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  多孔復(fù)合材料以其輕質(zhì)、隔熱和力學(xué)性能在工程領(lǐng)域具有重要意義。然而，孔隙度的增加通常會(huì)降低力學(xué)強(qiáng)度，從而在力學(xué)和重量之間做出權(quán)衡。優(yōu)化固體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是提高力學(xué)強(qiáng)度和輕量化的有效途徑。天然骨材料通過(guò)其特有的有機(jī)-無(wú)機(jī)納米雜化結(jié)構(gòu)獲得了輕質(zhì)高強(qiáng)特性。然而，受限于多孔材料的制備方法，兼顧仿生類(lèi)骨納米有序結(jié)構(gòu)和介觀(guān)多孔結(jié)構(gòu)這類(lèi)多級(jí)結(jié)構(gòu)材料仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，因而也限制了多孔材料的性能。

  浙江大學(xué)唐睿康教授、劉昭明研究員合作團(tuán)隊(duì)認(rèn)為可以通過(guò)構(gòu)建有機(jī)分子與礦物分子之間的預(yù)相互作用，從而利用有機(jī)分子的線(xiàn)性聚合反應(yīng)誘導(dǎo)無(wú)機(jī)礦物自發(fā)有序組裝，促進(jìn)仿生有機(jī)-無(wú)機(jī)類(lèi)骨結(jié)構(gòu)的形成，從而解決上述挑戰(zhàn)難題。研究團(tuán)隊(duì)借鑒前期研究中所開(kāi)發(fā)的無(wú)機(jī)離子寡聚體（Nature 2019, 574, 394）以及其官能團(tuán)化修飾策略（Nature 2023, 619, 293）,通過(guò)磷酸鈣無(wú)機(jī)離子寡聚體（CPOs）與有機(jī)分子丙烯酰胺（AM）預(yù)先構(gòu)建有機(jī)分子與無(wú)機(jī)分子之間的氫鍵作用力，得到有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化前體。進(jìn)一步通過(guò)丙烯酰胺的線(xiàn)性聚合誘導(dǎo)磷酸鈣有序排列生長(zhǎng)，并自發(fā)組裝形成仿骨有序納米結(jié)構(gòu)。由于其自發(fā)有序化，因而通過(guò)冷凍干燥方式構(gòu)建多孔材料時(shí)，不影響其仿骨有序納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)而制備了輕質(zhì)高強(qiáng)多孔復(fù)合材料。相關(guān)研究成果以“Organic–Inorganic Copolymerization Induced Oriented Crystallization for Robust Lightweight Porous Composite”為題發(fā)表于《Small》上。

圖2 復(fù)合材料的力學(xué)性能。

圖5 多孔復(fù)合材料的隔熱性能。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202403443