6月25日浙江大学再发Science

沙漠之狐2020

2021年6月25日，浙江大学再次发表Science，化学系唐睿康教授和刘昭明研究员在无机材料制备方面取得重要突破。无机材料，特别是矿物和陶瓷，在现代社会中发挥着重要作用，但其大块材料的制造是一项巨大的挑战。在实践中，许多无机材料以粉末形式生产，然后通过压榨和烧结进行固化。然而，通过烧结处理，粒子之间的传质往往不充分，在散装材料中无法实现完整的粒子融合，粒子边界保持不变。由于内部不连续性，烧结无机体的性质并不理想，特别是在机械强度方面。在自然界中，生物体（例如海胆和球菌体）可以产生具有柔性形态的连续结构的无机骨架。因此，这些无机骨架因其结构集成而优于人工骨架。越来越多的证据表明，这些生物体使用非晶粒子作为前体，通过粒子-粒子融合产生骨骼。然而，以前许多使用非晶矿物相（如非晶碳酸钙（ACC）和非晶磷酸钙）的尝试都表明，外部压力经常诱导非晶粒子结晶，而不是粒子-粒子融合。这些无定形矿物相含有丰富的水，这会导致压力下中间非晶相的溶解和再结晶。浙江大学团队通过控制非晶前体和外部压力（P）中的含水量（n），作者可以实现生物矿化样颗粒融合，这是继非晶相中压力驱动下的非晶态流体通道传质之后的发现。通过将ACC作为典型的无定形前体，作者实验演示了ACC颗粒完全融合的控制，从而形成透明的碳酸钙整体。块体具有最佳机械强度，硬度（H）为2.739 GPa，杨氏模量（E）为49.672 GPa；这些值优于普通水泥材料，几乎达到单晶方解石的性能。原文链接：Pressure-driven fusion of amorphous particles into integrated monoliths. Science 372 (6549), 1466-1470.https://science.sciencemag.org/content/372/6549/1466