[논문]Unprecedentedly Tough, Folding‐Endurance, and Multifunctional Graphene‐Based Artificial Nacre with Predesigned 3D Nanofiber Network as Matrix

Wang, Yunjing; Xia, Shuang; Li, Hao; Wang, Jianfeng

doi:10.1002/adfm.201903876

Unprecedentedly Tough, Folding‐Endurance, and Multifunctional Graphene‐Based Artificial Nacre with Predesigned 3D Nanofiber Network as Matrix

Advanced functional materials, v.29 no.38, 2019년, pp.1903876 -

Wang, Yunjing (College of Materials Science and Engineering, Hunan University, Changsha, 410082, China) , Xia, Shuang (Institute of Chemical Materials, China Academy of Engineering Physics, Mianyang, 621900, China) , Li, Hao (College of Materials Science and Engineering, Hunan University, Changsha, 410082, China) , Wang, Jianfeng (College of Materials Science and Engineering, Hunan University, Changsha, 410082, China)

Abstract ▼ AI-Helper

AbstractMimicking the hierarchical brick‐and‐mortar architecture of natural nacre provides great opportunities for the design and synthesis of multifunctional artificial materials. The crucial challenge to push nacre‐mimetic functional materials toward practical applications is to achieve ample ductility, toughness, and folding endurance with simultaneously maintaining high‐level functional properties. In this study, the microstructure of nacre‐mimetics is reformed through predesigning a 3D nanofiber network to replace conventional polymer matrices. A unique sol–gel–film transformation approach is developed to fabricate a graphene‐based artificial nacre containing a preforming 3D, interconnective, inhomogeneous poly(p‐phenylene benzobisoxazole) nanofiber network. The fabulous coupling of the extensive sliding of graphene nanoplatelets and intensive stretching of the 3D nanofiber network over a large scale enables the artificial nacre to display natural nacre‐like deformation behavior, achieving ultralarge strain‐to‐failure (close to 35%), unprecedented toughness (close to 50 MJ m−3), and fold endurance (no decrease in tensile properties after folding for 10 000 times or folding at increasing stress). The new levels of ductility, toughness, and folding endurance are integrated with outstanding thermal properties, including thermal conductivity (≈130 W m−1 K−1), thermal stability (520 °C) and nonflammability, rendering the lightweight nacre‐mimetics promising in flexible electronic devices, particularly for aerospace electronics.

주제어

참고문헌 (55)

H. D. Espinosa , J. E. Rim , F. Barthelat , M. J. Buehler , Prog. Mater. Sci. 2009 , 54 , 1059 .

상세보기
F. Barthelat , H. D. Espinosa , Exp. Mech. 2007 , 47 , 311 .

상세보기
J. F. Wang , Q. F. Cheng , Z. Y. Tang , Chem. Soc. Rev. 2012 , 41 , 1111 .

상세보기
H. W. Zhao , L. Guo , Adv. Mater. 2017 , 29 , 1702903 .
L. B. Mao , H. L. Gao , H. B. Yao , L. Liu , H. Cölfen , G. Liu , S. M. Chen , S. K. Li , Y. X. Yan , Y. Y. Liu , S. H. Yu , Science 2016 , 354 , 107 .

상세보기
P. Podsiadlo , A. K. Kaushik , E. M. Arruda , A. M. Waas , B. S. Shim , J. Xu , H. Nandivada , B. G. Pumplin , J. Lahann , A. Ramamoorthy , N. A. Kotov , Science 2007 , 318 , 80 .

상세보기
N. F. Zhao , M. Yang , Q. Zhao , W. W. Gao , T. Xie , H. Bai , ACS Nano 2017 , 11 , 4777 .

상세보기
A. Walther , I. Bjurhager , J. M. Malho , J. Pere , J. Ruokolainen , L. A. Berglund , O. Ikkala , Nano Lett. 2010 , 10 , 2742 .

상세보기
A. Walther , I. Bjurhager , J. M. Malho , J. Ruokolainen , L. A. Berglund , O. Ikkala , Angew. Chem., Int. Ed. 2010 , 49 , 6448 .
H. B. Yao , Z. H. Tan , H. Y. Fang , S. H. Yu , Angew. Chem., Int. Ed. 2010 , 49 , 10127 .
H. B. Yao , H. Y. Fang , X. H. Wang , S. H. Yu , Chem. Soc. Rev. 2011 , 40 , 3764 .

상세보기
S. P. Liu , J. R. Liu , Z. Xu , Y. L. Liu , P. Li , F. Guo , F. Wang , Y. J. Liu , M. C. Yang , W. W. Gao , C. Gao , ACS Nano 2018 , 12 , 11236 .
P. Podsiadlo , Z. Liu , D. Paterson , P. B. Messersmith , N. A. Kotov , Adv. Mater. 2007 , 19 , 949 .

상세보기
Y. R. Cheng , J. S. Peng , H. J. Xu , Q. F. Cheng , Adv. Funct. Mater. 2018 , 28 , 1800924 .
S. S. Gong , Q. Zhang , R. L. Wang , L. Jiang , Q. F. Cheng , J. Mater. Chem. A 2017 , 5 , 16386 .
K. Chen , X. K. Tang , Y. H. Yue , H. W. Zhao , L. Guo , ACS Nano 2016 , 10 , 4816 .

상세보기
K. Shahzadi , I. Mohsin , L. Wu , X. S. Ge , Y. J. Jiang , H. Li , X. D. Mu , ACS Nano 2017 , 11 , 325 .

상세보기
F. C. Ding , J. J. Liu , S. S. Zeng , Y. Xia , K. M. Wells , M. P. Nieh , L. Y. Sun , Sci. Adv. 2017 , 3 , e1701212 .
W. Cui , M. Z. Li , J. Y. Liu , B. Wang , C. Zhang , L. Jiang , Q. F. Cheng , ACS Nano 2014 , 8 , 9511 .

상세보기
J. Y. Woo , J. H. Oh , S. Jo , C. S. Han , ACS Nano 2019 , 13 , 4522 .

상세보기
J. F. Wang , Q. F. Cheng , L. Lin , L. F. Chen , L. Jiang , Nanoscale 2013 , 5 , 6356 .

상세보기
M. W. Möller , D. A. Kunz , T. Lunkenbein , S. Sommer , A. Nennemann , J. Breu , Adv. Mater. 2012 , 24 , 2142 .
M. A. Priolo , D. Gamboa , K. M. Holder , J. C. Grunlan , Nano Lett. 2010 , 10 , 4970 .

상세보기
X. F. Pan , H. L. Gao , Y. Lu , C. Y. Wu , Y. D. Wu , X. Y. Wang , Z. Q. Pan , L. Dong , Y. H. Song , H. P. Cong , S. H. Yu , Nat. Commun. 2018 , 9 , 2974 .

상세보기
P. Das , J. M. Malho , K. Rahimi , F. H. Schacher , B. Wang , E. D. Dan , A. Walther , Nat. Commun. 2015 , 6 , 5967 .

상세보기
B. L. Zhu , N. Jasinski , A. Benitez , M. Noack , D. Park , A. S. Goldmann , C. Barner‐Kowollik , A. Walther , Angew. Chem., Int. Ed. 2015 , 127 , 8777 .
C. N. Wu , T. Saito , S. Fujisawa , H. Fukuzumi , A. Isogai , Biomacromolecules 2012 , 13 , 1927 .

상세보기
H. Sehaqui , J. Kochumalayil , A. Liu , T. Zimmermann , L. A. Berglund , ACS Appl. Mater. Interfaces 2013 , 5 , 7613 .

상세보기
Y. C. Li , J. Schulz , S. Mannen , C. Delhom , B. Condon , S. Chang , M. Zammarano , J. C. Grunlan , ACS Nano 2010 , 4 , 3325 .

상세보기
Q. F. Cheng , M. X. Wu , M. Z. Li , L. Jiang , Z. Y. Tang , Angew. Chem., Int. Ed. 2013 , 52 , 3750 .
S. J. Wan , Y. C. Li , J. K. Mu , A. E. Aliev , S. L. Fang , N. A. Kotov , L. Jiang , Q. F. Cheng , R. H. Baughman , Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2018 , 115 , 5359 .

상세보기
M. Zhang , L. Huang , J. Chen , C. Li , G. Q. Shi , Adv. Mater. 2014 , 26 , 7588 .
Y. Y. Wen , M. M. Wu , M. Zhang , C. Li , G. Q. Shi , Adv. Mater. 2017 , 29 , 1702831 .
H. K. Zhu , H. Cao , X. Liu , M. L. Wang , X. Y. Meng , Q. Zhou , L. X. Xu , Mater. Des. 2019 , 175 , 107783 .
S. J. Wan , S. L. Fang , L. Jiang , Q. F. Cheng , R. H. Baughman , Adv. Mater. 2018 , 30 , 1802733 .
B. L. Zhu , M. Noack , R. Merindol , C. Barner‐Kowollik , A. Walther , Nano Lett. 2016 , 16 , 5176 .

상세보기
T. Hu , Y. H. Song , J. T. Di , D. Xie , C. Teng , Carbon 2018 , 140 , 596 .

상세보기
W. X. Yang , Z. Yu , T. Y. Liu , H. Rui , S. G. Chai , C. Feng , F. Qiang , ACS Sustainable Chem. Eng. 2017 , 5 , 9102 .

상세보기
Y. P. Chen , X. Hou , R. Y. Kang , Y. Liang , L. C. Guo , W. Dai , K. Nishimura , C. T. Lin , N. Jiang , J. H. Yu , J. Mater. Chem. C 2018 , 6 , 12739 .
A. Eckert , T. Rudolph , J. Q. Guo , T. Mang , A. Walther , Adv. Mater. 2018 , 30 , 1802477 .
L. Peng , Z. Xu , Z. Liu , Y. Guo , P. Li , C. Gao , Adv. Mater. 2017 , 29 , 1700589 .
A. G. Checa , J. H. E. Cartwright , W. Marc‐Georg , Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009 , 106 , 38 .

상세보기
J. D. Currey , Osteoporosis Int. 2003 , 14 , 29 .
S. Krauss , P. Fratzl , J. Seto , J. D. Currey , J. A. Estevez , S. S. Funari , H. S. Gupta , Bone 2009 , 44 , 1105 .

상세보기
J. F. Wang , Q. F. Cheng , L. Lin , L. Jiang , ACS Nano 2014 , 8 , 2739 .

상세보기
X. M. Hao , J. Zhu , X. Jiang , H. T. Wu , J. S. Qiao , W. Sun , Z. H. Wang , K. N. Sun , Nano Lett. 2016 , 16 , 2981 .

상세보기
M. Chau , S. E. Sriskandha , D. Pichugin , H. Thérien‐Aubin , D. Nykypanchuk , G. Chauve , M. Méthot , J. Bouchard , O. Gang , E. Kumacheva , Biomacromolecules 2015 , 16 , 2455 .

상세보기
J. Zhu , M. Yang , A. Emre , J. H. Bahng , L. Z. Xu , J. Yeom , B. Yeom , Y. Kim , K. Johnson , P. Green , N. A. Kotov , Angew. Chem., Int. Ed. 2017 , 56 , 11744 .
Y. X. Xu , K. X. Sheng , C. Li , G. Q. Shi , ACS Nano 2010 , 4 , 4324 .

상세보기
Q. G. Wang , J. L. Mynar , M. Yoshida , E. Lee , M. Lee , K. Okuro , K. Kinbara , T. Aida , Nature 2010 , 463 , 339 .

상세보기
Z. Q. Hu , G. M. Chen , Adv. Mater. 2014 , 26 , 5950 .
K. Haraguchi , T. Takehisa , Adv. Mater. 2002 , 14 , 1120 .

상세보기
R. Z. Wang , H. S. Gupta , Annu. Rev. Mater. Res. 2011 , 41 , 41 .

상세보기
F. Barthelat , H. Tang , P. D. Zavattieri , C. M. Li , H. D. Espinosa , J. Mech. Phys. Solids 2007 , 55 , 306 .

상세보기
H. L. Zhu , Y. Y. Li , Z. Q. Fang , J. J. Xu , F. Y. Cao , J. Y. Wan , C. Preston , B. Yang , L. B. Hu , ACS Nano 2014 , 8 , 3606 .

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

Unprecedentedly Tough, Folding‐Endurance, and Multifunctional Graphene‐Based Artificial Nacre with Predesigned 3D Nanofiber Network as Matrix

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

참고문헌 (55)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트