仿生合成技术

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1、90年代以来，出现了一种模仿生物矿化中无机物在有机物调制下形成过程的新合成方法仿生合成。利用仿生合成技术制备的纳米微粒、薄膜、多孔材料等物质具有特殊的物理和化学性能，潜在着广阔的应用前景，这使得无机材料的仿生合成技术已成为材料化学研究的前沿和热点。仿生合成技术简介仿生合成技术(BiomimeticSynthesis)是一种崭新的无机材料合成技术。90年代中期，当科学家们注意到生物矿化进程中分子识别、分子自组装和复制构成了五彩缤纷的自然界，并开始有意识地利用这一自然原理来指导特殊材料的合成时，仿生合成的概念

2、才被提出。仿生合成技术模仿了无机物在有机物调制下形成的机理，合成过程中先形成有机物的自组装体，使无机先驱物于自组装聚集体和溶液的相界面发生化学反应，在自组装体的模板作用下，形成无机P有机复合体，再将有机物模板去除后即可得到具有一定形状的有组织的无机材料。模板在仿生合成技术中起到举足轻重的地位，模板的千变万化，是制备结构、性能迥异的无机材料的前提。目前用作模板的物质主要是表面活性剂，因为它们在溶液中可以形成胶束、微乳、液晶和囊泡等自组装体，生物大分子和生物中的有机质也是被选择的模板，此外利用先进光电技术制造

3、的模板也被用来合成特殊的无机材料。仿生合成技术的出现与应用为制备具有各种特殊物理、化学性能的无机材料提供了广阔的前景。利用有机大分子作模板剂控制无机材料结构的仿生技术被视为近年来化学发展的新动态，通过调变聚合物的大小和修饰胶体颗粒表面对无机材料形成初期实行“裁剪”，化学途径能够获得介观尺度的无机有机材料。近几年无机材料的仿生合成已成为材料化学的研究前沿和热点，尽管目前有关仿生合成的机理尚有待进一步证实和探索，但相信在不久的将来，通过仿生事成技术,更多的多功能无机材料将会诞生。仿生合成材料的应用前景仿生合成

4、材料是具有特殊性能的新型材料，有着特殊的物理、化学性能和潜在的广阔应用前景。微米级仿生合成材料是极好的隔热隔声材料；具有纳米级精细孔结构的分子筛，可以根据粒子大小对细颗粒进行准确的分类，如筛选细菌与病毒；与催化剂相结合，这种材料可以实现反应与分离过程的有效耦合，如用于高渗透通量、高分离精度的纯净水生产装置；仿生合成的磷灰石材料是性能优异的新骨组织构造基架，有望用于骨移植的外科手术中；仿生合成制取的纳米材料在光电子等其它领域同样存在广阔的应用前景。为充分发挥仿生合成技术在无机材料制备中的应用潜力，仿生合成技

5、术的应用研究为仿生合成技术进一步工业化、产业化提供了过渡桥梁。仿生合成技术的研究前景随着研究的深入，许多研究者突破了传统的仿生合成概念，对仿生合成技术提出了新的要求。传统方法基础上的改进、与其他技术的结合为仿生合成技术的发展注入了新的血液。KIM等人经过研究得出一种MIMIC(micromoldingincapillaries)新模板技术，制备了与模板图形相同的微观规则有序薄膜oTRAUM等人又在KIM的基础上，利用外电场克服了仅靠毛细作用导致的反应物短缺、毛细管堵塞的缺点，并且产生的局部焦尔热可加速无机

6、相的缩聚。HIGGINSAM等人通过定向摩擦基底来调节去湿聚合物表面，不需模板便在聚合物表面形成定向平行的间距均一的线状图形。FANHY等人糅合了蒸发引起的自组装与宏观蒸发印刷过程，实现了SiO2表面活性剂的组装仿生技术和其它技术的组合，在数秒内即可形成功能化的等级有序结构.GLEICHEM等人利用单分子层被转移到固体基底上时出现的润湿性能的波动，简单快捷地在纳米级别上制备了有可控吸湿性能的表面。AN2DREWKB等人利用聚合物间构造的灵活来弥补聚合体结构尺寸与形状的不规则，使得功能化的纳米颗粒排列成有序

7、结构的聚合体。JUNGSS等人利用对称的金属有机组合物作为二次构造单元合成了有手性孔隙的同手性的金属-有机多孔材料。BARTOSZAG等人利用旋转磁场的作用，在动态条件下于空气-水界面得到了由微小磁盘自组装而成的动态图案。仿生合成的发展又带动了生物领域中相关课题的进一步研究。天津大学化工研究所的工作者通过在酶的表面包覆表面活性剂的功能团，使得其催化活性得以改进和提高。CHAVELAMC和PETERJN对细胞过程中细胞外和细胞内部组织外所围膜的联合进行了研究。所有这些都会为仿生合成的发展提供新的方向。