无机离子聚合及其对材料和生物医学的变革

无机物由于其不同于有机高分子的合成方式,限制了其在诸多工程材料方面的应用.通过借鉴高分子化学中的封端策略,制备了系列类似高分子单体的无机离子寡聚体,实现其可控的聚合与交联,称为“无机离子聚合”.无机离子聚合实现了“像制备高分子一样制备无机物”,发展出无机可塑制备新方法及有机-无机共聚物、仿生有机-无机复合结构材料和柔性矿物塑料等新型工程材料.基于无机离子聚合及新型工程材料研发的基础,进一步发展出生物硬组织的修复新方法,包括牙釉质的再生、牙本质与骨的仿生再修复.无机离子聚合与交联反应体系的提出实现了无机化学合成的基础理论突破,衍生出新型工程材料以及生物医学研究体系的创新,将为医工交叉领域的新突破提供助力.

无机离子聚合与交联及其应用

传统无机材料合成遵循经典晶体生长方式,常以粉末颗粒形式存在,极大地限制了无机材料的性能.高分子材料通过单体的可控聚合与交联实现了材料的连续、可塑制备,极大地扩大了材料的应用范围.借鉴高分子化学中的封端策略,我们将无机离子寡聚体作为无机单体,替代了传统的离子前驱体,实现了无机离子化合物的聚合与交联,从而能够“像制造高分子一样制造无机物”.本文从材料合成的角度出发,介绍了无机、高分子反应前驱体及材料制备模式,重点介绍了无机离子寡聚体及其聚合与交联过程,进一步展开介绍了基于无机离子聚合与交联在材料合成与应用方面的成果.无机离子聚合与交联反应体系的提出,在材料合成方面促进了高分子与无机化学的融合,一定程度上打破对传统无机材料合成的认知,为新型功能材料的合成提供新的思路.

生物矿化中的凝聚态化学

不同于研究体相或分子与分子之间的常规化学,凝聚态化学重点关注的是多层次结构的凝聚态物质,主要研究凝聚态物质的化学性质与功能、构筑机制、凝聚态物质之间的反应以及结构与功能间的关系,也是生物矿化研究中特别感兴趣的科学问题。生物矿化是通过有机基质调控无机矿物的生成,构筑具有多层次结构和特殊功能(如保护、传感和运动等)的生物凝聚态物质。研究生物矿化中的化学构筑与结构-功能关系,通过仿生矿化可以设计并制备具有类生物矿物结构和先进功能的仿生凝聚态材料。本文从凝聚态化学的角度介绍生物矿化和仿生矿化领域的概况以及取得的重要成果和新认识,重点综述了本课题组近年来受生物矿化启发,基于无机离子寡聚体的仿生新材料构筑和功能方面的研究成果。相信生物矿化将为新兴凝聚态化学的研究和发展提供良好参考,同时从凝聚态化学的新高度看待和指导生物矿化,也将促进生物矿化研究走向新的台阶。