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中国科大俞书宏课题组仿生合成人工珍珠母

中国科大俞书宏课题组仿生合成人工珍珠母# Chemistry - 化学

s*92016-08-21 07:08

1 楼

婆婆春节前要来了。。。有点小紧张，之前跟婆婆最多一起住过一个星期，现在可能是
好几个星期甚至好几个月。
她人不坏，也不爱插手孩子的事情，就是有点严肃，感觉不苟言笑的那种，她站在那里
就散发出一股强大的气场，感觉让人不敢去亲近她。
哎，有点紧张啊

m*u2016-08-21 07:08

2 楼

下周六在旅行路上. 请问哪位知道iphone 能不能看冠军杯?
谢谢!

j*u2016-08-21 07:08

3 楼

阅读原文：http://toutiao.com/i6321454928896197122/
贝壳珍珠母是当今世界仿生材料设计研究中的热点。中国科学技术大学俞书宏教授课题
组博士生茅瓅波（0519校友）等人于１８日在美国《科学》杂志网络版上报告说，他们
参照软体动物合成天然珍珠母的策略，利用完全仿生的方法制备出组分、结构和性能均
与天然类似的人工珍珠母。
负责研究的中国科大俞书宏教授说：“从具体合成的材料看，我们实现了合成与天然珍
珠母高度类似的人工珍珠母的梦想。从长远看，这项研究为今后研制具有优异功能的仿
生结构材料提供了一种全新的思路和普适的方法。”
自然界中，生命体系通常利用能大量获取的原料不断优化其微观结构，来提升其体内硬
质复合材料的力学性能。而材料仿生设计研究，便是通过学习这种独特的微观结构，并
结合人工合成的物质，来获得性能远远超越常规材料的新型材料。
当前仿生结构材料研究的热点包括贝壳、骨骼和牙齿等。其中珍珠母是贝壳中的内层材
料，与珍珠具有相似的组成和结构，通常含有９５％以上的碳酸钙以及不到５％的几丁
质和蚕丝蛋白等有机物。微观尺度上，它具有砌墙式的砖泥结构，其中“砖”是碳酸钙
薄片，“泥”是几丁质等有机物。
俞书宏等人的方法参照了软体动物合成天然珍珠母的砌墙式策略，首先运用优化的冷冻
组装法构筑具有多层介观尺度结构的几丁质框架，然后通过矿化溶液在框架内的循环流
动，使得碳酸钙在该框架的每一层上矿化生长，最后通过浸渍蚕丝蛋白溶胶和热压的方
法即可得到仿珍珠母材料。
这种仿珍珠母材料具有与天然珍珠母高度相似的化学组分和跨越多个尺度的有序结构，
其密度更低，但力学性能相当，具有优越的抗断裂性能。
研究人员认为，这种全新的介观尺度“组装与矿化”相结合的合成策略适用于其他多种
材料体系。这个方法易于调控材料的微、纳多级结构，原理简单，成本较低，有望用于
设计和构筑各种具有优越力学性能的新型多级结构材料。
深度拓展
天然生物材料，如贝壳珍珠层等，由于具有从微观到宏观多个尺度的有序分级结构，往
往显现出华丽的色彩和超乎想象的机械强度和韧性。
这些贝壳是由贝类分泌的层状有机物框架再经碳酸钙原位矿化生长过程形成，成熟的贝
壳珍珠层由约95%质量分数的片状碳酸钙和5%质量分数的有机物交替构成具有类似砖墙
的层状堆叠结构。
自然界诸如此类的生物材料给予人们极大的灵感，促使研究人员通过仿生策略设计类似
于天然生物材料的多级结构，旨在制备出具有超强力学性能的人工结构材料。经过数十
年的努力探索，天然贝壳珍珠层的结构和力学性能虽然在一定程度上被研究人员模仿，
然而，迄今尚未能通过模仿天然贝壳珍珠层形成的方式成功合成人工贝壳珍珠层材料。
中国科学技术大学俞书宏教授课题组博士生茅瓅波（0519校友）等人提出一种新的介观
尺度“组装与矿化”法，从源头上开始模仿天然贝壳珍珠层的形成过程和化学组分，通
过在预先制备的层状有机框架上进行人工矿化生长，成功制备出宏观尺度块状人工贝壳
珍珠层材料。
图1、通过模拟生物矿化过程合成人工珍珠层的步骤
（A）壳聚糖溶液；（B）取向冻干法制备层状结构壳聚糖框架；（C）乙酰化后得到几
丁质框架；（D）流动矿化法生长碳酸钙晶体；（E）蚕丝蛋白浸渍及热压。
研究表明，这种人工贝壳珍珠层材料不仅具有与天然贝壳珍珠层类似的形成途径、化学
组分和无机含量，而且具有从微观到宏观多个尺度上都基本一致的多级结构形式，并拥
有与天然贝壳珍珠层相媲美的力学强度和韧性。因此，这是首次报道真正意义上的仿生
人工贝壳珍珠层材料。
总之，这种仿生人工贝壳珍珠层材料的合成方法为今后设计和制备具有优越力学性能的
多种仿生材料提供了新的途径。
图2、天然珍珠层（左）与人工珍珠层（右）不同尺度的结构相似性
（A）天然贝壳珍珠层的外观，（B）层状结构，（C）泰森多边形结构以及（D）文石片
颗粒状结构；（E）人工珍珠层的外观，（F）层状结构，（G）泰森多边形结构以及（H
）文石片颗粒状结构。
图3、人工珍珠层的晶体学特征
（A）人工珍珠层文石片透射电镜；（B）（A）中方框区域文石纳米晶高分辨透射电镜
；（C-D）（B）中方框区域的
快速傅立叶变换，表明小颗粒间取向的连续性；（E）文石片层的交叉极化光显微镜照
片，区域的颜色表明了它们的取向。
图4、人工珍珠层与天然珍珠层力学性质对比
（A）纳米压痕实验表明微观尺度上天然珍珠层和人工珍珠层都有很好的抗裂纹能力；
（B）阿什比图表明人工珍珠层具有良好的力学性能；（C）人工珍珠层的断裂韧性随裂
纹扩张呈上升趋势，证明有非本征增韧机理；（D）开口样品的三点弯曲实验显示出裂
纹的折射和沿层间扩展；（E）（D）图中标识区域的放大结构；（F）（E）图中标识区
域的放大结构，显示出层间的剥离。
俞书宏教授简介
俞书宏，安徽庐江人，1967年8月生。中国科学技术大学教授，博士生导师，教育部“
长江学者奖励计划”长江特聘教授（2006年-）、国家杰出青年基金获得者（2003年-）
、中国科学院“引进国外杰出人才”（2002年）、中央七部委“新世纪百千万人才工程
”国家级人选（2006-）、国家重大科学研究计划项目首席科学家（2010-）。1988年7
月获合肥工业大学无机专业学士学位，1991年5月获上海化学工业研究院硕士学位,
1998年10月获中国科学技术大学化学系无机化学专业博士学位，1999年—2001年获在日
本东京工业大学材料与结构实验室从事博士后研究，2001年—2002年获德国洪堡基金会
(AvH)资助(任洪堡外国科学家研究员)，在德国马普学会胶体与界面研究所工作。2002
年入选中国科学院“引进国外杰出人才”，在中国科学技术大学任教，博士生导师。现
任中国科学技术大学化学系教授，合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)责任研究员，国
家同步辐射实验室首批特聘研究员，中科院合肥物质科学研究院特聘研究员，上海交通
大学客座教授,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所客座研究员。
俞书宏曾荣获国家自然科学二等奖。他是Science文章通讯作者。
茅瓅波：2005年从安徽省望江二中进入中国科大化学系学习（0519）。他是Science文
章的第一作者。
作者：头条号 / 中国科大新创基金会

x*g2016-08-21 07:08

4 楼

和老年人相处主要是不要较真，因为无论对错，他们都会坚持到底、非常固执。所以他
说啥就是啥了。我也是跟爸爸摩擦很久以后才悟出的这个道理。不要跟老年人一般见识
，要把他当小孩子一样哄着。

【在 s*********9 的大作中提到】

: 婆婆春节前要来了。。。有点小紧张，之前跟婆婆最多一起住过一个星期，现在可能是
: 好几个星期甚至好几个月。
: 她人不坏，也不爱插手孩子的事情，就是有点严肃，感觉不苟言笑的那种，她站在那里
: 就散发出一股强大的气场，感觉让人不敢去亲近她。
: 哎，有点紧张啊

A*a2016-08-21 07:08

5 楼

espn3有iphone的app，如果你家cable有espn3的话，可以在手机上关联帐户
cctv5用coosh air可以看

【在 m***u 的大作中提到】

: 下周六在旅行路上. 请问哪位知道iphone 能不能看冠军杯?
: 谢谢!

t*u2016-08-21 07:08

6 楼

牛逼

s*92016-08-21 07:08

7 楼

他人挺好的，也讲道理，如果他做错了会承认会道歉。
就是为人很严肃，让家里气氛很不好。我这学期课少，在家里的时间可能会多谢，老公
白天去上班，可能有很长一段时间都是我俩呆着，要主动找话说吗？婆婆不太爱说话。
我就是觉得两人相处可能会有点尴尬，因为他总是不苟言笑的。

【在 x****g 的大作中提到】

: 和老年人相处主要是不要较真，因为无论对错，他们都会坚持到底、非常固执。所以他
: 说啥就是啥了。我也是跟爸爸摩擦很久以后才悟出的这个道理。不要跟老年人一般见识
: ，要把他当小孩子一样哄着。