种子矿化法制备棱柱状碳酸钙薄膜及应用

发布时间：2024-03-06 01:23

　　与自然矿物相比,生物矿物往往具有更加出色的性能,如断裂韧性、浸润性等,而这些功能很大程度上要归功于由生物大分子调控形成的复杂的多级结构以及宏观尺度上的结构有序性。因此仿生矿化的研究有助于帮助人们深入理解生物矿物的矿化机理,为新型多功能材料的制备提供新的方法思路。由于其相对简单微结构和出色的力学性能,贝壳的珍珠层和棱柱层是目前仿生矿化工作中研究最多的两种模型。对于珍珠层结构,人们己经可以通过各种方式将其制备出来,并且都具有优异的力学性能;而对于棱柱层的研究目前还比较少,现有的研究大都是在高分子、自组装薄膜以及一些天然矿物表面进行直接矿化,然而由于表面成核密度的影响,这些方法很难获得高度有序的大面积连续的棱柱状碳酸钙薄膜。基于现有的研究,在本论文中,我们提出一种基于种子层外延的矿化方法来制备大面积连续的、棱柱状的碳酸钙薄膜材料。首先在高分子基底上进行预矿化得到一层纳米颗粒的种子层;然后在种子层的基础上进行二次矿化,制备得到了棱柱状的碳酸钙薄膜材料。种子层的引入可以有效地提高外延生长的成核密度,从而为实现连续碳酸钙薄膜的矿化提供了基础。通过在矿化过程中加入不同的高分子添加剂,可以有效地调控碳...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 生物材料
        1.2.1 生物材料简介
        1.2.2 生物矿物
        1.2.3 高分子在生物矿化中的作用
    1.3 仿生矿化及研究现状
        1.3.1 仿生矿化简介
        1.3.2 基于仿贝壳珍珠层结构的仿生矿化研究
        1.3.3 基于仿贝壳棱柱层结构的仿生矿化研究
        1.3.4 过渡层的存在
        1.3.5 竞争生长机制
    1.4 本课题的研究意义及内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第二章 种子矿化法来制备棱柱状碳酸钙球霰石薄膜材料
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 实验步骤
    2.3 碳酸钙种子层的表征
        2.3.1 碳酸钙种子层的结构信息
        2.3.2 PVA退火温度对于种子层矿化的影响
    2.4 碳酸钙外延层的结构表征
        2.4.1 碳酸钙棱柱状外延层的形貌与晶体学信息
        2.4.2 种子层对于碳酸钙外延层的影响
    2.5 棱柱状CaCO₃-SF薄膜的制备
        2.5.1 SF对于棱柱状碳酸钙结构的调控作用
        2.5.2 SF浓度对棱柱状碳酸钙薄膜结构的影响
        2.5.3 棱柱状碳酸钙薄膜的生长机理研究
    2.6 棱柱状碳酸钙薄膜的性能研究
        2.6.1 棱柱状碳酸钙薄膜力学性能的研究
        2.6.2 棱柱状碳酸钙薄膜水下超疏油性能的研究
    2.7 本章小结
第三章 种子矿化法用于曲面基底上碳酸钙涂层的涂覆及应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验步骤
    3.3 壳聚糖高分子基底及种子层的表征
        3.3.1 壳聚糖高分子基底的表征
        3.3.2 碳酸钙种子层的表征
    3.4 碳酸钙薄膜外延层的表征
        3.4.1 碳酸钙外延层的结构表征
        3.4.2 高分子添加剂对于碳酸钙外延层结构的影响
        3.4.3 基于种子矿化法的空间异质结构的矿化
    3.5 平面基底上CaCO₃-PGlu薄膜的性能的研究
        3.5.1 CaCO₃-PGlu薄膜的水下超疏油性能
        3.5.2 CaCO₃-PGlu薄膜的力学性能的研究
    3.6 曲面基底上碳酸钙的矿化以及在油水分离中的应用
        3.6.1 曲面基底上碳酸钙的矿化
        3.6.2 油水分离
    3.7 本章小结
第四章 结论与展望
参考文献
攻读硕士期间的科研成果
致谢



本文编号：3920336