Papier Xuan, je dôležitým nositeľom tradičnej čínskej kaligrafie a maliarskeho umenia. Je tiež vzácnym kultúrnym dedičstvom čínskeho národa. Má viac ako 1500-ročnú históriu a remeselné spracovanie papiera Xuan je zapísané ako súčasť svetového nehmotného kultúrneho dedičstva. Papier Xuan má výhody v tom, že je mäkký a pevný, po ohnutí sa nepoškodí, je hladký, ale nie šmykľavý, ľahko absorbuje vodu a atrament, je antikorózny a odolný proti moliam.

Vedci pod vedením Prof. Yu Shuhong z University of Science and Technology of China (USTC) Čínskej akadémie vied, objavil mikroskopický mechanizmus vysokej pevnosti a pružnosti,  prostredníctvom podrobnej charakterizácie tradičného papiera Xuan. Tím prvýkrát objavil, že v papieri Xuan sa prelína veľké množstvo nanovlákien a mikrovlákien, ktoré tvoria mikro-nano trojrozmernú sieť. Práve táto bionicko-viacškálová štruktúra dodáva papieru Xuan vysokú pevnosť a flexibilitu.

Tím zistil, že viacúrovňová štruktúra tradičného papiera Xuan bola presne rovnaká ako viacúrovňová štruktúra mnohých biologických štruktúrnych materiálov. Viacúrovňové štruktúry umožňujú biologickým konštrukčným materiálom prelomiť obmedzenia základných konštrukčných blokov a zároveň dosiahnuť vynikajúce vlastnosti, ako je vysoká pevnosť a vysoká pružnosť.

Inšpirovaní viacúrovňovou štruktúrou papiera Xuan, pripravili výskumníci vysoko účinnú priehľadnú fóliu s vysokým zákalom zostavenú z celulózových mikrovlákien a celulózových nanovlákien do viacúrovňovej štruktúry. Táto viacrozmerná štruktúra poskytla fólii vysokú pevnosť, vysokú pružnosť, vysokú priepustnosť svetla a vysoký zákal, vynikajúcu flexibilitu a skladateľnosť a ďalšie vynikajúce komplexné vlastnosti. Výhodou je aj možnosť výrobného procesu Roll-to-Roll. 

Mikro-nano kompozitná štruktúra filmu mohla rozptýliť napätie v širšej trojrozmernej sieti prostredníctvom vodíkových väzieb s vysokou hustotou, ktorá zabránila koncentrácii napätia a súčasne dosiahla vysokú pevnosť a vysokú flexibilitu. Okrem toho fólia po úplnom zložení nevytvárala deštruktívne záhyby a po zrolovaní sa dala vrátiť do pôvodného tvaru. Viacúrovňový film mal tiež vynikajúcu tepelnú stabilitu. V porovnaní so široko používaným neudržateľným plastovým filmom na báze ropy, biodegradovateľný viacrozmerný film na báze celulózy nemal žiadnu zjavnú zmenu pri vysokej teplote  250 ° C, zatiaľ čo široko používaný petrochemický plastový film pri tejto teplote úplne zmäkol a deformoval sa.

Vďaka týmto vynikajúcim vlastnostiam tieto výhody viacrozmerného filmu z neho robia ideálny materiál pre aplikácie v presných optických zariadeniach a flexibilných elektronických zariadeniach. Výskumníci použili viacrozmerný film ako základ na výrobu komunikačného okruhu v blízkom poli (NFC). Film integrovaný s obvodom NFC vykazoval nielen vysokú transparentnosť a vysoký zákal, ale mal aj vynikajúcu flexibilitu. Aj keď bola fólia výrazne ohnutá, informácie napísané vo fólii bolo možné stále rýchlo a presne prečítať smartfónom.

Zroj: nano-magazine.com TU