碳酸钙材料的仿生合成及形貌控制

《碳酸钙材料的仿生合成及形貌控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要由有机组织调制生成无机矿物这种方法为材料设计提供了一条独特的途径。这些生物材料具有以往材料所不具备的奇异、精美的形貌。从结构上分析，这些生物材料是与有机大分子紧密结合的复合材料，并具有从纳米至毫米尺寸分布的多级结构。通常这些材料在温和的自然环境下，通过特别设计的有机大分子调控材料的晶化过程形成的。由于这些特别设计的有机大分子调控这些无机材料的成核与生长，并决定材料的力学特性，所以这些有机大分子在生物材料形成过程中起着极其重要的作用。虽然这些生物材料是在温和的条件下生成的，但其具有许多优良的力学性能，特别是在骨骼生长过程中。自然界通过有

2、机大分子与无机物离子在界面处的相互作用的矿化机理来控制材料的结构与形貌，从而使无机物与有机体形成具有择优生长取向的精美复合物。这种在自然条件下形成的复合物是在一般实验条件下所不能合成的。碳酸钙作为一种非常重要的无机材料，在工程上具有广泛的应用。但碳酸钙作为生物材料，其各项性能尤其是力学性能直到最近才引起了各学科的广泛研究。碳酸钙作为生物材料，其复合特性及形貌决定着它各项性能。所以本文的重点是利用仿生合成技术，合成出具有多种奇异形貌的碳酸钙材料。我们根据生物矿化的基本原理，选取多种能与碳酸钙晶体相互作用的有机大分子作为模板剂来调控碳酸钙材料

3、的晶型及形貌。我们系统地分析了各种实验参数，例如溶液的PH值、有机大分子的浓度、碳酸钙的浓度、环境温度、陈化时间等对碳酸钙粒子形貌及大小的影响，合成出了～系列具有奇异形貌的碳酸钙材料，丰富了碳酸钙形貌的种类，并对这类材料的矿化机理进行了较深入的研究。由于材料的结构和形貌决定材料的性能，所以这些具有奇异形貌的碳酸钙材料很可能作为极有价值的材料在工业中获得广泛的应用。同时，本文的许多研究成果为碳酸钙晶体的形貌和微结构控制提供了许多新的途径。关键词：碳酸钙生物矿化仿生合成形貌有机大分子AbstractTheinorganicstructures

4、formedbyorganismsprovideauniqueinspirationformaterialsdesign．Themostimmediatelystrikingaspectofbiomaterialsistherangeoftrulyexquisiteanduniquemorphologiesobserved，whicharefrequent·lyentirelydisparatefromtheirsyntheticcounterparts．Structurally,biomaterialsaretypicallycompo

5、sitematerials．beingintimatelyassociatedwitllorganicmac—romolecules，andareoftenhierarchicallyorganizedonascalefromangstromstomillimeters．Naturenecessarilyachievesthisdegreeofcontrolunderambientconditions，employingspeciallydesignedmacromoleculestomanipulatecrysta—llizationp

6、rocesses．Theorganicmacromoleculesareavitalcomponentofthemineral，beinginvolvedinnucleationandgrowthconform，anddefinitionofmechanicalproperties．Inconsequence，althoVlghprecir}Ratedundermildcondi—tions，biomaterialsoftenexhibitsuperiormechanicalproperties，whichispartic-ularlyi

7、mportantwhentheyarebeingexploitedforskeletalroles．Clearly,rraturehasevolvedmechanismstoinfluencecrysmlgrowthandmorphologytoadegreeunparalleledinanyinvitroenvironment，producingmineralizedstructur-e5thatarepermeablyoptimizedtotheirfruitionwinlisanorganism．Calciumcarbonateis

8、oneofthemostabundantbiomaterials，andassuch，hasreceivedconsiderableinterestfrommanybranchesofscie