O papel Xuan, conhecido como um dos Quatro Tesouros do Estudo, é um veículo importante para a arte tradicional da caligrafia e pintura chinesa, e também é uma herança cultural preciosa da nação chinesa. Tem uma história de mais de 1.500 anos e o artesanato do papel Xuan também está listado como parte do patrimônio cultural imaterial do mundo. O papel Xuan tem as vantagens de ser macio e resistente, não danificado após a dobra, liso, mas não escorregadio, facilmente absorvente de água e tinta, anticorrosivo e antitraça.
Em um artigo recente publicado em ACS Materials Letters , uma equipe liderada pelo Prof. Yu Shuhong da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências descobriu o mecanismo microscópico da alta resistência e alta tenacidade através da caracterização detalhada do papel tradicional Xuan. A equipe descobriu pela primeira vez que há um grande número de nanofibras e microfibras entrelaçadas no papel Xuan, formando uma rede tridimensional micro-nano multiescala. É esta estrutura biônica multiescala que confere ao papel Xuan alta resistência e alta flexibilidade.

A equipe descobriu que a estrutura multiescala do papel Xuan tradicional era exatamente igual à estrutura multiescala de muitos materiais estruturais biológicos. As estruturas multiescala permitem que os materiais estruturais biológicos ultrapassem as limitações dos blocos estruturais básicos, ao mesmo tempo em que alcançam propriedades excepcionais, como alta resistência e alta tenacidade.

Inspirados na estrutura multiescala do papel Xuan, os pesquisadores prepararam um filme transparente de alto desempenho e alta turbidez montando microfibras de celulose e nanofibras de celulose em uma estrutura multiescala. Essa estrutura multiescala dotou o filme de alta resistência, alta tenacidade, alta transmitância de luz e alta neblina, excelente flexibilidade e dobrabilidade e outras excelentes propriedades abrangentes, e pode ser produzido em massa através do processo Roll-to-Roll.

A estrutura micro-nano composta do filme poderia dispersar o estresse em uma rede tridimensional multiescala mais ampla através da rede de ligações de hidrogênio de alta densidade, que evitou a concentração de estresse e alcançou alta resistência e alta flexibilidade ao mesmo tempo. Além disso, o filme não formou vincos destrutivos após ser completamente dobrado e pode ser restaurado à sua forma original após ser enrolado. O filme multiescala também teve excelente estabilidade térmica. Comparado com o filme plástico insustentável à base de petróleo amplamente utilizado, o filme biodegradável à base de celulose multiescala não teve nenhuma mudança óbvia a uma alta temperatura de 250°C, enquanto o filme plástico petroquímico amplamente utilizado amolecido e deformado completamente a essa temperatura.

Devido a essas características excepcionais, essas vantagens do filme multiescala o tornam um material de filme ideal para aplicações em dispositivos ópticos de precisão e dispositivos eletrônicos flexíveis. Os pesquisadores usaram o filme multiescala como substrato para fabricar um circuito de comunicação de campo próximo (NFC). O filme integrado ao circuito NFC não apenas exibiu alta transparência e alta neblina, mas também excelente flexibilidade. Mesmo que o filme estivesse severamente dobrado, as informações escritas no filme ainda podiam ser lidas com rapidez e precisão pelo smartphone. + Explorar mais

Desenvolvimento de filme nanocompósito de poliimida-mica com alta resistência a ambientes de baixa órbita terrestre