碳酸鈣晶體的形成要歷經千萬年的地質積澱，如果用目前人工方法製造碳酸鈣，往往只能得到微米大小的白色粉末。浙江大學化學系教授唐睿康團隊的一項最新成果，可以迅速在實驗室里得到厘米尺寸的碳酸鈣晶體大塊材料，並且這些碳酸鈣的製備過程有很強的可塑性，可以像做塑料一樣按照模具形狀長成各式模樣。
用這種全新方法做出來的材料具有結構連續、完全緻密的特點，在3D列印和物質修復等領域具有廣泛的應用前景。這項研究10月17日發表於《自然》。
「此前，在無機化學和高分子化學領域中材料的製備方法是完全不同的，但我們這項成果打破了兩者界限。」唐睿康解釋道，該研究是把傳統有機聚合的方法運用在傳統無機材料製備上，提出了「無機離子寡聚體及其聚合反應」的新概念，對傳統學科具有一定的顛覆性。
研究人員首先提出是否可以找到一種作用力弱一點，但又穩定可控的封端劑作為無機離子反應的「終止符」。他想到了易揮發、毒性小的三乙胺。不過，三乙胺和碳酸鈣離子的相互結合要有一個媒介——氫鍵，而這些氫鍵在實驗常用的水溶液中不易形成，論文第一作者劉昭明把碳酸鈣水溶液換成了碳酸鈣乙醇溶液，並加入大量三乙胺分子。
通過氫鍵的牽線搭橋，三乙胺分子以快於其他碳酸根離子的速度跑向某處高濃度碳酸鈣離子聚集體，搶先占領它們繼續聚集或長大的有利位置，阻斷它與外界其他碳酸鈣的聯繫。
因為三乙胺易揮發，所以寡聚體與寡聚體直接聚合相連，只需在濃縮寡聚體後晾乾，即可像塑料類似的方式進行聚合生長。
「實驗成功的關鍵點在於合適的封端劑、合適的溶劑。」劉昭明說。
因為無機離子寡聚體可控聚合具備仿生生長的功能，不留「疤痕」不易脫落，能夠真正達到「修舊如舊」的效果，所以在修復領域也大有可為。「由於磷酸鈣是牙齒和骨頭的主要成分，因此我們的應用研究首先聚焦在生物礦化組織的再生上。」這其實也解釋了為什麼通過磷酸鈣寡聚體可以實現牙釉質的再生。
文章來源：中國科學報