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浙大学者发明无机材料制备新方法

牙齿也能自我修复

发布时间:2019-10-17来源:浙江日报作者:曾福泉 柯溢能 吴雅兰1

    往一颗牙齿上滴两滴新发明的仿生修补液,牙釉质表面就会在48小时内“生长”出性能良好的修复层,且与原有牙齿无缝连结,浑然一体——浙江大学化学系唐睿康教授实验室里日前诞生的这项“黑科技”,创造了可能是迄今为止最好的牙釉质修复材料。

  这种神奇修补液是怎么制成的?10月17日出版的最新一期国际期刊《自然》将发表唐睿康团队的论文,介绍这种颠覆性的制备传统无机材料的方法。不仅牙釉质的主要成分磷酸钙可以在溶液中快速“聚合”,用途广泛的碳酸钙(即大理石)也能如此制备。《自然》评审专家表示,该方法或将为材料合成翻开新的篇章。

  “此前,无机化学和高分子化学两个领域制备材料的方法完全不同。我们的研究首次打破了两者界限,像制造塑料那样制造出石头、骨骼、牙齿……”唐睿康说,“塑料的一个显著好处就是可塑性强,能按照模具形状‘长’成各种模样。比如3D打印常用塑料做材料,没有拿石头打印的。现在,石头也能成为3D打印的‘墨水’。”科研团队把用新方法制造出的无机材料称为无机离子寡聚体。

  这种新制备方法的关键是找到合适的封端剂,使其在材料形成过程中发挥巧妙的调控作用。论文第一作者刘昭明博士说,通过用理论计算来指导实验,科研团队很快找到了理想的封端剂——三乙胺。利用上海同步辐射装置和浙大高分辨电子显微镜,科研团队做了大量实验,清楚观察描绘了无机材料在三乙胺帮助下形成寡聚体的过程。


 结构连续、完全致密、可塑性强的无机材料在工业和生物修复领域有着广泛应用前景。碳酸钙的一种晶体形式方解石,是制作光学棱镜的重要材料。这种晶体表面容易受损,一个小小的凹坑都会影响观测精度。“这些不规则的细小刮痕过去无法被完美修复,一出现往往就意味着镜片报废。现在不同了。”唐睿康说,科研团队把碳酸钙寡聚体涂在受损的方解石晶体上,新“生长”出的材料与原有单晶结构完全一致,丝毫不影响光学性能。

  唐睿康表示,“无机离子寡聚体及它们的交联聚合”是一个原创的科学新概念,有望在未来引领更多新材料的发现和材料制备方法的创新。


《浙江日报》2019年10月17日头版