6月8日，浙江大學(xué)化學(xué)系唐睿康教授、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(fā)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(tǒng)的認(rèn)知中，無機化學(xué)和高分子化學(xué)領(lǐng)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(yīng)”的新概念，打破了兩者界限。2021年唐睿康教授、劉昭明研究員團隊研究發(fā)現(xiàn)——可以通過調(diào)控?zé)o定形碳酸鈣顆粒內(nèi)部的結(jié)構(gòu)水含量和外部壓力來實現(xiàn)無定形碳酸鈣顆粒的融合，形成透明整料。當(dāng)時論文評審專家認(rèn)為：“這項新穎且富創(chuàng)新性的研究對設(shè)計新型陶瓷及陶瓷/有機復(fù)合材料具有潛在的引領(lǐng)意義，對提升材料力學(xué)性能有重要價值，尤其是針對熱敏感材料。”

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“有機物靠共價鍵連接，無機離子化合物因離子鍵而結(jié)合，要在一個分子里面實現(xiàn)有機物和無機物的合一，這個媒介就很重要了。”唐睿康說。課題組將有機化學(xué)中“官能團化反應(yīng)”這一合成理念融入到了無機合成化學(xué)中，設(shè)計了一個無機離子寡聚體的官能團化反應(yīng)，把有機功能分子引入到了“無機離子分子”中，實現(xiàn)了具有有機片段和無機離子片段的雜化分子合成。“在篩選了很多化學(xué)反應(yīng)后，我們最終選擇了無機化學(xué)中經(jīng)典的酸堿反應(yīng)。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(gòu)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(yīng)，就可以從雜化分子‘自下而上’地形成宏觀材料。”劉昭明說。

新物質(zhì)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(tǒng)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(xué)界的關(guān)注，也同樣會引起整個科學(xué)界的興趣，因為新材料總能打開新的可能性。”同期《自然》還配有專門的研究簡報。談及下一步工作，唐睿康說，新分子新結(jié)構(gòu)新材料，有望應(yīng)用在從基礎(chǔ)化學(xué)到材料科學(xué)等諸多研究領(lǐng)域上，同時也給未來科學(xué)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

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