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像做塑料那样制备碳酸钙!这项研究在《自然》刊登!

像做塑料那样制备碳酸钙!这项研究在《自然》刊登!

碳酸钙,俗称灰石、石灰石、石粉、大理石等,是地球上常见物质之一,存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内,亦为动物骨骼或外壳的主要成分,同时它也是重要的建筑材料,工业上用途甚广。此外,高品质的碳酸钙单晶(俗称为冰洲石),具有强烈双折射功能和最大的偏振光功能,常用于光学工业中的偏光棱镜和偏光片,是制造天文用的太阳黑子仪、微距仪中的重要材料。
目前实验室或工业上要合成碳酸钙这类无机物,通常会采用过饱和溶液结晶方法。一般认为在溶液中某处高浓度离子的位点上,原本分散的钙离子和碳酸根离子会相互“伸手”通过离子键迅速聚集在一起,形成纳米尺寸的晶核,然后周围的离子再逐步从溶液中“跑”到晶核表面实现晶体生长。
但由于在这个过程中产生的晶核很多并且很难控制,所以无法形成少量的大晶体,而是大量的微小晶体。打个比方,日常生活中遇到的降雪和冰雹现象就是大气中水汽(云)的结晶,但空中的每一朵云可以变成无数雪片和冰雹颗粒,但不太可能只变成一个巨大的雪块或冰块。
其实,在高分子塑料的制备过程中,就会出现类似的情形,当“一团物质”形成后,各个分子先各自就位然后一起相互“伸手”构建出大块材料。那为什么我们很容易地就调控塑料的形成过程呢?这就是封端剂在发挥作用了,它会先抢占分子用于相互连接的位置,这就好比给分子暂时套上了“终止符”,先阻止它们的相互“牵手”。这个戴上“终止符”的物质被称为单体或寡聚体。而这些单体或寡聚体可以被人为浓缩后,先形成材料的雏形后再通过去除“终止符”来控制单体或寡聚体一起相互“牵手”变成大块物质,也就是我们常说用于塑料制备的高分子聚合反应。
 
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