路丙强，助理研究员 

　　生物纳米技术研究课题组 

　　工作电话： 021-52412602  

　　电子邮件：b.q.lu@mail.sic.ac.cn

　　教育经历：

　　2003-2007，广西大学，化学，学士学位

　　2007-2010，广西大学，物理化学，硕士学位

　　2010-2014，中国科学院上海硅酸盐研究所，物理化学，博士学位

 

　　工作经历：

　　2014-2016，德国康斯坦茨大学，物理化学，博士后

　　2014—至今，中国科学院上海硅酸盐研究所，高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，助理研究员

 

　　科研工作简介： 

　　新型羟基磷灰石超长纳米线耐火纸

　　纸是中国古代四大发明之一，其发明结束了古代简牍繁复的历史，极大地促进了人类文化的传播与发展。除了书写和打印，纸的应用已经深入人类生活的方方面面。传统纸通常是采用树木或草等植物纤维为原料并加入一些添加剂和漂白剂制造出来的。随着科学技术的发展，一次性纸成为一种廉价的商品，导致纸的消耗量及其废物大幅增加，和大规模森林资源的消耗和环境污染。传统纸张中含有较高比例的木质素，其在空气中和光照下会逐渐变黄，这就是一些书籍和报纸保存一段时间后会变黄的原因。植物纤维素也会产生一些酸性物质，这些酸性物质会使纸腐蚀降解。传统植物纤维素纸的另一个致命弱点是易燃性，书籍和纸质文件在火灾中会被完全烧毁，这也是很多世纪以来众多纸质文物损毁消失的一个主要原因。

基于传统纸所面临的突出问题，我的研究工作致力于发展基于无机材料的新型高柔韧性耐火纸。我们发展了一种制备新型耐火纸的方法，以油酸钙为前驱体制备出亲水性/疏水性可精确调控的羟基磷灰石超长纳米线，并以该超长纳米线作为纸的构建材料，采用简单的真空抽滤技术成功地制备出新型羟基磷灰石超长纳米线耐火纸（图1）。该纸具有高柔韧性，可以任意卷曲，此外它不燃烧，而且可以耐高温。由于羟基磷灰石是一种天然矿物质，它是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成份，因此我们所制备的新型耐火纸具有优良的生物相容性并且环境友好，呈现优质的白色。之后我们优化了该耐火纸的制备方法，并将其应用扩展至超疏水材料、隔热材料、能源、催化等领域。目前我们正努力发展该耐火纸的扩大制备方法，进一步提高其性能，使其具有更广阔的应用前景，并同时发展具有其他成分和结构的耐火纸。

图1 超长羟基磷灰石纳米线（左）及以之为原料所制备的新型耐火纸

　　仿牙釉质结构材料

　　脊椎动物牙釉质是牙齿表面一层矿物组织，具有优异的强度、硬度、耐磨性等机械性能，可以承受每天上千次的咀嚼磨损和极高咬合力。牙釉质的杰出机械性能由其独特的组成和结构所贡献。牙釉质的主要化学成分为羟基磷灰石(96 wt%)、少量的有机物（1 wt%）和水（3 wt%）。结构上，牙釉质呈复杂的多级结构，以人类牙釉质为例：直径为几十纳米的羟基磷灰石纳米线为一级结构；纳米线平行于c轴高度有序排列形成直径微米级的釉柱为二级结构；釉柱再按照一定的方式组装形成尺寸为厘米级的牙釉质。在纳米线之间为富含Mg、Na 等元素的无定形磷酸钙。这种特殊组成和结构的形成是一个漫长而复杂的细胞内外生长与调节过程，涉及造釉细胞、牙釉蛋白、牙釉质/牙本质界面等生物对象的参与，更需要对生物矿物质（羟基磷灰石）化学矿化过程的调控，人们对其基本形成过程虽然有了一定的认识，但仍有一些具体细节是待解之谜。目前，人工合成结构和性能均与牙釉质高度相似的仿生材料仍有较大的挑战。我的研究基于对牙釉质成分和结构的了解，探索合成仿牙釉质结构（图2），以期得到新的高性能材料，克服目前传统材料的在生物医学领域的缺点。本研究将促进对材料结构与性能相关科学问题的理解，并对高性能仿生材料的研究提供新的思路和方法。

 

图2 拟构建的仿牙釉质结构材料的多级结构示意图。

 

　　科研成果：

　　http://www.sic.cas.cn/kybm/bio/zyj/yjcg/

 

　　详细介绍：

　　http://www.sic.cas.cn/kybm/bio/zyj/yjly/