朱英杰团队制备出新型羟基磷灰石耐火纸

中国教育装备采购网2014-05-12 10:23围观1012次我要分享

  朱英杰团队发明了一种新的制备方法,成功地制备出羟基磷灰石长纤维,以这些看似像挂面一样的纤维作为纸的构建材料,制备出了新型羟基磷灰石耐火纸。

  朱英杰(右后)在实验室指导学生做实验。

  “在兴趣的驱使下,各种创新灵感也会不约而至。”中国科学院上海硅酸盐研究所(以下简称上海硅酸盐所)研究员朱英杰在接受《中国科学报》记者采访时说。

  就拿他们近期的研究成果耐火纸来说,其主要成分羟基磷灰石原本是脊椎动物硬组织骨骼和牙齿的主要无机成分,人们通常将其应用在生物医学领域,很少有人将它和造纸联系起来。

  朱英杰认为,这是源自创新的灵感。

  创新灵感不约而至

  面对记者的问题,朱英杰总是能给出非常“循规蹈矩”的答案,如同他的每日“两点作息——回家与工作”一般,不逾矩。

  实际上,科学家又是最不循规蹈矩的一类人,他们大都喜欢挑战新的难题,在实验中一遍遍验证新发现,又一遍遍寻找更为完美的答案。朱英杰正是这样一个“矛盾的个体”。

  2002年,朱英杰入选了中科院“百人计划”,从海外学成归国。他所在的团队主要从事纳米生物材料的研究,12年来,他和他的团队在微波辅助快速合成纳米材料、纳米晶自组装和纳米生物材料等领域取得了创新性的成果。今年初,他们研发出的耐火纸再次引来无数关注与赞誉。

  自2008年以来,合成各种形貌的羟基磷灰石纳米材料并探索其在生物医学领域的应用,成为朱英杰团队的一个主要研究方向。经过几年努力,他们成功地合成出羟基磷灰石纤维。

  这种纤维是如何用到造纸当中的呢?羟基磷灰石具有优良的生物相容性并且环境友好,本身呈现优质的白色,更重要的是它不燃烧、可耐高温,是制造纸的一种理想材料。

  但想法归想法,要想利用羟基磷灰石造纸,还得克服许多其他特性。比如,羟基磷灰石陶瓷一般脆性高、韧性低。

  如何提高羟基磷灰石材料的柔韧性,成为摆在他们面前的最大挑战。“我们想到采用羟基磷灰石纤维作为纸的构建材料有可能解决柔韧性难题。”他说。

  但是挑战依然接踵而至。羟基磷灰石在合成过程中通常容易形成棒状或片状形貌,怎么把它做成纤维呢?

  朱英杰团队发明了一种新的制备方法,成功地制备出羟基磷灰石长纤维,以这些看似像挂面一样的纤维作为纸的构建材料,制备出了新型羟基磷灰石耐火纸。

  这种耐火纸具有高柔韧性,可以任意卷曲,最神奇的是,它不会燃烧,可以应用于需要长久保存的书写和印刷文件及档案等。作为永久和安全的信息存储介质,它具有很好的应用前景。

  “在耐火纸的研制过程中,我们解决所有难题的灵感都来源于日常研究工作的积累、创新思考和坚韧不拔的刻苦钻研。”朱英杰说。

  科研容不得一点疏忽

  “作为科研工作者,最难忘新科研成果出现的那一刻。”朱英杰说。

  除了耐火纸外,朱英杰团队还在从事纳米生物材料的研究,硅酸钙就是其中一种生物材料,主要用于骨组织修复。实际上,他们从2008年就开始研究硅酸钙在药物装载和释放中的应用。

  在研究药物装载时,他们发现所制备的由纳米片自组装形成的硅酸钙水合物多孔微球具有超高的布洛芬药物装载量。

  “我们当时觉得这有点不可思议,因为这种情况还没有在其他材料体系中发现过。”朱英杰说。经过反复试验,他们确认了这一实验结果——多孔微球的药物装载量超过了所有文献报道的最高值。

  与此同时,他们还首次发现了硅酸钙水合物多孔微球具有不同于文献报道的其他材料体系的药物释放规律——其药物释放量与释放时间的自然对数呈线性关系。而在此之前,文献报道的其他载药体系其药物释放量与释放时间的平方根呈线性关系。

  “当然,这一创新结果的发现过程是非常曲折艰辛的。”朱英杰说。

  药物释放是一个漫长的过程,为了得到精确、合理的实验结果,往往需要通宵实验才能获得比较连续的测试点。有时候,实验设计和操作过程的一点点疏忽都会导致整个实验前功尽弃。

  功夫不负有心人。最终他们的研究结果发表在国际权威期刊《先进材料》上,并获得一项中国发明专利授权。

  依靠团队的力量

  在科研工作中,除了每天开展大量的实验外,朱英杰还会留出足够的时间进行总结、阅读文献和思考。“我要求团队成员要有充分的实验计划、明确的实验目的,在实验过程中认真仔细,特别注意实验细节的观察,详细记录实验过程及现象,并及时总结分析当天的实验结果。”

  创新不是拍脑袋拍出来的,是一个循序渐进的过程。其间,各种困难总会时不时地冒出来。这时候,“依靠团队的创新思维”就显得尤为重要。

  2008年,朱英杰带领团队开展“新型磷酸钙—嵌段共聚物复合纳米基因载体的构建及其在肺癌治疗中的应用研究”。这是一个上海市纳米专项资助的课题,研究内容涉及化学、材料科学、生物学和医学在内的多个交叉学科,研究难度非常大,对科研团队提出了非常高的要求。

  而那时,朱英杰团队的研究方向刚刚转入磷酸钙类纳米材料领域,基础相对薄弱,相关的生物学和医学的研究条件也十分有限。

  怎么办?合作!他们找到上海交通大学和上海市肿瘤研究所,通过阅读大量文献,投入了大量的时间加班加点攻关技术难题,取得了创新研究结果,出色地完成了该项目。

  近十年时间里,朱英杰团队在发展纳米材料的快速、低成本、节能和环境友好的微波合成新方法方面开展了大量探索研究,取得了一系列创新性研究结果。他们还发展了多种微波合成新方法,并将这些方法应用于多种纳米材料的快速制备及纳米结构的形貌调控。

来源:中国科学报

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