有机添加剂水溶液体系中仿生合成类生物复合材料

摘要

生物材料以其特殊的复杂形貌有着独特的功能，其结构优美合理，性能优越，比合成材料具有更高的机械性能。基于生物的原理合成有机－无机复合材料，逐渐引起学术界和工业界的广泛兴趣。本论文进一步发展和丰富了生物模拟矿化制备有机－无机复合材料的方法，在合成具有新颖独特的类自然生物仿生结构碳酸钙以及在控制不稳定晶相的等方面都获得了显著进展。利用具有亲水特性的聚合物分子或其它带有部分功能团复杂结构的大分子作为晶体生长改性剂，通过改变实验条件获得了一系列具有特定形貌，晶型及有序超结构的碳酸钙复合材料。取得的具体研究成果归纳如下： 1. 采用聚丙烯酰胺（PAM）为有机质，借助单一聚合物的调控作用，得到了具有新颖结构的花生状CaCO3粒子，其不仅具有有序组装的“核/壳”结构，还具有一定的空腔结构，并且为方解石和球霰石的混合晶型。研究了有机质的浓度、反应温度和有机质与表面活性剂的协同作用对产品的晶型和形貌的影响。对合成机理进行了初步的探讨。 2. 借助聚合物P123的调控作用合成了与天然生物矿物形貌相似的层面光滑的碳酸钙层状聚集体、具有多级结构的碳酸钙层状聚集体和仙人球状的碳酸钙粒子。研究了P123水溶液中反应时间、反应温度及反应物的浓度对碳酸钙粒子形貌和晶型的影响，并讨论了层状结构碳酸钙聚集体及其形成的团聚体的形成过程。 3. 研究了聚天冬氨酸及聚天冬氨酸/SDS复合体系对CaCO3晶体生长的影响，并提出了花瓣状CaCO3粒子可能的生长机理。