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中國科學技術大學俞書宏教授研究團隊采用一種新型生物合成法首次制備出系列宏觀尺度功能納米復合材料，該創新成果近日在線發表于《國家科學評論》。該方法可與目前食品工業細菌纖維素生產工藝靈活結合，有望實現高性能納米復合材料塊材的工業化生產，具有廣闊的應用前景。

 　　該研究團隊發展的的生物合成方法是固態基底—氣溶膠生物合成法。該方法通過將傳統木醋桿菌液態發酵基底替換為固態，穩定了微生物合成納米纖維素的界面，并通過程序化控制，在納米纖維素生長界面上沉積不同納米單元，實現納米纖維素與納米單元均勻復合，首次成功制備出一系列納米結構單元含量可控、形狀規則的宏觀尺度大塊細菌纖維素納米復合材料。與傳統漿料法相比，該生物合成過程完整地保留了細菌纖維素的三維納米網絡結構，所制備的復合材料在保留其納米單元納米尺度優良性能的同時，具有更優異的力學強度。

 　　研究表明，這種合成法是一種通用方法，可制備一系列由不同納米材料與細菌纖維素組成的宏觀復合塊材，包括零維納米單元（二氧化硅納米球、四氧化三鐵微球、炭黑顆粒等）、一維納米單元（碳納米管、硅酸鈣納米線、碳化硅線等）、二維納米單元（氮化硼納米片、氧化石墨烯、納米黏土片等）。在所制備的塊材中，納米材料含量重量比在0~85%范圍內可調，而且微觀納米材料可均勻地分布在宏觀尺度的三維納米纖維素塊材網絡中。

 　　據介紹，運用這種方法制備的塊材能很好保留其納米單元納米尺度的優良性能。其中，所制備的碳納米管/細菌纖維素復合材料薄膜的導電性與力學強度綜合性能優于以往報道的所有同類材料。在保持高強度的同時，這種復合材料薄膜的電磁屏蔽性能也優于已報道的同類材料。此外，這種常溫常壓下的微生物發酵過程不使用任何有機溶劑，也不產生和排放任何有害物質，具有環境友好、成本低等優勢。

 　　納米材料具有許多優異性能，將納米材料組裝成宏觀尺度體材料可實現微觀性能向宏觀的“集成”，并具有單個納米顆粒所不具備的性質，如光學、磁學、電學及離子傳導性能等。但如何將納米材料組裝成宏觀尺度體材料并保持其納米尺度的獨特性能，是納米材料獲得實際應用的關鍵，也是目前面臨的重要挑戰之一。