6月25日，science以“Pressure-driven fusion of amorphous particle sinto integrated monoliths”（非晶態粒子的壓力驅動聚變）為題發表了浙江大學化學系唐?？到淌趫F隊與劉昭明研究員團隊合作最新研究發現——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。論文地址：DOI:10.1126/science.abg1915

相比彈性大、可塑性強的有機材料，如碳酸鈣一類的無機化合物硬且脆、制備成塊體材料難度較大。無定形碳酸鈣就是如此，它對加熱也很敏感，將起始納米顆粒壓實太多往往會導致結晶；再比如陶瓷是在1000攝氏度左右的高溫下燒制成的，但顆粒之間仍然有空隙，內部結構并未融合，最終會影響材料的機械性能。

2019年，唐睿康團隊曾發布一項成果——“無機離子聚合”，實現了實驗室內厘米尺寸的碳酸鈣晶體材料的快速制備，并且可以像做塑料一樣按照模具形狀進行制備。該項研究過程中，團隊成員注意到——無定形碳酸鈣顆粒在壓制過程中，顆粒邊界漸漸消失，最后完全融合為一體。

本次研究中，論文第一作者、浙大化學系博士生慕昭與孔康任通過實驗發現，如果水分子能保持在一個合適的量（一個碳酸鈣分子對應0.2—1.1個水分子），再施加0.6-3.0GPa的壓力，就能在碳酸鈣內部形成動態水通道，促進碳酸根離子與鈣離子的重新“站隊”，加速混合，最終實現無定形顆粒的融合，成功構建了具有連續結構的碳酸鈣塊體材料。據介紹，按照研究團隊的制備方式做出來的碳酸鈣塊狀材料具有連續結構，其光學透過性和機械性能俱佳，硬度為2.739GPa，彈性模量為49.672GPa，其性能優于大多數的水泥基塊體材料，與方解石單晶的性能相近。

左上：水團簇的示意圖，水團簇內部有由水分子所形成的水通道（深紫色）；右上：塊體材料機械性能的比較，插圖是未融合與完全融合的顆粒形成的塊體材料的光學透過性比較；

下圖：隨著壓力增大，顆粒逐漸從不融合向完全融合轉變的SEM圖片。

“2019年那項研究是從零開始合成碳酸鈣晶體大塊材料。本次研究的是如何把已有的碳酸鈣粉末材料變成大塊材料，好比把小石頭融合成一塊大石頭。二者殊途同歸?！碧祁？当硎尽！笆^是剛性的，水是柔性的，當石頭內部含有適量的結構水，在壓力下這種石頭就像橡皮泥，受擠壓時發生融合現象?！眲⒄衙鹘忉尩?。

研究團隊進一步實驗發現，此類融合現象適用于多種無機離子化合物。“除了水分子以外，其他離子也可以作為添加劑加進去，添加劑會影響碳酸鈣的流動性和融合性。這就充分展示了提高固態材料流動性的潛在方法，為固體材料的融合提出了新的認知，有望使固態無機材料在常溫下也可以具有類似液體的性質。”

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?！?/span>

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