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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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[交流]
浙大科學(xué)家合成“彈性陶瓷塑料”：兼具陶瓷、橡膠、塑料特性
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這是一種“剛?cè)岵?jì)”的新材料，有著陶瓷般的硬度、橡膠般的彈性和塑料般的可塑性——6月8日，浙江大學(xué)化學(xué)系唐睿康教授、劉昭明研究員團(tuán)隊(duì)宣布合成出“彈性陶瓷塑料”。 這塊透明的材料是塑料還是陶瓷？是浙大團(tuán)隊(duì)制備的彈性陶瓷塑料。 8日，該項(xiàng)成果的論文《有機(jī)-無機(jī)/共價(jià)-離子雜化分子用于彈性陶瓷塑料的合成》以Article（學(xué)術(shù)論文）的形式在線刊發(fā)在《自然》期刊上。 澎湃新聞（www.thepaper.cn)從浙江大學(xué)了解到，“彈性陶瓷塑料”首次在分子級別實(shí)現(xiàn)有機(jī)化合物與無機(jī)離子化合物的結(jié)合，從而得到性質(zhì)不同于以往材料的新物質(zhì)。 在傳統(tǒng)認(rèn)知中，無機(jī)化學(xué)和高分子化學(xué)領(lǐng)域中材料的制備方法完全不同，2019年，唐�？祱F(tuán)隊(duì)提出“無機(jī)離子寡聚體及其聚合反應(yīng)”，打破了兩者界限。之后，課題組將有機(jī)化學(xué)中“官能團(tuán)化反應(yīng)”的合成理念融入無機(jī)合成化學(xué)，設(shè)計(jì)了一個無機(jī)離子寡聚體的官能團(tuán)化反應(yīng)，把有機(jī)功能分子引入“無機(jī)離子分子”，實(shí)現(xiàn)了具有有機(jī)片段和無機(jī)離子片段的雜化分子合成。 “篩選了很多化學(xué)反應(yīng)后，我們最終選擇了無機(jī)化學(xué)中經(jīng)典的酸堿反應(yīng)——這種方法可以簡單快速地連接堿性離子鹽與酸性的有機(jī)分子，構(gòu)成雜化分子。”劉昭明說。 研究團(tuán)隊(duì)展示有機(jī)-無機(jī)/共價(jià)-離子雜化分子模型。 據(jù)介紹，在實(shí)驗(yàn)室由雜化分子聚合而成的“彈性陶瓷塑料”是紐扣樣的黃色小塊體，在其分子中，無機(jī)離子鍵網(wǎng)絡(luò)和有機(jī)共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò)交織穿插，“你中有我，我中有你”，像可伸縮的骨架，既有無機(jī)物的屬性，又保留有機(jī)物的特點(diǎn)，兼具一定的硬度和彈性。施加一定的外力時，無機(jī)骨架可以提供硬度和強(qiáng)度；當(dāng)外力很大、發(fā)生彈性形變時，整個骨架變形，產(chǎn)生緩沖作用；撤除外力后，有機(jī)骨架發(fā)揮回彈作用，使網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)原樣。 “這種有機(jī)共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò)和無機(jī)離子鍵網(wǎng)絡(luò)穿插的結(jié)構(gòu)是以往沒有的，”唐�？嫡f，以往的有機(jī)物無機(jī)物融合是簡單疊加，好比把無機(jī)物粉末倒入有機(jī)物框架里攪拌均勻，如果層層細(xì)分，到了分子級別仍是“你歸你，我歸我”，只是兩者的混合，“這次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生過去沒有的新分子，得到全新結(jié)構(gòu)，打破了有機(jī)化合物和無機(jī)離子化合物在分子尺度的隔閡�！� 浙大科學(xué)家將這個新物質(zhì)的性能與陶瓷、橡膠、塑料、金屬等對比，其在硬度、回彈、強(qiáng)度、形變和可加工性上都得到了高分，既有大理石級別的硬度，又有橡膠的彈性以及塑料的可塑性，還有傳統(tǒng)塑料沒有的特性：加熱后不會軟化。 唐�？当硎�，目前的成果有望應(yīng)用在從基礎(chǔ)化學(xué)到材料科學(xué)等諸多領(lǐng)域，也給未來的研究留下了更多想象空間。 |
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