仿生矿物胶体液晶：从含无机纳米晶体和有机聚合物组分的杂化体组装到其功能化
Biomineral-Inspired Colloidal Liquid Crystals: From Assembly of Hybrids Comprising Inorganic Nanocrystals and Organic Polymer Components to Their Functionalization
摘要整理
仿生有机/无机合成复合材料作为高性能功能材料受到广泛关注。在自然界中，珍珠、牙齿和骨骼等生物矿物是自组织的有机/无机复合体，其中无机组分由碳酸钙（CaCO₃）和羟基磷灰石（HAp）组成，有机组分由肽和多糖构成。虽然生物矿物的性能不一定高于玻纤或碳纤增强塑料等合成复合材料，但其具有环保、生物相容性好、在温和条件下制备等优势，并形成精细的纳米结构和自组织分级结构。本研究受生物硬组织启发，通过有机聚合物与CaCO₃或HAp无机晶体的自组织，开发了纳米结构薄膜和块体杂化晶体。利用聚丙烯酸（PAA）或酸性肽等聚合物添加剂与甲壳素和含羟基合成聚合物等不溶性有机模板协同作用，诱导CaCO₃或HAp薄膜晶体形成。进一步在水溶液中利用PAA大分子酸性添加剂（无需不溶性聚合物模板）制备了具有棒状和盘状形态的CaCO₃和HAp纳米结构颗粒。在适当浓度下，这些各向异性颗粒自组装形成胶体液晶（LC）相。本综述重点关注仿生矿物基胶体液晶聚合物/无机复合材料的材料设计和分级结构，阐述了这些新型仿生生物相容性自组织材料的设计制备、纳米结构和自组装行为。利用高分辨透射电子显微镜、小角X射线散射、中子散射和流变学测量等手段表征了自组装纳米结构胶体液晶的结构特征，并介绍了这些仿生矿物启发的液晶的功能性能。由于该类生物矿物基胶体液晶可在温和水溶液条件下制备，且由环保生物相容性组分构成，有望开发出新型功能材料。