浙大團隊 Nature 研究發現無機材料有望像塑料製品一樣整體成型，是怎樣的突破？有哪些應用前景？
將一杯濃鹽水持續加熱蒸發，過一會兒就會陸續出現晶瑩的小顆粒——這是我們熟悉的無機物結晶過程。浙江大學化學系唐睿康教授團隊在嘗試「暫停」這類結晶過程時，「截獲」到一種特別的最初產物——無機離子寡聚體。神奇的是，寡聚體能像高分子材料一樣交聯聚合起來，進而能形成連續的、大塊的無機材料。這意味著，無機材料有望像塑料製品一樣整體成型，並變化出各種複雜造型。
研究團隊還嘗試用這一方法成功修復了碳酸鈣單晶、海膽刺和人體牙釉質等無機材料。學界認為，這一方法創造了「無機離子聚合」這類新型的反應體系，跨越了無機化學與高分子化學的分界，預示著無機材料將以嶄新的結構與性能走進人類生活。
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10 月 17 日 Nature 論文 Crosslinking ionic oligomers as conformable precursors to calcium carbonate
太長不看地解釋一下這個文章，就是這個課題組發現了一種用有機配體抑制礦物的交聯和陳化，從而實現了利用無機寡聚物為前體的，任意形狀的礦物質的合成。
換句話說，這是什麼啊同志們，無機界的PDMS啊！！
這工作，太牛逼了。一篇這個，頂一百三十八篇那種納米這個納米那個還有什麼XXF啊XX烯啊XX電池啊XX催化劑啊XX電極的水文。
牛逼！
大家好像都比較欣賞這個文章裏修牙的那個實驗，但其實更牛逼的是做海膽的那個實驗。
給大家安利一下海膽。大家可以瞭解一下海膽的結構有多厲害：在接近常溫常壓的生理條件下，海膽硬是能把自己每一根刺長成有特殊結構的單晶碳酸鈣。單晶啊！！
在無機物製造這個領域咱們以前有水泥，而且水泥這玩意兒除了建築類的還有骨科水泥，牙科水泥等等一個大家族。但水泥這個玩意兒我們也知道，雖然技術成熟性質穩定強度夠高，但是畢竟晶體結構沒法控制。這回好了，這個文章連海膽都敢修。完全填補了無機非金屬製造的一個超大空缺。
吹爆！
首先，所述「無機材料有望像塑料製品一樣整體成型，並變化出各種複雜造型」具有3D列印無機基材的啟示，即該成果在3D列印領域有前景。
其次，該成果在均質激光材料具有前景。
我的第一反應是這個技術發展好了有可能用來造色譜柱。
2019-10-18
目前實驗室或工業上要合成碳酸鈣這類無機物，通常會採用過飽和溶液結晶方法。一般認為在溶液中某處高濃度離子的位點上，原本分散的鈣離子和碳酸根離子會相互「交聯，crosslinking」，通過離子鍵迅速聚集在一起，形成納米尺寸的晶核，然後周圍的離子再逐步從溶液中「跑」到晶核表面實現晶體生長。但由於在這個過程中產生的晶核很多並且很難控制，所以無法形成少量的大晶體，而是大量的微小晶體。
反觀，在高分子塑料的製備過程中，也會出現類似的情形，當「一團物質」形成後，各個分子先各自就位然後一起相互交聯構建出大塊材料。那為什麼我們很容易地就調控塑料的形成過程呢？這就是「封端劑，blocking agent」在發揮作用了，它會先搶佔分子用於相互連接的位置，這就好比給分子暫時套上了「暫停鍵」，先阻止它們的相互「交聯」。這個戴上暫停鍵的物質被稱為「單體」或「寡聚體，oligomer」。而這些單體或寡聚體可以被人為濃縮後，先形成材料的雛形後再通過去除暫停鍵，來控制單體或寡聚體一起相互交聯變成大塊物質，也就是我們常說用於塑料製備的高分子聚合反應。
那能不能將高分子化學製備方式應用到無機製備中來呢？由於離子鍵太強，科學家曾經嘗試過用高分子作為封端劑，結果發現其穩定性太高了，由於這些高分子與碳酸鈣離子的作用力太強了，這個暫停鍵套上去後就脫不下來了，不能製備出無機材料，只能說是一類有機分子與無機分子的複合物，得不到純無機物。劉昭明首先提出是否可以找到一種作用力弱一點，但又穩定可控的封端劑作為無機離子反應的暫停鍵呢？他想到了易揮發、毒性小的「三乙胺，Triethylamine」。不過，三乙胺和碳酸鈣離子的相互結合要有一個媒介——氫鍵，而這些氫鍵在實驗常用的水溶液中不易形成，他把碳酸鈣水溶液換成了碳酸鈣乙醇溶液，並加入大量三乙胺分子。通過氫鍵的牽線搭橋，三乙胺分子以快於其他碳酸根離子的速度跑向某處高濃度碳酸鈣離子聚集體，搶先佔領它們繼續聚集或長大的有利位置，阻斷它與外界其他碳酸鈣的聯繫。這個過程有點像移花接木，讓三乙胺分子佔據原定的鈣離子位置，這樣就不讓形成的碳酸鈣離子繼續相互「交聯」，從而形成「無機離子寡聚體，inorganic ionic oligomer」。幾乎一瞬間，溶液就充滿了大量穩定的寡聚體，通過濃縮也可以形成一團物質。接下來的一步，就是如何再去除三乙胺分子，實現寡聚體的聚合交聯了，因為三乙胺易揮發，只要晾乾，它就隨著乙醇一起揮發走了。所以寡聚體與寡聚體直接聚合相連，只需在濃縮寡聚體後晾乾，即可像塑料類似的方式進行聚合生長。
碳酸鈣無機寡聚體還有一個重要特性就是流動性，能做出膠狀物，這樣就能通過模具得到各種形狀的碳酸鈣材料，而過去認為碳酸鈣這類無機礦物由於其硬度和脆性很難實現可塑製備。這也意味著碳酸鈣這類無機礦物也可以根據人們的設計通過製備方法的革新獲得形式多樣的形狀，這樣就通過無機聚合反應克服了傳統無機材料可加工性差的缺點。此前，在無機化學和高分子化學領域中材料的製備方法是完全不同的，這項成果可以說是打破了兩者界限。他們的研究是把傳統有機聚合的方法運用在傳統無機材料製備上，提出了「無機離子寡聚體及其聚合反應」的新概念，對傳統學科具有一定的顛覆性。
這個研究的確解決了無機材料製備上的難點，對於複雜形狀構建或材料修復市場將很有潛力，但要達到工業化水平還有一大段路要走，祝福他們能繼續前進。
《Nature》的專家評審意見認為：他們這種將無定形碳酸鈣轉變為單晶碳酸鈣的能力，是以往傳統方法難以實現的，而且展示單晶修復功能可以有很多的用途。這項研究將經典無機化學和高分子化學的理念結合，將有可能為材料合成翻開新的篇章。
分類：科普 &>&>高分子 &>&>科研
藝術領域 會出現更光怪陸離的造型藝術
人造牙會大規模生產 價格極低
材料的微觀結構對材料的強度、光學性能、電磁性能、耐磨性、適溫性能、延展性等等都是革命性改變。
中國材料學的突破
我一個學金屬材料的，無機非金屬不太懂啊，不管感覺也沒那麼強吧，可能只是指出了一個新的研究方向
豈不是可以解決無機材料脆的特性
看來等我老了終於能補得起牙齒了，淚流滿面。
整體成型還只是走出了第一步，離應用還有很大距離吧。
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