浙江大学化学系教授唐睿康团队的一项最新效果,可以敏捷在试验室里得到厘米尺度的碳酸钙晶体大块资料,并且这些碳酸钙的制备进程有很强的可塑性,可以像做塑料相同依照模具形状长成各式容貌。用这种全新办法做出来的资料具有结构接连、彻底细密的特色,在3D打印和物质修正等范畴具有广泛的使用远景。10月17日,这项研讨刊登在世界尖端期刊《Nature》)上。
“此前,在无机化学和高分子化学范畴中资料的制备办法是彻底不同的,但咱们这项效果可以说是打破了两者边界。”唐睿康解释道,他们的研讨是把传统有机聚合的办法运用在传统无机资料制备上,提出了“无机离子寡聚体及其聚合反应”的新概念,对传统学科具有必定的颠覆性。
现在试验室或工业上要组成碳酸钙这类无机物,通常会选用过饱和溶液结晶办法。但因为在结晶进程中发生的晶核许多并且很难操控,所以无法构成少数的大晶体,而是许多的细小晶体。
研讨团队首要想到了一种作用力弱且安稳可控的封端剂——三乙胺。不过,三乙胺和碳酸钙离子的彼此结合要有一个前言——氢键,而这些氢键在试验常用的水溶液中不易构成,研讨人员把碳酸钙水溶液换成了碳酸钙乙醇溶液,并参加许多三乙胺分子。经过氢键的穿针引线,三乙胺分子以快于其他碳酸根离子的速度跑向某处高浓度碳酸钙离子聚集体,阻断其与外界其他碳酸钙的联络。“这个进程有点像偷梁换柱,让三乙胺分子占有原定的钙离子方位,不让构成的碳酸钙离子持续彼此‘牵手’,然后构成无机离子寡聚体。这样,溶液就充满了许多安稳的寡聚体,经过浓缩也可以构成‘一团物质’。”
经过课题组这种新办法制作的碳酸钙是结构接连、彻底细密的,硬度等力学性能愈加挨近资料的抱负状况。碳酸钙无机寡聚体还有一个重要特性便是流动性,能做出胶状物,这样就能经过模具得到各种形状的碳酸钙资料,而曩昔以为碳酸钙这类无机矿藏因为其硬度和脆性很难完成可塑制备。这意味着碳酸钙这类无机矿藏也可以依据人们的规划经过制备办法的改造取得多种形状,这样就经过无机聚合反应战胜传统无机资料可加工性差的缺陷。
“许多矿藏资料比方大理石乃至方解石单晶的结构修正,也可以经过对应的寡聚体聚合完成。”唐睿康说,“并且,钙离子和碳酸根离子可以替换成其他阴阳离子,用于其他无机离子化合物的制作,具有很好的广泛性和通用性。更重要的是,‘无机离子寡聚体及它们的交联聚合’这一个原创的科学新概念,对现在的学科界说和了解具有必定的颠覆性,信任在未来可以引领更多新资料和资料制备开展的立异。”
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