[发明专利]一种自组装片层材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种自组装片层材料及其制备方法和应用，所述自组装片层材料的制备方法如下：S1：配制氯化钙溶液和异亮氨酸溶液，混合得到混合溶液，所述氯化钙和异亮氨酸的摩尔比为1～5：1～5；S2：称量碳酸铵固体于容器中，并用封口膜密封容器；所述封口膜上扎有若干小孔，所述碳酸铵与氯化钙的摩尔比为100～150：1～1.5；S3：将S2所述容器和S1用于盛放混合溶液的容器置于干燥器中，于25～30℃条件下反应30～45天；将混合溶液干燥即得所述自组装片层材料。本发明提供的自组装片层材料由文石纳米晶粒聚集而成，属于文石晶片，与组成珍珠层的六边形文石晶片相似；本发明提供的自组装片层材料能在一定程度上与残次海水养殖珍珠缺损部位结合达到填补作用。

技术领域

本发明涉及仿生合成生物材料技术领域，具体地，涉及一种自组装片层材料及其制备方法和应用。

背景技术

珍珠作为海洋中瑰宝，主要产于珍珠贝类和珠母贝类软体动物体内。软体动物体内的外套膜受到外界刺激分泌出珍珠质形成的矿物颗粒，所以珍珠的形成过程是一种典型的生物矿化过程，主要由95%无机相碳酸钙和5%的蛋白质和多糖组成，还含有少量的水。

自然界生物矿物众多，其中碳酸钙是最为广泛存在的矿物。碳酸钙一般以三种形态存在：方解石、文石和球文石。方解石常见晶型有棱面体、立方体、球文石常表现为球状颗粒聚集体、文石常见晶型针状、短棒状和簇状单晶体。方解石属三方晶系热力学性质最稳定，而文石是正交晶系，与方解石结构相似，差别在于与CO₃^2-晶格匹配配位数的不同，方解石的CO₃^2-配位数是6，文石的CO₃^2-配位数是9，所以文石晶体比方解石晶体排列更紧密；由于文石是紧贴C轴方向结晶的，所以一般情况下，文石只会形成体积不大的细长的针状、柱状或矛状晶体，球文石是三种晶型中最不稳定的，水溶液中向方解石晶型或文石晶型转变。珍珠中的碳酸钙主要以文石晶型存在。

生物矿化则是指无机矿物在有机质的调控下，有选择性地在有机质提供的模板上成核，生长形成结构有序的生物矿物构成，此过程包括4个阶段：有机大分子的预组织、有机分子与无机离子的界面识别、生长调节和细胞加工。其中细胞的参与是生物矿物与人工合成的无机相矿物结构和力学性能上相差较大的主要原因，因此模拟生物矿化过程是制备高度有序、高性能的生物材料的关键方法。

当前，国外相关课题组利用自下而上的交替组装技术和层层组装技术合成了高强超韧的层状复合材料，但与珍珠的层状结构的优异性能相去甚远；清华大学俞书宏团队则利用冷冻鋳造法合成了与珍珠层高度相似的类珍珠层材料，但研究发现构成文石晶片的单个文石微米晶片要比珍珠中的大，说明珍珠的超微结构决定了其优异的性能。

因此，为加深对珍珠矿化机制研究的认识，推测晶体的生长过程，很有必要研发一种与珍珠的层状结构更为接近的自组装片层材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自组装片层材料，本发明提供的自组装片层材料由文石纳米晶粒聚集而成，属于文石晶片，与组成珍珠层的六边形文石晶片相似；能在一定程度上与残次海水养殖珍珠缺损部位结合达到填补作用。

本发明的另一目的在于提供上述自组装片层材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述自组装片层材料在橡胶、塑料、造纸、油墨中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自组装片层材料，所述自组装片层材料的制备方法如下：

S1：配制氯化钙溶液和异亮氨酸溶液，混合得到混合溶液，所述氯化钙和异亮氨酸的摩尔比为1～5：1～5；

S2：称量碳酸铵固体于容器中，并用封口膜密封容器；所述封口膜上扎有若干小孔，所述碳酸铵与氯化钙的摩尔比为100～150：1～1.5；