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浙大科学家合成“弹性陶瓷塑料”：兼具陶瓷、橡胶、塑料特性
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这是一种“刚柔并济”的新材料，有着陶瓷般的硬度、橡胶般的弹性和塑料般的可塑性——6月8日，浙江大学化学系唐睿康教授、刘昭明研究员团队宣布合成出“弹性陶瓷塑料”。 这块透明的材料是塑料还是陶瓷？是浙大团队制备的弹性陶瓷塑料。 8日，该项成果的论文《有机-无机/共价-离子杂化分子用于弹性陶瓷塑料的合成》以Article（学术论文）的形式在线刊发在《自然》期刊上。 澎湃新闻（www.thepaper.cn)从浙江大学了解到，“弹性陶瓷塑料”首次在分子级别实现有机化合物与无机离子化合物的结合，从而得到性质不同于以往材料的新物质。 在传统认知中，无机化学和高分子化学领域中材料的制备方法完全不同，2019年，唐睿康团队提出“无机离子寡聚体及其聚合反应”，打破了两者界限。之后，课题组将有机化学中“官能团化反应”的合成理念融入无机合成化学，设计了一个无机离子寡聚体的官能团化反应，把有机功能分子引入“无机离子分子”，实现了具有有机片段和无机离子片段的杂化分子合成。 “筛选了很多化学反应后，我们最终选择了无机化学中经典的酸碱反应——这种方法可以简单快速地连接碱性离子盐与酸性的有机分子，构成杂化分子。”刘昭明说。 研究团队展示有机-无机/共价-离子杂化分子模型。 据介绍，在实验室由杂化分子聚合而成的“弹性陶瓷塑料”是纽扣样的黄色小块体，在其分子中，无机离子键网络和有机共价键网络交织穿插，“你中有我，我中有你”，像可伸缩的骨架，既有无机物的属性，又保留有机物的特点，兼具一定的硬度和弹性。施加一定的外力时，无机骨架可以提供硬度和强度；当外力很大、发生弹性形变时，整个骨架变形，产生缓冲作用；撤除外力后，有机骨架发挥回弹作用，使网络恢复原样。 “这种有机共价键网络和无机离子键网络穿插的结构是以往没有的，”唐睿康说，以往的有机物无机物融合是简单叠加，好比把无机物粉末倒入有机物框架里搅拌均匀，如果层层细分，到了分子级别仍是“你归你，我归我”，只是两者的混合，“这次实验产生过去没有的新分子，得到全新结构，打破了有机化合物和无机离子化合物在分子尺度的隔阂。” 浙大科学家将这个新物质的性能与陶瓷、橡胶、塑料、金属等对比，其在硬度、回弹、强度、形变和可加工性上都得到了高分，既有大理石级别的硬度，又有橡胶的弹性以及塑料的可塑性，还有传统塑料没有的特性：加热后不会软化。 唐睿康表示，目前的成果有望应用在从基础化学到材料科学等诸多领域，也给未来的研究留下了更多想象空间。 |
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