很多高科技領域用到的技術，其原理往往在生活都能找到。比如說下圖中的“砌墻”，每個人都不會陌生，通過將磚頭及水泥以有規律的方式一層又一層地重新組合，就能砌成可遮風擋雨的新房子。

在材料學界，科學家們巧妙地將這個概念運用到了研發工作中，將材料想象成縮小至納米級別的“磚頭”，然后以類似砌墻的方式一層又一層地將納米材料重疊在一起，完成新的構建。在英文里，類似這種操作的技術被稱為layer-by-layer（LBL），也就是層層疊疊的意思。

“層層疊疊”組合有啥優勢？

在這里，小編先舉個自然界的例子——鮑魚殼。鮑魚殼是典型的層狀材料，在顯微鏡下觀察能發現薄薄的殼其實有千萬層，一層碳酸鈣一層高分子纖維，就像砌墻或千層糕一樣，這使得鮑魚殼有高拉伸強度和高韌性，即使摔在地上也不容易碎。

鮑魚殼切片的彩色增強掃描電子顯微照片

在材料界，對LBL的研究其實很早就開始了，比如說美國密歇根大學的Nicholas A. Kotov在多年前就用這種砌墻方式把PVA聚合物和蒙脫土（片狀材料，厚度在納米尺度）交替疊加起來形成薄膜——具體原理是讓無機物納米片或者碳管表面帶上和聚合物電解質相反的電荷，然后用提拉或者旋涂工藝交替涂成厚膜。最終獲得的復合材料，其拉伸強度增加一個數量級，拉伸模量提高兩個數量級，聚合物的剛性變得和普通陶瓷相似了。

圖片來源：NAK

在國內，最近也有一項類似“砌磚”的新成果出現，那就是湖南大學材料科學與工程學院的王建鋒教授所研發的云母基納米紙。他受鮑魚殼的啟發，以芳綸微米纖維和云母為原材料，通過將原本頭發絲大小的芳綸微米纖維和云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，大面積制備出云母基納米紙。據悉，這種納米紙僅需要25微米厚，就可抗4000V高壓電擊且耐565℃的高溫，可拉長0.8倍，在高壓絕緣領域有絕佳的應用前景。

采用溶膠-凝膠-薄膜轉換技術制備大面積云母基納米紙

目前這種“砌磚術”在電子、醫藥、生物等領域已有所應用，被譽為是最有前途的表面可控制備和改性技術。小編認為，這種工藝最大優勢就在于它適用的材料相當廣泛（包括聚離子、金屬、陶瓷、納米顆粒和生物分子），可通過組裝各種基元和超分子來調節材料的結構和性質，相信在將來它還會有更多的相關新產品問世，造福于社會。

粉體圈 河西