编号：FTJS108134
篇名： 手性几丁质薄膜诱导碳酸钙矿化及高性能复合材料制备
作者： 聂佳伟；平航
关键词： 几丁质; 碳酸钙; 限域矿化; 蒸发诱导自组装; Bouligand结构;
机构：武汉理工大学材料复合新技术全国重点实验室
摘要： 天然甲壳纲动物外骨骼依靠有机-无机多级组装结构实现了优异的强韧协同，但其微纳尺度增强效应难以有效放大至宏观块体材料。受天然外骨骼生物矿化过程的启发，对几丁质/碳酸钙复合材料的制备与结构性能关系进行了研究。首先制备了针状纳米几丁质晶须，长度约500～600 nm、宽度约30～40 nm; 4 wt%悬浮液可通过蒸发诱导自组装形成具有螺旋结构特征的手性几丁质薄膜。随后在不同温度下诱导碳酸钙矿化，矿化初期会在几丁质薄膜表面形成矿化斑点，随着矿化时间增加，矿物斑点逐渐形成致密的矿物层。25 ℃矿化产物以方解石为主，而37～60 ℃条件下球霰石特征逐渐增强。最后以海藻酸钠为层间粘结剂，将60 ℃矿化后的几丁质薄膜组装成块体，其抗弯强度由纯几丁质块体的18MPa提高至约38MPa，抗弯模量由约0.8～0.9GPa提高至约3.7GPa。本文以自组装形成的手性几丁质层状骨架为模板，在低温条件下实现CaCO3 的限域矿化，并进一步借助海藻酸钠层间粘结和压力辅助组装，制备得到了高性能复合材料，为开发低温制备高性能块体材料提供新的方法。