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1、建材世界2014年第35卷S1doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.S1.097非晶碳酸钙的制备、稳定与转化研究栾国鹏(同济大学材料科学与工程学院,上海201804)摘要:模仿自然界制备生物复合材料是一种改进无机材料的脆性、增强应用性的可行途径。其中碳酸钙在生物体中起着重要的作用,而无定型碳酸钙作为碳酸钙的前驱体在生物体及仿生研究中具有独特的意义。该文着重研究了几种无定型碳酸钙的制备和稳定方法。研究发现一定的镁钙比、反应温度、粘度、湿度、保存条件对无定型碳酸钙的稳定有着不同的影响。关键词:无定型碳酸钙;转化;保存StudyofThestabilityand
2、TransformationofAmorphousCalciumCarbonateLUANGuo-peng(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,TongjiUniversityofTechnology,Shanghai201804,China)Abstract:Itisapossiblewaytoimprovethebrittlenessandenhancetheapplicationofinorganicmaterialsbyprepa-rationofbiologicalcompositematerialswithimitationofna
3、ture.Asamostcommoninorganicmaterial,calciumcarbon-atehasimportantfunctionformanycreatures.Amorphouscalciumcarbonate(ACC)astheprecursorofcalciumcar-bonatehasspecialsignificanceinthestudyoforganismsandbionic.ThisarticlefocusedonsortsofwaysofpreparationandstabilizeACC.Theresearchfoundthatspecificra
4、tiosofmagnesiumandcalcium,temperatureofreaction,viscidity,humidityandpreservationconditionhavedifferenteffectsonthestabilityofamorphouscalciumcarbonate.Keywords:amorphouscalciumcarbonate;transformation;preservation自然界很多无机结构如骨骼、牙齿、壳鞘等不但有着相当的强度,而且韧性也相当不错。因而模仿自然界存在的生物复合材料成为一条可行的途径。而碳酸钙是自然界中最广泛的矿物之一
5、,常常以甲壳等坚硬部位的无机相存在,而且碳酸钙的制备原料易得,无论是产物还是反应物都对环境无害。随着对生物体组织的深入研究,人们发现生物是先将体内的钙离子固定成无定形的碳酸钙,并将其塑造成所需结构的形状,然后使其转化成为所需的晶体类型。这说明在生物体内晶体碳酸钙的形成与控制是以另外一种方式进行。但体外合成的无定形碳酸钙稳定性较差,很容易转变为晶体。因此,通过对生物体的研究和实验以确定生成稳定无定形碳酸钙的方式和控制其转化方向成为了重要的课题。该文以此对无定型碳酸钙的形成及稳定进行研究。通过采用多种方式合成无定型碳酸钙,并选用多种试剂稳定无定型碳酸钙,对该体系下的无定型碳酸钙稳定及组装进
6、行基础性探索、稳定机理与控制研究。无定型碳酸钙作为生物体中碳酸钙的前驱体,对仿生复合材料的制备与研究具有重要的意义,受控的无定型碳酸钙为人工合成仿生复合材料提供了基础。1试验1.1主要试剂无水氯化钙(AR)、碳酸钠(AR)、氢氧化钠(AR)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、六水合氯化镁、无水碳酸钠、卵磷脂、聚乙二醇、无水乙醇、去离子水、碳酸铵。271建材世界2014年第35卷S11.2试验部分1.2.1无定型碳酸钙的合成研究影响无定型碳酸钙合成的因素有很多,其中合成方式、合成条件、添加剂等都对无定型碳酸钙都有一定的影响。下面的研究中比较了气体扩散和溶液法合成无定型碳酸钙的效果;考察了粘度
7、、反应时间和反应温度的影响;添加不同量Mg2+和卵磷脂等添加剂探究影响无定型碳酸钙的合成因素。1.2.2无定型碳酸钙的保存与转化研究湿度对无定型碳酸钙的稳定也具有重要意义,湿度控制的方法有很多,最常用而准确的就是溶液法。不同浓度的溶液有着不同的饱和蒸汽压,因而它可以使包含它的密闭空间保持一定的湿度。通过配制一定浓度的溶液来维持密闭环境湿度。该文湿度控制溶液的配制:结合实验室条件,选择65%、80%、95%湿度的氢氧化钠溶液控制湿度。2结果与讨论
