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我国学者在无机材料合成领域取得重要进展
2019年10月24日    作者: 付雪峰 张国俊 张艳 陈拥军    发布 : 化学科学部

在国家自然科学基金项目(批准号:21625105、21805241)的资助下,浙江大学化学系唐睿康教授的团队在无机材料合成方法上取得了重要突破,提出了无机离子聚合反应的新概念,利用无机离子寡聚体的聚合与交联实现复杂形貌材料的连续结构制备。相关成果以“Crosslinking ionic oligomers as conformable precursors to calcium carbonate”(以离子寡聚体为前体交联制备碳酸钙)为题发表在2019年10月17日在Nature(《自然》)。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1645-x

无机材料合成一般遵循“成核与晶体生长理论”,往往得到微米尺度粉末颗粒。高分子合成则通过聚合与交联获得便于加工的材料。该团队借鉴高分子聚合的概念指导无机材料制备,即制备无机离子寡聚体,并通过控制其聚合交联,实现“像制造塑料一样制造无机材料”。

该团队以三乙胺为封端剂,与碳酸根形成氢键,在乙醇溶液中制备了尺寸(n)可调的呈线状结构的碳酸钙寡聚体((CaCO3)n)。移除封端剂三乙胺后,碳酸钙寡聚体发生聚合与交联反应,生成结构连续的大块碳酸钙材料;随后,在适当结晶条件下,进一步聚合,最后演变为方解石单晶。碳酸钙寡聚体具有流动性,可实现单晶材料的修复,生物海胆刺和牙釉质的再生等,有望用于复杂结构无机材料的可塑制备,为无机材料的3D打印提供了新的思路。

该项研究促进了无机化学与高分子化学的融合,为材料制备提供了一条新途径。

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图a.碳酸钙寡聚体;b.同步辐射光源X射线小角散射数据模拟得到的一种寡聚体形貌;c.碳酸钙寡聚体的聚合过程;d.无机离子寡聚体用于晶体材料的可塑制备与修复;e.通过无机离子聚合实现晶体材料内部结构的连续性与完整性。

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