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化材院宁印教授联合中英日等学者Angew. Chem. Int. Ed.:高分子凝胶颗粒可控变形构筑有序取向仿生材料

发布时间:2023-04-10 来源:永利yl23411no1

   生物矿物(如贝壳、骨骼等)具有多级有序的有机/无机纳米复合结构,独特的组成和结构赋予了其优异的力学性能(如硬度、韧性等)。因此,如何师法自然、人工合成具有复杂取向结构的仿生矿物一直是材料领域的一个研究热点。

近日,永利yl23411no1宁印教授团队提出了一种“变形取向内嵌”策略,首次实现了高分子凝胶颗粒在矿物晶体中的“自动”变形和“自发”取向,为人工合成具有多级有序结构的仿生材料提供了一种新的思路(图1)。该工作以“Controlled Deformation of Soft Nanogel Particles Generates Artificial Biominerals with Ordered Internal Structure”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

 

 

1. 高分子凝胶颗粒的合成及其在方解石单晶中的变形取向内嵌

 

该工作巧妙地设计了一系列柔软度可调的高分子凝胶颗粒,利用该凝胶颗粒与矿物晶体之间的相互作用,实现了凝胶颗在矿物晶体中的变形取向内嵌。该工作突破了纳米颗粒从简单的无序内嵌到有序的取向内嵌,构建具有复杂多级结构的新型高分子-无机晶态复合材料提供了一种崭新的仿生策略。值得指出的是,该工作利用原位原子力显微镜实时监测了纳米凝胶粒子内嵌方解石的全过程,揭示了纳米凝胶颗粒变形取向内嵌的机理(2a-f)深化了人们对生物矿物形成机制的认识。

 

 

 

2. 原位原子力显微镜监测高分子凝胶颗粒的变形过程及其变形机制示意图

 

文章第一作者为暨南大学在读硕士研究生董迎香和华中农业大学迟家霖博士。该工作得到了国家青年人才项目、国家自然科学基金、广州市基础与应用基础项目、中央高校基金等经费支持。

 

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300031