基于聚合物交替沉积技术制备高性能人工贝壳仿生材料研究

在原有利用聚电解质交替沉积技术成功制备具有类似贝壳"有机/无机"交替多层结构的人工仿生材料的基础上，本项目中将继续深入研究利用聚合物交替沉积技术与生物矿化技术制备高性能、具有贝壳结构的人工仿生材料的新方法。.本项目中，我们首先利用聚电解质交替沉积技术和不同的组装方法，模拟天然贝壳中有基层结构，构筑多种不同结构和性能的聚合物多层膜，然后利用生物矿化技术在多层膜的内部和表面进行矿化，制备高性能人工仿生材料。重点研究三方面的内容：（1）聚合物交替多层膜的种类、结构、表面性质等对于生物矿物层晶型和形貌的调控作用，以及对人工仿生材料性能的影响；（2）生物矿物的晶型、晶粒的形貌、以及尺寸等对于该材料力学性能的影响；（3）不同的制备条件和方法对人工仿生材料内部结构和物理机械性能的影响。

本项目研究首先构筑了具有不同结构和功能的聚合物多层膜，并利用扩散的方法在聚合物多层膜表面开展了聚合物交替多层膜的种类、结构、表面性质对生物矿化层晶型和形貌调控研究；其次，课题组以羧基化修饰的氧化石墨为模板，通过静态滴加的方法，可快速制备多层生物仿生材料。研究表明：（1）只有通过化学键构筑的聚合物多层膜能够用于生物矿化模板；（2）聚电解质多层膜的最外层结构对矿化有显著的影响（最外层为阳离子聚电解质时，无法诱导矿化；最外层为阴离子聚电解质时，可有效控制矿化，且与构筑时的PH值有关）；（3）以GO-COOH为模板，采用静态滴加的方法，可以形成有机层/CaCO3多层复合结构。