焦點熱門:硬度堪比大理石?全新材料“彈性陶瓷塑料”問世

(相關資料圖)

8日，記者從浙江大學獲悉，該?；瘜W系唐?？到淌?、劉昭明研究員合作團隊將有機化合物與無機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，同時像塑料那樣擁有可塑性，還能被循環(huán)加工。相關論文發(fā)表于國際期刊《自然》。

具有雙連續(xù)網(wǎng)絡的“彈性陶瓷塑料”概念圖

“此前，通過混合有機物與無機物實現(xiàn)兼有兩類物質(zhì)性能的復合材料時有出現(xiàn)。”唐?？到榻B，好比把無機物粉末倒入有機物的框架里，再攪拌均勻，但在分子尺度上，二者仍然是相對獨立的存在。

課題組此次通過融合有機化學中的官能團化反應到無機化學中，設計出一種同時含有有機和無機離子片段的雜化分子，再將分子組裝得到共價鍵和離子鍵的互穿網(wǎng)絡結構，使材料兼具有機化合物和無機離子化合物的性質(zhì)。

“彈性陶瓷塑料”樣品?

“在篩選了很多化學反應后，我們最終選擇了無機化學中經(jīng)典的酸堿反應。簡單快速地連接堿性離子鹽與酸性的有機分子，從而構成雜化分子?！眲⒄衙髡f，再采用類似熱壓的工藝，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，僅從實驗室階段來說，制備成本低于常規(guī)的塑料。

“在這個分子中，無機離子鍵網(wǎng)絡和有機共價鍵網(wǎng)絡交織穿插在一起，這種相互穿插的結構是以往沒有的?！碧祁？当硎荆渲杏袡C物和無機物的化學比例大約各占一半，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”與其他材料的五項性能對比

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、金屬作對比，發(fā)現(xiàn)它不僅有大理石的硬度，而且加熱后不會軟化，在硬度、回彈、強度、形變和可加工性等幾個指標上，都得到了高分。

談及這一新物質(zhì)的應用，唐?？当硎?，具備多種材料的特性，使得它在諸多領域有了發(fā)揮空間，比如陶瓷材質(zhì)的工具替代、生命健康領域的骨骼材料、戶外運動使用的護甲等，有待于具體的產(chǎn)學研合作加以開發(fā)。

(科研人員供圖)

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