如何纳cx料组装成宏观度体材料ƈ保持其纳c_度的独特性能Q是U米材料获得实际应用的关键，也是目前面(f)的重要挑战之一。将U米材料l装成宏观尺度体材料可实现许多新的且单个U米颗粒所不具备的性质Q如光学、磁学、电(sh)学及(qing)d传导性能{?
?: 固态培d-气溶胶生物合成法C意图?
QaQ自动发酵反应器C意图，I气压羃泵中的高压气体通过自动控制pȝ控制Q到辑֏应器端雑喷头后，液体培d与纳c_元分散液雑l气溶胶Q原位实时沉U到U米U维素合成界面。（b-dQ纳c纤l素与零l_(d)bQ、一l_(d)cQ、二l_(d)dQ纳cx料原位同步复合示意图?
q日Q中国科大俞书宏教授领导的研I团队发展了一U通用的生物合成方法——固态基?气溶胶生物合成法。研Ih员通过传l木醋杆菌液态发酵基底替换ؓ(f)固态，E_了微生物合成的纳c纤l素的界面，通过原位实时E序化沉U纳c_元气溶胶Q实C原位生长的纳c纤l素与不同纳c_元的均匀复合Q首ơ成功制备了一pdU米l构单元含量可控、Ş状规则的宏观度大块l菌U维素纳c_合材料。相对于传统料法，该生物合成过E完整地保留了细菌纤l素的三l纳c网l结构。所制备的复合材料块材保留了其纳c_元纳c_度优良性能的同Ӟ且具有更Z异的力学强度。研I论文以“A general aerosol-assisted biosynthesis of functional bulk nanocomposites”ؓ(f)题发表于《国家科学评论》上QNatl. Sci. Rev. 2019, DOI: 10.1093/nsr/nwy1444Q。论文作者ؓ(f)博士生管庆方?qing)本U生韩子盟等?
研究表明Q这U固态基?气溶胶生物合成法是一U通用的方法，可制备一pd׃同纳cx料与l菌U维素宏观复合块材，包括零维Q?DQ纳c_元（二氧化硅U米球、四氧化三铁微球、炭黑颗_等Q，一l_(d)1DQ纳c_元（纳c管、硅酔RU米Uѝ碳化硅U等Q，二维Q?DQ纳c_元（氮化纳c片、氧化石墨烯、纳c粘土片{）(j)。在所制备的块材中Q纳cx料含量在0~85 wt%范围内可调，而且微观上纳cx料均匀地分布在宏观度的三l纳c纤l素块材|络中?
?Q碳U米?l菌U维素复合材料Ş貌及(qing)性能?
Qa-cQ碳U米?l菌U维素复合材料扫描电(sh)镜照片，在不同尺度下Q碳U米与U米U维素均匀~绕分布。（dQ复合材料的大规模制备（800×800×0.8 mm3Q。（e, fQ复合材料气凝胶QeQ、薄膜（fQ的纳c管含量与电(sh)导率关系曲线Q插图ؓ(f)数码照片。（gQ复合材料薄膜与文献报道的同cL料强度与?sh)导率对比。（h, iQ生物合成法制备的复合材料薄膜与料法样品的强度与模量对比?
所制备的块材很好地保留了其U米单元U米度的优良性能。其中，纳c管/l菌U维素复合材料薄膜的导电(sh)性与力学强度l合性能优于以往报道的所有同cL料。此外，在保持高强度的同Ӟq种复合材料薄膜的电(sh)屏蔽性能也优于已报道同类材料。这U常温常压下的微生物发酵q程不涉?qing)用Q何有机溶剂，也不产生M有害物质排放Q具有环境友好、成本低{优ѝ特别是q种新的固态基?气溶胶生物合成法可灵zd与目前食品工业细菌纤l素生工艺相结合，有望实现上述高性能复合材料块材的工业化生。这cȝc_合材料具有广阔的应用前景?
该项研究受到国家自然U学基金委创新研I群体、国家自然科学基金重炚w目、中国科学院前沿U学重点研究目、中国科学院U米U学卓越创新中心、合肥大U学中心卓越用户基金的资助?
