湖南大學教授發明神秘納米紙

　　紙能包住火，還能抗電擊？一項新成果讓這成為現實。5月6日，記者從湖南大學獲悉，該校材料科學與工程學院王建鋒教授研發出了一種高端的雲母基納米紙材料，正在申請專利。一張25微米厚的薄紙片，可以抗4000V高壓電擊（通常65V就可電暈人），耐565℃的高溫，可拉長0.8倍，能廣泛應用於高壓絕緣領域。它的誕生，有望打破國內高端絕緣材料嚴重依賴進口的局面。

　　材料微米變納米

　　結構仿造“鮑魚殼”

　　絕緣材料被廣泛應用於生產生活中。無論是風扇、電視機、手機，還是飛機、高鐵，都需要電絕緣組件。隨著電動機、變壓器等電力設備向著大功率、小體積快速發展，對雲母紙、芳綸紙這種常用的電絕緣組件的耐高電壓擊穿能力、耐熱性等性能提出了越來越苛刻的要求。然而，國內高端的雲母基絕緣材料嚴重依賴於國外進口。

　　1983年出生的王建鋒教授研究仿生紙已經10年了，他研發過導電和導熱仿生紙，其中的導熱仿生紙，應用於流行電子產品，性能好，耐彎折，散熱性強。在做仿生紙的過程中，他研究了“鮑魚殼”這一神奇的構造。

　　“你看鮑魚殼，很硬，摔在地上也不容易碎，這是什麼原因？”王建鋒告訴記者，在顯微鏡下，薄薄的鮑魚殼有千萬層，一層碳酸鈣一層高分子纖維，就像砌牆用一層磚一層水泥，層層鋪疊的復合結構，使得貝殼有高拉伸強度和高韌性。

　　受此啟發，王建鋒以芳綸微米纖維和雲母為原材料，將原本頭發絲大小的芳綸微米纖維和雲母剝離分散成納米纖維和納米片，再通過溶膠—凝膠—薄膜轉換技術復合成千萬層，大面積制備出雲母基納米紙。從2017年底開始，經過近兩年的實驗，王建鋒研發的雲母基納米紙，其斷裂應變能力是目前文獻報道的所有仿貝殼薄膜材料的4至240倍，韌性是6至220倍，高電擊穿強度每毫米達164 KV，熱分解溫度達565℃，性能大大超過了國外的各種雲母基絕緣材料。相較於目前最受歡迎的美國杜邦公司生產的雲母/芳綸微米紙，在耐熱性相當的情況下，其強度是前者的5倍，斷裂應變是前者的45倍，耐電擊穿強度是前者的5.5倍。

　　2019年8月26日，王建鋒正式申請雲母基納米紙材料的專利。2020年1月1日，國際納米材料領域權威期刊《ACS Nano》發表了他的科研成果。

　　連續生產已攻關

　　雲母嘗試納米片

　　“休息了一天，其他時間都在實驗室。”剛剛過去的“五一”假期，王建鋒隻在5月1日陪5歲的女兒玩了一天，在家門口坐滑梯和玩籃球。

　　王建鋒帶了2個碩士研究生和1個博士研究生。從2017年底項目啟動，到2019年8月26日正式申請專利，學生們每周6天，都是早上8時30分到實驗室，晚上10時30分才離開，王建鋒自己更是沒有休息日。可現在學校還沒開學，學生們都來不了實驗室。

　　這種高端的雲母基納米紙發明后，原來一次隻能做一張，為讓它的工業化生產成為可能，王建鋒團隊自行設計加工了一套裝置，經過半年的實驗室調整工藝，終於可以像生產卷紙一樣，可連續制備出雲母基納米帶。

　　現在，王建鋒團隊正在攻關的是把天然的雲母礦剝離成雲母納米片，因為原來做實驗用的合成雲母是從日本進口的，價格高。如果解決了這個問題，這種神奇的納米紙將降低成本，造福國內企業。（記者 易禹琳 通訊員 李妍蓉）