Le papier Xuan, connu comme l'un des quatre trésors de l'étude, est un support important pour la calligraphie et la peinture chinoises traditionnelles, et c'est aussi un précieux héritage culturel de la nation chinoise. Il a une histoire de plus de 1 500 ans et le savoir-faire du papier Xuan est également répertorié comme faisant partie du patrimoine culturel immatériel mondial. Le papier Xuan a les avantages d'être doux et résistant, non endommagé après le pliage, lisse mais non glissant, absorbant facilement l'eau et l'encre, anti-corrosion et anti-mites.

Dans un article récent publié dans ACS Materials Letters , une équipe dirigée par le professeur Yu Shuhong de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences a découvert le mécanisme microscopique de la haute résistance et de la haute ténacité grâce à la caractérisation détaillée du papier Xuan traditionnel. L'équipe a découvert pour la première fois qu'il existe un grand nombre de nanofibres et de microfibres s'entrelaçant dans le papier Xuan, formant un réseau tridimensionnel micro-nano multi-échelle. C'est cette structure multi-échelle bionique qui confère au papier Xuan une grande résistance et une grande flexibilité.

L'équipe a découvert que la structure multi-échelles du papier Xuan traditionnel était exactement la même que la structure multi-échelles de nombreux matériaux structuraux biologiques. Les structures multi-échelles permettent aux matériaux structuraux biologiques de dépasser les limites des blocs structuraux de base, tout en obtenant des propriétés exceptionnelles telles qu'une résistance et une ténacité élevées.

Inspirés par la structure multi-échelles du papier Xuan, les chercheurs ont préparé un film transparent haute performance à haute brume en assemblant des microfibres de cellulose et des nanofibres de cellulose dans une structure multi-échelles. Cette structure à plusieurs échelles a doté le film d'une résistance élevée, d'une ténacité élevée, d'une transmission lumineuse élevée et d'un voile élevé, d'une excellente flexibilité et aptitude au pliage et d'autres excellentes propriétés complètes, et pourrait être produit en masse via le processus Roll-to-Roll.

La structure composite micro-nano du film pourrait disperser la contrainte dans un réseau tridimensionnel multi-échelle plus large via le réseau de liaisons hydrogène à haute densité, ce qui évitait la concentration de contrainte et obtenait une résistance élevée et une flexibilité élevée en même temps. De plus, le film n'a pas formé de plis destructeurs après avoir été complètement plié et a pu retrouver sa forme d'origine après avoir été enroulé. Le film multi-échelles avait également une excellente stabilité thermique. Comparé au film plastique non durable à base de pétrole largement utilisé, le film biodégradable à base de cellulose multi-échelles n'a subi aucun changement évident à une température élevée de 250 °C, tandis que le film plastique pétrochimique largement utilisé s'est complètement ramolli et déformé à cette température.

En raison de ces caractéristiques exceptionnelles, ces avantages du film multi-échelle en font un matériau de film idéal pour les applications dans les dispositifs optiques de précision et les dispositifs électroniques flexibles. Les chercheurs ont utilisé le film multi-échelles comme substrat pour fabriquer un circuit de communication en champ proche (NFC). Le film intégré au circuit NFC présentait non seulement une transparence élevée et un voile élevé, mais avait également une excellente flexibilité. Même si le film était fortement plié, les informations écrites dans le film pouvaient toujours être lues rapidement et avec précision par le smartphone. + Explorer plus loin

Développement d'un film nanocomposite polyimide-mica à haute résistance aux environnements en orbite terrestre basse