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浙大學者發明無機材料制備新方法

牙齒也能自我修復

發布時間:2019-10-17來源:浙江日報作者:曾福泉 柯溢能 吳雅蘭1

    往一顆牙齒上滴兩滴新發明的仿生修補液,牙釉質表面就會在48小時內“生長”出性能良好的修復層,且與原有牙齒無縫連結,渾然一體——浙江大學化學系唐睿康教授實驗室里日前誕生的這項“黑科技”,創造了可能是迄今為止最好的牙釉質修復材料。

  這種神奇修補液是怎么制成的?10月17日出版的最新一期國際期刊《自然》將發表唐睿康團隊的論文,介紹這種顛覆性的制備傳統無機材料的方法。不僅牙釉質的主要成分磷酸鈣可以在溶液中快速“聚合”,用途廣泛的碳酸鈣(即大理石)也能如此制備。《自然》評審專家表示,該方法或將為材料合成翻開新的篇章。

  “此前,無機化學和高分子化學兩個領域制備材料的方法完全不同。我們的研究首次打破了兩者界限,像制造塑料那樣制造出石頭、骨骼、牙齒……”唐睿康說,“塑料的一個顯著好處就是可塑性強,能按照模具形狀‘長’成各種模樣。比如3D打印常用塑料做材料,沒有拿石頭打印的。現在,石頭也能成為3D打印的‘墨水’。”科研團隊把用新方法制造出的無機材料稱為無機離子寡聚體。

  這種新制備方法的關鍵是找到合適的封端劑,使其在材料形成過程中發揮巧妙的調控作用。論文第一作者劉昭明博士說,通過用理論計算來指導實驗,科研團隊很快找到了理想的封端劑——三乙胺。利用上海同步輻射裝置和浙大高分辨電子顯微鏡,科研團隊做了大量實驗,清楚觀察描繪了無機材料在三乙胺幫助下形成寡聚體的過程。


 結構連續、完全致密、可塑性強的無機材料在工業和生物修復領域有著廣泛應用前景。碳酸鈣的一種晶體形式方解石,是制作光學棱鏡的重要材料。這種晶體表面容易受損,一個小小的凹坑都會影響觀測精度。“這些不規則的細小刮痕過去無法被完美修復,一出現往往就意味著鏡片報廢。現在不同了。”唐睿康說,科研團隊把碳酸鈣寡聚體涂在受損的方解石晶體上,新“生長”出的材料與原有單晶結構完全一致,絲毫不影響光學性能。

  唐睿康表示,“無機離子寡聚體及它們的交聯聚合”是一個原創的科學新概念,有望在未來引領更多新材料的發現和材料制備方法的創新。


《浙江日報》2019年10月17日頭版




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