【48812】弹性陶瓷塑料：资料界的“五边形兵士”

时间: 2024-07-23 11:34:41 |   作者: 树脂拉链系列

　　橡胶、陶瓷、塑料是三种性质不同的资料。如果把橡胶的高弹、陶瓷的坚固、塑料的可塑功能结合起来，会构成一种什么样的新资料呢?这种看似天马行空的主意，现在却变成了实际——浙江大学化学系唐睿康教授、刘昭明研讨员团队协作发明晰一种新物质，完成了硬度与弹性在同一物质中的“兼容”，一同还能像塑料那样具有杰出的可加工性。研讨团队将该资料“命名”为弹性陶瓷塑料。6月8日，该研讨效果刊发在期刊《天然》上。

　　据唐睿康介绍，弹性陶瓷塑料看上去像一块坚固通明的塑料，其根本结构单元是一种有机共价和无机离子的杂化分子。该资料因具有类陶瓷的强度与硬度、类塑料的可塑性与循环性，兼具类橡胶的形变才能这五种悬殊的性质，被誉为资料界的“五边形兵士”。

　　该效果遭到了审稿人的高度评价：“这是一种全新的资料，不只会引起资料科学界的重视，也相同会引起整个科学界的爱好。”

　　唐睿康标明，从化学分子的层面来看，这种新式的弹性陶瓷塑料是由一种名为有机—无机/共价—离子杂化分子所组成。这些分子可以在资料内部构建出共价网络和离子网络彼此穿插的双网络结构。其间，离子网络充任陶瓷的人物，可使得资料坚固、不形变；而共价网络的存在赋予资料弹力，不只供给了缓冲，还能使得资料在遭到压力往后恢复原状。杂化分子作为不同网络的链接点使它们可以彼此协同，其间网络中的共价键和离子键具有可逆的操控性，赋予资料类塑料的重复加工性。

　　这种特别的杂化结构还赋予了弹性陶瓷塑料阻燃和过滤紫外线的才能。研讨标明，有机—无机系统在分子标准的杂化可以赋予新资料新的功能，有助于未来发现更多的新资料。

　　“虽然化学研讨者们一直在推进着有机化学和无机化学的穿插交融，但在分子层面上能将传统的有机物与无机离子化合物结合却是一个应战。”唐睿康解说说。以弹性陶瓷塑料为例，塑料是典型的高分子化合物，它的制备是根据共价键的链增长;碳酸钙作为离子化合物，是根据离子的静电堆积而构成的。因为化学键的不同，它们在分子层面的结合在曩昔是没办法幻想的。

　　早在2019年，唐睿康团队在资料制备进程中就跨过了这道高分子化学与无机化学的鸿沟，提出“无机离子聚合与交联”新概念，完成了“用做塑料的办法组成无机资料”。在该研讨中，他们取得一种有结构的无机离子团簇并将其命名为“无机离子寡聚体”。这种结构可以像高分子化学中的单体相同进行彼此聚合与交联。而所取得的碳酸钙无机离子寡聚体也便是此次弹性陶瓷塑料研讨作业中杂化分子的无机片段。

　　在此根底上，团队又开端寻觅组成杂化分子的“另一半”。“课题组打开针对无机离子寡聚体的官能团化反响路途，将硫辛酸有机分子结合在无机碳酸钙离子化合物分子上，组成了全新的有机—无机/共价—离子的杂化分子。”唐睿康说。

　　为了证明硫辛酸与碳酸钙结合构成了杂化分子而不是简略的混合物，团队又进行更有应战性的表征作业。“以往没有对此类新式杂化分子的检测办法，咱们自动开展并树立新办法。在仪器专家和试验技能人员的协助下，团队用质谱分析证明了杂化分子的存在。咱们还在冷冻电镜下观察到资料内部中的有机、无机两个片段及其所构建的双网络结构。”唐睿康介绍。

　　唐睿康标明，当一类新资料出现时，就十分有可能对人类日子以及未来科技开展发生深远的影响。当然，作为根底研讨，最重要的是供给一种新概念、新办法、新策略。

　　“根底研讨仅仅撬开了门缝，要想沿着全链条立异的路途走下去，仍是需求技能转化研讨和工业应用研讨团队的跟进与尽力。”唐睿康说，环绕国家战略打开根底研讨是拓荒新赛道的重要办法。根底研讨效果确保了起跑线上的抢先，但这对占有科研立异的制高点是不行的。

　　唐睿康也介绍了团队的其他根底研讨方向，如仿生物矿化完成无机资料可塑制备、人工细胞器等一系列充溢奇思妙想的根底研讨。他标明，这些先进的研讨方向，需求各范畴研讨者一同尽力，将“点打破”变成“面打破”，从而构建出“系统打破”、谋福于社会的立异生态。（中国化工报 杨艺）