中间为唐睿康教授
浙江大学化学系唐睿康教授团队研发出一种制备强可塑性碳酸钙的方法，碳酸钙可以像塑料一样按照模具的形状塑形。经该方法做出的材料具备结构连续、完全致密的特点，在工业和生物修复、3D打印等领域具有广泛的应用前景。

图1.碳酸钙寡聚体通过聚合、交联实现块体材料的生长。
据了解，该项研究于10月17日刊登于《自然》杂志。
碳酸钙俗称石灰石，存在于多种岩石内，是重要的建筑材料，也是动物骨骼、外壳的主要成分。高品质的碳酸钙单晶是制造天文用的太阳黑子仪、微距仪的重要材料。但此前实验室、工业领域人工制备碳酸钙时，往往只能得到微米大小的白色粉末，很难形成大块材料。
唐睿康介绍，浙大团队突破性地提出了“无机离子寡聚体及其聚合反应”这一概念，将有机聚合方法运用于传统无机材料的制备上，可以制造出各种形状的大块碳酸钙整体材料甚至是单晶，以类似塑料的方式进行聚合生长。

图2.浓缩后的封端的碳酸钙寡聚体实物图，产物呈现胶状特征（右上角是理论模拟得到的封端的寡聚体结构）。

图3.碳酸钙寡聚体逐步链增长过程，证实三乙胺减少能发生聚合/交联过程。
“传统的材料制备就像做雕塑，需要先有一块大石头，工匠一点点切割塑形。”唐睿康解释，“而通过这项技术，现在就好像拥有了模子，只需要将材料浇铸，等待成型。”

图4. 传统方法得到的碳酸钙粉末（左图）和通过碳酸钙寡聚体交联后得到的块体碳酸钙（右图）。下方四个物质是通过本论文策略得到的其他无机块体材料，从左至右分别是磷酸钙、硫酸钙、磷酸铜、磷酸锰。

图5.自然界石头和碳酸钙寡聚体交联得到的碳酸钙材料对比图。
研究人员介绍，通过新方式制造的碳酸钙硬度和力学性能可以更加接近材料的理想状态。同时，这种材料还具备流动性，能做出胶状物，这意味着碳酸钙这类具较高硬度和脆性的无机矿物，也能根据不同设计呈现出多样性状，克服了传统无机材料可加工性差的缺点。

图6.碳酸钙寡聚体在多尺度下具有形状可控的特性，用于无机材料的制造。
在实验中，研究团队成功地用可塑性碳酸钙对方解石损伤进行了修复。方解石是一种制作光学棱镜的材料，这种晶体的表面容易损伤，一个小小的凹坑都会影响观测精度，但由于修复难度大，一旦刮擦就意味着报废。研究人员在实验中将碳酸钙寡聚体涂抹在受损的方解石晶体上，得到了与原有单晶完全一致的结构。

图7. 单晶方解石（一种碳酸钙物相）的部分修复示意图。示意图上方为对应方解石表面的光学显微镜观察结果。最右图为修复处的截面图。
“这意味着很多矿物材料的结构修复可以类似的方式得以实现。”唐睿康说， 同样，在3D打印领域，从前只能“打印”有机物，而通过离子寡聚体的原理，无机物也可以被“打印”，比如不久的将来，石头也可能真正实现3D打印。
文字来源：新华社
图片来源：浙江大学公众号
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