珍珠层仿生纳米复合材料的制备与生成机理研究

珍珠层是一类力学性能优异的天然无机-有机复合材料，对珍珠层的仿生模拟研究主要集中在增加陶瓷韧性以及膜材料的合成上。本项目利用Gemini型表面活性剂在水中丰富多彩的聚集体作为模板，采用模板诱导沉积法和沉淀法合成珍珠层仿生碳酸钙纳米复合材料，探索合成方法，优化合成条件，对合成出的纳米材料进行性能检测比较，以期得到工艺简单、性能优异、环境友好的仿生纳米材料。同时，本项目利用不同形态的模板合成不同结构的珍珠层仿生纳米复合材料，研究模板形态与材料结构的关系，尝试通过改变模板形态来调控纳米复合材料的结构与性能，并从模板形态的角度研究珍珠层仿生材料生成的机理，为新型材料的合成提供新的思路。

合成了12－s－12（s＝2，3，4，6，12）、16－s－16（s＝2，4，6，12）9种Gemini表面活性剂，用核磁共振与元素分析实验确定了产品纯度。.以六个浓度12－2－12的胶束系统作为模板，利用碳酸化法合成了具有类似于贝壳珍珠层的“砖－泥”式层状结构的碳酸钙－环糊精仿生复合材料。. 碳酸化法用到的其它Gemini模板系统有两类：. 其一：12－3－12/SDS混合系统的小的球形胶束、大的球形胶束、圆柱形胶束、液晶、囊泡模板；12－6－12/SDS混合系统的胶束、囊泡模板，12－6－12/正丁醇/正辛烷/水微乳模板；12－12－12胶束模板，12－12－12/正十二醇胶束模板，12－12－12/苯乙烯/水微乳模板；16－12－16胶束模板，16－12－16/正十二醇胶束模板。这些模板得到的复合材料中无机相为方解石纯相，有机相为环糊精。每一类Gemini表面活性剂系统中都得到了层状堆积结构的复合材料，但生成原因各有特点。总体可以归结为不同的表面活性剂自组织体对碳酸钙晶体生长的影响、对环糊精与碳酸钙晶面的作用的影响不同。. 其二：12－4－12/氨基酸（谷氨酸、精氨酸、赖氨酸）模板；16－2－16/氨基酸（丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、亮氨酸、苏氨酸、天冬酰胺）模板。不同氨基酸对材料晶型的影响不同。其中12－4－12/谷氨酸系统，16－2－16/苏氨酸、16－2－16/天冬酰胺系统得到了方解石－球霰石混合晶型的碳酸钙，这归因于羧基、羟基、酰胺基等阴离子基团对碳酸钙晶体生长的影响。. 碳酸铵挥发法用到的模板系统有：16－4－16胶束模板，16－4－16/氨基酸（谷氨酸、精氨酸、赖氨酸）模板；16－6－16胶束模板。碳酸铵挥发法更容易得到方解石－球霰石混合晶型的碳酸钙，加入谷氨酸的系统中球霰石的含量明显增大，这同样归结为羧基对碳酸钙结晶的影响。. 课题内容已发表1篇论文，接收待刊4篇，正在评审4篇，还有一部分工作在整理论文中。