中國粉體網訊 12月29日，工業和信息化部印發《“十四五”原材料工業發展規劃》(以下簡稱《規劃》)，計劃到2025年，實現原材料工業保障和引領制造業高質量發展的能力明顯增強。《規劃》指出，將加強產學研用深度融合，推進科研院所、高校、企業科研力量優化配置和資源共享。在非金屬礦領域，明確技術發展相關細節，將推進非金屬礦分級提純、晶形保護、粒形粒貌控制等技術快速發展。
工信部《規劃》印發通知
在非金屬礦物粉體應用領域，有“高純度、專用型、功能化”標簽的產品，都是供不應求的“俏貨”，以高附加值或精品碳酸鈣為例，純度99%以上的產品便不愁賣，生產企業在晶形保護、粒形粒貌控制上有核心技術的企業在全國都屈指可數，產業發展對原材料深加工技術革新的需求越來越多。加之，目前綠色發展和循環經濟的產業背景，碳酸鈣原材料相關基礎科學研究更加迫切和困難。
近期鈣基原材料技術研究進展
1柔性磷酸鈣(CaP)納米纖維——塑料的環保替代品
浙江大學唐睿康、劉兆明團隊制備了一種具有周期性結構缺陷的柔性磷酸鈣(CaP)納米纖維。通過制備CaP離子低聚物作為前驅體，以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸鈉(SA)作為仿生有機分子控制CaP低聚物的無機離子聚合，得到了一種具有層狀結構的塊狀雜化礦物(HM)。
其交聯度低于羥基磷灰石(HAP，CaP的結晶相)，變得柔韌、實現了高曲率，克服了礦物固有的脆性，并表現出塑性特征。HM的主要礦物組成使其比傳統聚合物塑料具有更好的硬度和熱穩定性，對環境友好，在自然界中可降解，有參與地質循環的可能性。該材料是一種有希望的塑料替代品，其柔性礦物中周期性結構缺陷的構建擴展了目前對材料科學的理解。
HMs的力學性能和阻燃性能表征
HMs的環保性
HMs的主要組分均具有良好的環境友好性和可生物降解性。簡單地將樣品浸入水中模擬了HM降解的自然條件。30天時，HMs中的有機物大多通過簡單的水處理被溶解，其余塊體幾乎為純CaP礦物相。隨著溫度的升高，這種有機溶解過程加快，在100℃時，HM在6h內逐漸分解成粉末。
HM的分解表征圖
2文石與方解石晶面礦物學研究
近期，中國科學院廣州地球化學研究所礦物表界面物理化學學科組唐紅梅博士、研究員朱建喜和助理研究員鮮海洋等采用原位原子力顯微鏡(AFM)方法，從文石(110)和方解石(104)晶面的生長—溶解對比出發，探討了兩組晶面分別在Mg2+和丁二酸溶液中的表/界面反應性差異。
以Mg2+體系為例，方解石與文石晶面的生長特征對比結果表明：文石(110)表面上的納米顆粒通過沿[001]方向定向聚集形成棒狀文石，而方解石(104)表面生成光滑的層狀方解石。Mg2+分別通過阻礙顆粒前驅體脫水和臺階擴展來抑制文石(110)面上的文石和方解石(104)面上的方解石生長，但Mg2+并不改變碳酸鈣在這兩種基底上的結晶路徑。
形成于文石(110)和方解石(104)晶面的碳酸鈣的結晶路徑差異
無機鹽金屬離子在合成CaCO3的過程中發揮重要作用，Mg2+、Zn2+、Ba2+等金屬離子的存在會導致CaCO3的晶格畸變，從而影響其晶體的生長。金屬離子通過占據Ca2+在晶格中的特定位置，以使CaCO3的晶格發生畸變，從而改變CaCO3的晶體結構乃至形貌。唐紅梅博士的研究，補充了碳酸鈣晶型控制理論，對碳酸鈣粒形粒貌控制技術的發展有很強借鑒意義。
結語
碳酸鈣資源較為豐富，應用范圍較為廣泛，雖然是價值較為普通的一類傳統材料，但是產品需求一直較為穩定，產業技術研究和發展從未中斷，是眾多制造業不可或缺的重要原材料之一。每一項鈣基原料深加工技術的進步都是不可忽視的，值得祝賀的。
參考來源：
工信部《“十四五”原材料工業發展規劃》文件
Nature之后，再發AM：柔軟礦物質——塑料的環保替代品，高分子化學前沿
文石與方解石晶面礦物學研究取得進展，廣州地化研究所
