中国粉体网讯 12月29日，工业和信息化部印发《“十四五”原材料工业发展规划》(以下简称《规划》)，计划到2025年，实现原材料工业保障和引领制造业高质量发展的能力明显增强。《规划》指出，将加强产学研用深度融合，推进科研院所、高校、企业科研力量优化配置和资源共享。在非金属矿领域，明确技术发展相关细节，将推进非金属矿分级提纯、晶形保护、粒形粒貌控制等技术快速发展。
工信部《规划》印发通知
在非金属矿物粉体应用领域，有“高纯度、专用型、功能化”标签的产品，都是供不应求的“俏货”，以高附加值或精品碳酸钙为例，纯度99%以上的产品便不愁卖，生产企业在晶形保护、粒形粒貌控制上有核心技术的企业在全国都屈指可数，产业发展对原材料深加工技术革新的需求越来越多。加之，目前绿色发展和循环经济的产业背景，碳酸钙原材料相关基础科学研究更加迫切和困难。
近期钙基原材料技术研究进展
1柔性磷酸钙(CaP)纳米纤维——塑料的环保替代品
浙江大学唐睿康、刘兆明团队制备了一种具有周期性结构缺陷的柔性磷酸钙(CaP)纳米纤维。通过制备CaP离子低聚物作为前驱体，以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)作为仿生有机分子控制CaP低聚物的无机离子聚合，得到了一种具有层状结构的块状杂化矿物(HM)。
其交联度低于羟基磷灰石(HAP，CaP的结晶相)，变得柔韧、实现了高曲率，克服了矿物固有的脆性，并表现出塑性特征。HM的主要矿物组成使其比传统聚合物塑料具有更好的硬度和热稳定性，对环境友好，在自然界中可降解，有参与地质循环的可能性。该材料是一种有希望的塑料替代品，其柔性矿物中周期性结构缺陷的构建扩展了目前对材料科学的理解。
HMs的力学性能和阻燃性能表征
HMs的环保性
HMs的主要组分均具有良好的环境友好性和可生物降解性。简单地将样品浸入水中模拟了HM降解的自然条件。30天时，HMs中的有机物大多通过简单的水处理被溶解，其余块体几乎为纯CaP矿物相。随着温度的升高，这种有机溶解过程加快，在100℃时，HM在6h内逐渐分解成粉末。
HM的分解表征图
2文石与方解石晶面矿物学研究
近期，中国科学院广州地球化学研究所矿物表界面物理化学学科组唐红梅博士、研究员朱建喜和助理研究员鲜海洋等采用原位原子力显微镜(AFM)方法，从文石(110)和方解石(104)晶面的生长—溶解对比出发，探讨了两组晶面分别在Mg2+和丁二酸溶液中的表/界面反应性差异。
以Mg2+体系为例，方解石与文石晶面的生长特征对比结果表明：文石(110)表面上的纳米颗粒通过沿[001]方向定向聚集形成棒状文石，而方解石(104)表面生成光滑的层状方解石。Mg2+分别通过阻碍颗粒前驱体脱水和台阶扩展来抑制文石(110)面上的文石和方解石(104)面上的方解石生长，但Mg2+并不改变碳酸钙在这两种基底上的结晶路径。
形成于文石(110)和方解石(104)晶面的碳酸钙的结晶路径差异
无机盐金属离子在合成CaCO3的过程中发挥重要作用，Mg2+、Zn2+、Ba2+等金属离子的存在会导致CaCO3的晶格畸变，从而影响其晶体的生长。金属离子通过占据Ca2+在晶格中的特定位置，以使CaCO3的晶格发生畸变，从而改变CaCO3的晶体结构乃至形貌。唐红梅博士的研究，补充了碳酸钙晶型控制理论，对碳酸钙粒形粒貌控制技术的发展有很强借鉴意义。
结语
碳酸钙资源较为丰富，应用范围较为广泛，虽然是价值较为普通的一类传统材料，但是产品需求一直较为稳定，产业技术研究和发展从未中断，是众多制造业不可或缺的重要原材料之一。每一项钙基原料深加工技术的进步都是不可忽视的，值得祝贺的。
参考来源：
工信部《“十四五”原材料工业发展规划》文件
Nature之后，再发AM：柔软矿物质——塑料的环保替代品，高分子化学前沿
文石与方解石晶面矿物学研究取得进展，广州地化研究所
