibre di cellulosa e nanofibre di cellulosa in una struttura multiscala. Questa struttura multiscala ha dotato il film di elevata resistenza, elevata tenacità, elevata trasmissione della luce e elevata foschia, eccellente flessibilità e piegabilità e altre eccellenti proprietà complete e potrebbe essere prodotta in serie attraverso il processo Roll-to-Roll.
La struttura micro-nano composita del film potrebbe disperdere lo stress in una rete tridimensionale multiscala più ampia attraverso la rete di legami idrogeno ad alta densità, che evitava la concentrazione di stress e raggiungeva un'elevata resistenza e un'elevata flessibilità allo stesso tempo. Inoltre, il film non ha formato pieghe distruttive dopo essere stato completamente piegato e potrebbe essere riportato alla sua forma originale dopo essere stato arrotolato. Il film multiscala aveva anche un'eccellente stabilità termica. Rispetto al film plastico insostenibile a base di petrolio ampiamente utilizzato, il film multiscala biodegradabile a base di cellulosa non ha avuto cambiamenti evidenti a una temperatura elevata di 250 ° C, mentre il film plastico petrolchimico ampiamente utilizzato si è completamente ammorbidito e deformato a questa temperatura.
Grazie a queste eccezionali caratteristiche, questi vantaggi della pellicola multiscala ne fanno un materiale cinematografico ideale per applicazioni in dispositivi ottici di precisione e dispositivi elettronici flessibili. I ricercatori hanno utilizzato la pellicola multiscala come substrato per fabbricare un circuito NFC (Near Field Communication). Il film integrato con il circuito NFC non solo mostrava un'elevata trasparenza e un'elevata foschia, ma aveva anche un'eccellente flessibilità. Anche se il film è stato gravemente piegato, le informazioni scritte nel film potrebbero essere comunque lette in modo rapido e accurato dallo smartphone. + Esplora ulteriormente
