

智能材料实验室(SML)和纽约大学阿布扎比分校(NYUAD)智能工程材料中心(CSEM)的研究人员首次将简单、古老的编织技术应用于有机晶体的新特性,开发出了一种独特的编织“纺织品”。这些新的织物块将一维晶体扩展成灵活的、集成的二维平面结构,其强度是原始晶体的20倍,并且耐低温。
这些特性使它们具有许多令人兴奋的潜在应用,包括从传感设备到光学阵列的柔性电子产品,以及在太空探索中遇到的低温等极端条件下。
在《自然通讯》杂志上发表的题为“编织有机晶体”的论文中,纽约大学化学系教授、CSEM主任pan
Naumov和吉林大学的同事证明,有机晶体可以简单地编织成具有平纹、斜纹和缎纹纹理的柔性和坚固的斑块。
由于有机晶体本质上是柔性材料,研究人员发现这些贴片不仅重量轻,而且对机械冲击也很坚固。它们的抗破坏能力是单个晶体的15倍以上,反映了这些纠缠结构元素在弯曲或其他影响下的增强集体作用。
研究人员还报告说,新的“结晶织物”的热稳定性是柔性晶体的另一个令人印象深刻的资产。虽然热稳定性取决于编织中使用的实际晶体,但其中一些晶体的结晶块在约350℃,-196℃至150℃的温度范围内保持柔性,这优于许多聚合物或弹性体,这些聚合物或弹性体通常在玻璃化转变温度以下变脆。
这种新型织物仍然具有光学传输性,为构建光波导网络提供了机会,该网络可以通过选择性激光激发组成晶体来执行逻辑操作。研究人员报告了编织晶体的光学阵列,可以执行简单的逻辑功能来证明这一特性。
当有机晶体具有适当的长宽比时,它们可以具有极高的机械柔顺性,并且可以弯曲、卷曲或扭曲。有机晶体的这种反直觉的柔韧性可能源于它们的弱分子间相互作用,这种相互作用可以承受大的应力而不会断裂。
诺莫夫博士说:“几千年来,编织一直被用来生产一系列柔软的纺织品,但比它们的组成材料更坚固,耐磨损,而且非常耐用。”
“直到最近,有机晶体还被认为是硬而脆的;然而,对它们具有非凡弹性特性的认识改变了这种范式,不仅为它们独特的特性增加了新的方面,而且还揭示了材料科学尚未探索的新方向。我们使用晶体作为编织织物基础的新概念,为将这些编织晶体与其他材料结合起来,用于无数技术应用,开辟了一系列令人兴奋的机会。”