Una estrategia de ensamblaje forzado para películas de nanoarcillas naturales de alta resistencia

El desarrollo de materiales de alto rendimiento a partir de materiales naturales existentes es muy deseable debido a su respeto por el medio ambiente y su bajo coste; La nanoarcilla bidimensional exfoliada a partir de minerales de silicato en capas es un buen bloque de construcción para construir ensamblajes macroscópicos multicapa para lograr altas propiedades mecánicas y funcionales. Sin embargo, los esfuerzos se vieron frustrados por la transferencia de tensión insuficiente entre las nanoláminas y la desalineación de las nanoláminas provocada por las fuerzas capilares durante el ensamblaje espontáneo basado en una solución, lo que degradó la resistencia mecánica de los materiales a base de arcilla. Aquí, se desarrolla una estrategia de ensamblaje restringida, implementada mediante el estiramiento en el plano de una red robusta de nanoarcilla hidratada con enlaces iónicos y de hidrógeno para ajustar la topografía 2D de las nanoláminas dentro de una película de nanoarcilla multicapa. El estiramiento en el plano supera la fuerza capilar durante la eliminación del agua y, por lo tanto, restringe la transición conformacional de las nanoláminas de casi planas a arrugadas, lo que da como resultado una nanoestructura multicapa altamente alineada con hidrógeno sinérgico y enlaces iónicos. Se ha demostrado que los enlaces iónicos y de hidrógeno entre las nanoláminas y la expansión conformacional de las nanoláminas producen un refuerzo mecánico profundo. La resistencia a la tracción y el módulo de la película de nanoarcilla natural alcanzan hasta 429,0 MPa y 43,8 GPa, superando a las contrapartes fabricadas por ensamblaje espontáneo normal. Además, la película de nanoarcilla natural muestra una función de aislamiento térmico mejorada y una buena incombustibilidad, lo que amplía su potencial para aplicaciones realistas.