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中科院研制出新型大尺寸有序结构无机纳米绳

来源:体育app   发布时间:2021-05-12 13:04nbsp;  点击量:

本文摘要:中科院上海硅酸盐所朱英杰团队发明者了一种低柔韧性羟基磷灰石超长纳米线长程有序自装配的新方法,构建了羟基磷灰石超长纳米线从纳米尺度到微米尺度再行到宏观尺度的倒数较慢自装配,顺利地研发出有新型大尺寸有序结构无机纳米绳及其柔性耐火织物,并可实现自动化较慢制取。同时,该团队还构建了长径比平均10000的羟基磷灰石超长纳米线的大体积(5000毫升)实验室缩放制取。涉及研究成果已公开发表于《美国化学会-纳米》。 据报,该项成果已申请人国家发明专利。

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中科院上海硅酸盐所朱英杰团队发明者了一种低柔韧性羟基磷灰石超长纳米线长程有序自装配的新方法,构建了羟基磷灰石超长纳米线从纳米尺度到微米尺度再行到宏观尺度的倒数较慢自装配,顺利地研发出有新型大尺寸有序结构无机纳米绳及其柔性耐火织物,并可实现自动化较慢制取。同时,该团队还构建了长径比平均10000的羟基磷灰石超长纳米线的大体积(5000毫升)实验室缩放制取。涉及研究成果已公开发表于《美国化学会-纳米》。

据报,该项成果已申请人国家发明专利。柔软的矿石和坚硬的织物是两类几乎有所不同的物品,很难想象能将二者联系到一起。无机非金属材料一般来说脆性低,要使其具备低柔韧性是一个相当大的挑战。

无机纳米纤维由于尺寸小,更容易一家人,就样子一团乱麻,很难将其编织成高度有序的结构。研究团队发明者的方法非常简单,只需将预先制取好的羟基磷灰石超长纳米线浆料用注射器流经到乙醇中,其余制取过程几乎由“自装配”较慢自动已完成。

该方法的引人注目优点是简单、较慢、可控性好、环境友好、更容易批量制取,可有效地解决问题羟基磷灰石超长纳米线更容易一家人的难题。所制取纳米绳的有序方向可以通过注射针头的移动方向展开掌控;纳米绳的直径可由注射针头的尺寸展开掌控;纳米绳的长度可以通过羟基磷灰石超长纳米线浆料的供给量展开掌控,理论上可以超过给定长度。朱英杰研究员回应,利用上述高效率自装配的策略,可以更进一步通过掌控羟基磷灰石超长纳米线有序自装配的方向,像纺织植物纤维一样织锦出有各种各样的有序结构柔性耐火产品,还包括纱布状柔性耐火织物、无纺布状柔性耐火织物、3D打印机特定形状产品等。

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区别于传统的高脆性羟基磷灰石材料,由羟基磷灰石超长纳米线制取而出的纳米绳及其织物具备低柔韧性,能遭受寄居给定倾斜拉链甚至锤击等破坏性考验。与传统的无机非金属材料如石棉和硅酸铝纤维等比起,羟基磷灰石具备更高的生物安全性,环境友好,会导致环境污染和危害人体身体健康。此外,新型纳米绳和柔性耐火织物还具备较好的防水、耐高温、耐火防水等性能,未来将会应用于新型耐火防水纺织品,例如制作屏蔽衣服等,还可用作屏蔽隔绝材料、防水保温材料、特种医用纱布、皮肤后遗症消毒、骨裂毛巾相同、骨缺损修缮等,在多个领域具备较好的应用于前景。

羟基磷灰石是一种天然矿物,也是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成分,具备优良的生物相容性,环境友好,耐高温,不自燃,在生物医学等领域具备普遍的用途。脊椎动物的牙釉质和骨骼是由高度有序的羟基磷灰石晶体包含的,但是这一体内生物矿化过程十分较慢,一般来说必须很多年,因此仿效牙釉质和骨的生长过程是一个极大的挑战。近年来,研究者使用有机分子、模板或衬底等辅助手段制备羟基磷灰石有序结构材料,但这些制备方法具备一定的局限性,例如,所获得的羟基磷灰石有序结构的尺寸较小,而且除去软模板或衬底更容易导致有序结构的毁坏。

由于制取上的艰难,大尺寸高度有序结构羟基磷灰石仿生材料很少有报导。近年来,朱英杰团队在羟基磷灰石有序结构材料研究中积极开展了大量探寻工作,例如顺利制取出有羟基磷灰石纳米线/纳米管有序阵列仿生材料;制备出有仿效牙釉质结构的相似厘米级大尺寸羟基磷灰石微米管有序阵列材料。

该研究工作是大尺寸高度有序结构羟基磷灰石仿生材料研究获得的又一最重要进展。具备低柔韧性的羟基磷灰石超长纳米线是新型无机耐火纸的最重要生产原料,在此之前,该团队积极开展了高柔韧性羟基磷灰石超长纳米线的制取方法探寻研究,顺利地制取出有长度相似1000微米的高柔韧性羟基磷灰石超长纳米线。该研究工作是新型无机耐火纸的系列研究工作之一,是该科研团队在顺利研发出有新型低柔韧性羟基磷灰石超长纳米线耐火纸、新型高效抗菌羟基磷灰石超长纳米线耐火纸、以及新型羟基磷灰石超长纳米线透气耐火纸之后获得的又一个新的最重要研究进展。目前,该研究团队正在重点积极开展新型无机耐火纸的应用于探寻,主要研究工作还包括特种无机耐火纸、耐高温标签纸、防水防水纸、耐火书法绘画纸、功能化耐火纸、高效导电过滤纸、生物医用纸等。


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