《浙大科学家创造出新物质“弹性陶瓷塑料”：兼具陶瓷、橡胶、塑料特性》新闻的解读

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老兄讲讲今天的新闻。

浙大科学家创造出新物质“弹性陶瓷塑料”：兼具陶瓷、橡胶、塑料特性

https://www.guancha.cn/industry-science/2023_06_08_696041.shtml

扫了一眼论文，这项研究是在分子层面上实现了陶瓷（无机材料）和塑料、橡胶（有机高分子材料）的复合，做出弹性陶瓷塑料，兼具强度、塑性、弹性等相互矛盾的性能。

它的原料是碳酸钙“分子”，是由3个钙离子和3个碳酸根离子组成的碳酸钙小颗粒（[Ca(CO3)2]3，论文中缩写为CCO）；以及带有有两个硫原子的硫辛酸（TA）。

在制备上，用到了两个化学反应，首先是硫辛酸与碳酸钙的酸碱反应，两个硫辛酸根离子取代“碳酸钙分子”中的一个碳酸根离子，得到CaTA2·(CaCO3)2分子；其次，硫辛酸内部的S-S键打开，与其他CaTA2·(CaCO3)2分子中的硫辛酸的硫重新形成S-S键，把不同分子交联起来，形成网络状的分子骨架，从而赋予这种材料强度和形状，揉面让面变得更劲道的原理也是这样的，即使面筋蛋白之间形成S-S键交联。

从性能上看，大量被粘接在一起的碳酸钙小颗粒赋予了这种材料大理石般的强度，就和人造大理石板材类似（但这项研究的成分复合远比人造大理石里石粉与粘结剂的混合更均匀）；硫辛酸之间交联的S-S键使材料在受到外力时，分子之间相互拉扯，发生弹性变形而不破裂，撤去外力后就会恢复原状，即具有橡胶性质，事实上天然橡胶从软踏踏的一坨变成可用的橡胶材料，也需要做硫化处理，就是用硫磺把天然橡胶的分子链交联起来；S-S键的形成是可逆的，加热时交联的S-S键断开，部分钙离子与碳酸钙离子之间的结合也会断开，使得这种材料可以像热塑性塑料一样热压塑性，冷却后化学键恢复，变回陶瓷和橡胶的状态。另外，大部分有机材料稍稍加热就会丧失力学性能，而这种材料中因为有碳酸钙结构的支撑，在高温下仍能保持性能。

这个分子级均匀混合的复合材料思路从化学和材料结构上讲非常巧妙，结合了陶瓷的强度和橡胶的弹性，又具有塑料的可塑性，如果将来能够走出实验室投入实际应用的话，或许能够代替高硬度的橡胶作为减震、密封等功能的材料，或者解决陶瓷材料在一些场合中的脆性问题，塑形过程又比常规的橡胶、陶瓷更容易，而且它还是可以回收循环利用的。

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