6月8日,浙江大學化學系唐??到淌?、劉昭明研究員團隊宣布合成出“彈性陶瓷塑料”——這種新材料,有著陶瓷般的硬度、橡膠般的彈性和塑料般的可塑性。這項成果在線刊發在國際頂級期刊《自然》上。
“彈性陶瓷塑料”是像紐扣一樣的黃色小圓塊
在傳統的認知中,無機化學和高分子化學領域中材料的制備方法是完全不同的,但2019年,唐睿康團隊提出了“無機離子寡聚體及其聚合反應”的新概念,打破了兩者界限。2021年唐??到淌凇⒄衙餮芯繂T團隊研究發現——可以通過調控無定形碳酸鈣顆粒內部的結構水含量和外部壓力來實現無定形碳酸鈣顆粒的融合,形成透明整料。當時論文評審專家認為:“這項新穎且富創新性的研究對設計新型陶瓷及陶瓷/有機復合材料具有潛在的引領意義,對提升材料力學性能有重要價值,尤其是針對熱敏感材料。”
“有機物靠共價鍵連接,無機離子化合物因離子鍵而結合,要在一個分子里面實現有機物和無機物的合一,這個媒介就很重要了?!碧祁?嫡f。課題組將有機化學中“官能團化反應”這一合成理念融入到了無機合成化學中,設計了一個無機離子寡聚體的官能團化反應,把有機功能分子引入到了“無機離子分子”中,實現了具有有機片段和無機離子片段的雜化分子合成?!霸诤Y選了很多化學反應后,我們最終選擇了無機化學中經典的酸堿反應。這種方法可以簡單快速地連接堿性離子鹽與酸性的有機分子,從而構成雜化分子。我們以碳酸鈣寡聚體和硫辛酸分子為例,通過離子片段的聚合和硫辛酸中二硫鍵的聚合反應,就可以從雜化分子‘自下而上’地形成宏觀材料?!眲⒄衙髡f。
新物質的性能與陶瓷、橡膠、塑料、金屬等對比,其在硬度、回彈、強度、形變和可加工性上都得到了高分,既有大理石級別的硬度,又有橡膠的彈性以及塑料的可塑性,還有傳統塑料沒有的特性:加熱后不會軟化。
該成果受到了論文審稿人和編輯的高度評價:“本文報道了一種全新的材料,具有陶瓷的強度和硬度,具有聚合物的變形性、柔性和彈性。這不僅會引起材料科學界的關注,也同樣會引起整個科學界的興趣,因為新材料總能打開新的可能性?!蓖凇蹲匀弧愤€配有專門的研究簡報。談及下一步工作,唐??嫡f,新分子新結構新材料,有望應用在從基礎化學到材料科學等諸多研究領域上,同時也給未來科學研究留下了更多想象的空間。
參考來源:錢江晚報、新華社、澎湃新聞
粉體圈 整理
作者:粉體圈
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