(相關(guān)資料圖)

8日，記者從浙江大學(xué)獲悉，該校化學(xué)系唐睿康教授、劉昭明研究員合作團(tuán)隊(duì)將有機(jī)化合物與無(wú)機(jī)離子化合物在分子尺度融合，發(fā)明了新物質(zhì)“彈性陶瓷塑料”，使其兼具硬度與彈性，同時(shí)像塑料那樣擁有可塑性，還能被循環(huán)加工。相關(guān)論文發(fā)表于國(guó)際期刊《自然》。

具有雙連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的“彈性陶瓷塑料”概念圖

“此前，通過(guò)混合有機(jī)物與無(wú)機(jī)物實(shí)現(xiàn)兼有兩類(lèi)物質(zhì)性能的復(fù)合材料時(shí)有出現(xiàn)。”唐睿康介紹，好比把無(wú)機(jī)物粉末倒入有機(jī)物的框架里，再攪拌均勻，但在分子尺度上，二者仍然是相對(duì)獨(dú)立的存在。

課題組此次通過(guò)融合有機(jī)化學(xué)中的官能團(tuán)化反應(yīng)到無(wú)機(jī)化學(xué)中，設(shè)計(jì)出一種同時(shí)含有有機(jī)和無(wú)機(jī)離子片段的雜化分子，再將分子組裝得到共價(jià)鍵和離子鍵的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使材料兼具有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)離子化合物的性質(zhì)。

“彈性陶瓷塑料”樣品?

“在篩選了很多化學(xué)反應(yīng)后，我們最終選擇了無(wú)機(jī)化學(xué)中經(jīng)典的酸堿反應(yīng)。簡(jiǎn)單快速地連接堿性離子鹽與酸性的有機(jī)分子，從而構(gòu)成雜化分子。”劉昭明說(shuō)，再采用類(lèi)似熱壓的工藝，就可以從雜化分子“自下而上”地形成宏觀材料。以課題組制備的紐扣狀黃色小塊樣品為例，僅從實(shí)驗(yàn)室階段來(lái)說(shuō)，制備成本低于常規(guī)的塑料。

“在這個(gè)分子中，無(wú)機(jī)離子鍵網(wǎng)絡(luò)和有機(jī)共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò)交織穿插在一起，這種相互穿插的結(jié)構(gòu)是以往沒(méi)有的。”唐睿康表示，其中有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的化學(xué)比例大約各占一半，在宏觀上就是兼具橡膠與陶瓷特性的“彈性陶瓷塑料”。

“彈性陶瓷塑料”與其他材料的五項(xiàng)性能對(duì)比

科研人員將“彈性陶瓷塑料”的性能與常規(guī)的陶瓷、橡膠、塑料、金屬作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)它不僅有大理石的硬度，而且加熱后不會(huì)軟化，在硬度、回彈、強(qiáng)度、形變和可加工性等幾個(gè)指標(biāo)上，都得到了高分。

談及這一新物質(zhì)的應(yīng)用，唐睿康表示，具備多種材料的特性，使得它在諸多領(lǐng)域有了發(fā)揮空間，比如陶瓷材質(zhì)的工具替代、生命健康領(lǐng)域的骨骼材料、戶(hù)外運(yùn)動(dòng)使用的護(hù)甲等，有待于具體的產(chǎn)學(xué)研合作加以開(kāi)發(fā)。

(科研人員供圖)

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