埃洛石——未來的的材料明星,這些你不得不知!!!
2019-11-01 10:58 來源:礦材網 編輯:礦材網

 埃洛石是一種有著廣闊應用前景的天然礦物,其具有獨特的管狀納米結構和良好水分散性、內外壁不同性質、高吸附性、生物相容等獨特優異物理化學性能,成為近年來研究的熱點。


 11月23-24日,2019首屆埃洛石研究與應用學術研討會將在暨南大學舉行。暨南大學劉明賢教授作為此次會議的發起人之一,近年來在埃洛石的生物醫學應用方面取得了系列重大研究進展。今天我們就關于為什么要召開此次會議,埃洛石的性能及應用以及目前取得哪些進展等問題專訪劉教授。



 劉平:大家好,我是礦材網劉平,今天有幸見到暨南大學年輕的學者劉明賢教授,劉教授在生物材料研究領域是國內著名學者。最近劉教授主導2019首屆埃洛石研究與應用學術研討會,我們關于會議以及埃洛石研究相關問題,請劉教授仔細給我們講一講。首先我想請教劉教授,我們為什么要召開埃洛石納米材料這樣的會議?

 劉教授:近幾年來,埃洛石作為一種新型的納米材料,引起全世界的關注。像我們國家近十年來,埃洛石相關的研究單位越來越多。據不完全統計,我們國家大概有一百所,包括高校、研究院和企業都在從事埃洛石相關的研究和開發。那么在這個大背景下,我們就很想匯集全國乃至世界上做埃洛石相關研究的團隊、學者來進行學術交流研討。


 這次會議我們將會交流埃洛石最新的研究進展,討論埃洛石研究存在問題,我想會議形式比看論文等其它方式的交流更加充分更加透徹。我們基于這樣背景下,想在廣州組織埃洛石的研究與應用學術研討會,覺得非常有必要。


 劉平:這次埃洛石的納米材料會議請了哪些重量級的嘉賓?

 劉教授:現在全世界陸陸續續有很多團隊加入到埃洛石的研究中來,我是從2004年開始到現在已有15年主要做埃洛石的相關研究,我們和國內外同行也保持很密切的聯系。


 這次會議我們邀請到非常多的埃洛石研究權威專家,包括美國路易斯安那理工大學的Yuri Lvov教授,他主要研究埃洛石的藥物釋放自組裝領域。他是我們最重要的嘉賓,我給他發邀請,他也非常愉快的答應了。因為他除了在美國做研究之外,還和世界上很多相關的課題組進行埃洛石研究的一些合作。包括我們中國有好幾個大學跟Yuri Lvov教授有一些埃洛石研究相關的合作,他還和日本、葡萄牙和俄羅斯關于埃洛石研究也有一些合作。所以在埃洛石研究領域,Yuri  Lvov教授是研究權威,也是我們重量級嘉賓之一。


 其次我們國內的一些埃洛石研究單位研究力量也非常強,比如說我們這次會議的共同主席袁鵬教授,他是廣州地球化學研究所的研究員,他在埃洛石研究領域也有非常多的成果,包括埃洛石作為礦物成分的結構分析、形成機理和界面改性應用這些方面,從礦物物理、礦物材料角度也做了很多研究,所以我們也邀請袁鵬研究員跟我們一起來共同主辦會議。他也是“Applied Clay Science”的主編,在國內外粘土領域有非常大的影響力,當然也是埃洛石的研究專家。


 除此之外,包括鄭州大學的張冰教授,北京化工大學的王文才教授,他們也表示將會參加我們這次會議,當然他們將埃洛石應用到不同的領域上,都有自己一些有特色的研究成果。


 劉平:這次陣容非常豪華,匯聚了國內外的知名學者,所以大家對這次會議值得期待。



 劉平:埃洛石作為一個大眾的礦物,它有哪些獨特的性能和應用?

 劉教授:這個問題我們一直在思考,我們這么多年來為什么要一直抓住埃洛石這個點不放,相比其他粘土礦物,它到底有什么獨特的性能?


 因為我們知道粘土礦物其實有很多種,包括蒙脫土、高嶺土伊利石。那為什么埃洛石值得我們研究者關注?因為它結構非常獨特,結構獨特就造成它的性能優異。它的主要特點就是中空管狀的納米結構,它的直徑是在納米級,長度在納米級到微米級之間,然后它與其它粘土不同,它是一個中空管狀結構,中空管狀就賦予它很多功能,比如說我們把藥物附到管內讓它緩慢釋放,我們也可以把其它的一些功能助劑,比如說阻燃劑防老劑,放在管里面讓它緩慢釋放,可以做成一種比如高耐老化、長效緩釋的的材料出來。


 另外埃洛石的內外壁表面化學組成不一樣,外壁是氧化硅,內壁是氧化鋁,這是非常獨特的一種結構。它的表面電荷也不一樣,外壁帶負電,內壁帶正電,這樣我們就可以對埃洛石的裝載和表面修飾提供很多可能。所以說埃洛石粘土礦物非常特殊,而且我們認為它也非常寶貴,因為自然界創造這么好的一個納米材料,那么它一定能在我們人類生活當中找到一些獨特的用途。


 所以我們這些年來將埃洛石開發為納米填料,經過表面功能化之后做出一些功能性的材料,比如說在生物醫學材料上利用它的增強性能、負載能力、吸附能力,可以將它做成環境吸附友好材料,所以就開展一系列的相關研究。這就是埃洛石不同于其他礦物的獨特之處,得到這么多學者關注。


 劉平:埃洛石研究國內外有哪些知名的機構,包括現在研究取得了哪些進展?

 劉教授:埃洛石研究,可以分為這幾塊:


 第一個我們最開始就是做高分子的納米填料,埃洛石的主要應用就將它作為納米填料放到橡膠塑料涂料中去,發現它能夠很好地增加高分子的強度、韌性、阻燃性、成核能力和熱穩定性,這些優異的性能,其實最早是從華南理工大學材料學院,我的導師賈德民教授和郭寶春教授開始研究的。


 后來鄭州大學以張冰、劉金盾教授為代表,他們發現埃洛石對吸附染料、重金屬離子具有獨到之處,因為它內外壁表面通過電荷吸附,范德華力、氫鍵相互作用,對水中的污染物吸附能力非常強。在張教授和劉教授帶領下,他這個團隊做了很多關于埃洛石用于環境吸附材料方面的一些研究。


 后來陸續跟上來一些新的方向,比如說我到暨南大學之后,和暨南大學的優勢學科生物醫學結合起來,從事埃洛石用于生物醫學材料方面的研究。那么它用于生物醫學方面有哪些獨特的地方?它吸血能力非常強,可以做皮膚的止血,我們也開發了和殼聚糖復合的埃洛石止血輔料,發現它對傷口愈合和止血能力提高非常多。


 另外埃洛石本身作為一種藥用礦物,可以制藥。另外還可以作為藥物載體,利用它的吸附性能讓藥物緩慢釋放。當然我們最新的研究是將埃洛石作為抗癌藥物的載體,發現它能夠降低癌癥用藥的次數,降低藥物的毒副作用,延長藥物的作用時間。甚至還有靶向功能,就是它單獨吃進去或者注射到體內之后,它能專門識別體內的癌細胞,然后對癌細胞進行一個藥物釋放,那么這樣就克服抗癌當中非常重要一些問題,因為抗癌藥物化療最重要的就是毒副作用,如果靶向就減少這種毒副作用。


 后來比較有代表性的比如中南大學的楊華明教授,他們就關注埃洛石的界面性能調控,把埃洛石和不同的具有催化能力的物質復合起來,就可以做一些催化的應用。比如說降解水中的污染物,利用埃洛石載體功能,提高催化劑的催化效率。后來西南石油大學將埃洛石經過表面疏水親水功能化之后,他們就做了一些油水分離材料,也發表了一系列好的論文。


 因為埃洛石是納米級結構,它表面非常容易功能化修飾,之后再將埃洛石納米管組裝到銅網、尼龍膜上面就可以做成油水分離材料。因為埃洛石作為一個基元,然后賦予它一些功能做成功能性材料的應用。當然其它的方向也有很多,包括我們最近開發的埃洛石用于化妝品比如面膜,埃洛石還用于抗菌的一些載體,包括埃洛石在化學模板鋰離子電池方面都出現非常好的一些結果。所以我們說埃洛石研究方興未艾,以后有非常好的一個前途。


劉平:用途非常廣泛,還有待于很多領域去開發。



 劉平:埃洛石在國內資源分布情況如何,包括現在在轉化應用上存在哪些問題?

 劉教授:我們一直關心埃洛石的資源,因為它的應用跟資源是緊密相關的,如果它有好的應用,但資源跟不上或者受制于國外,那么它就是很大的一個問題。據我們所知,埃洛石在我們國家十多個省份都有分布,包括北方的內蒙古、山西、陜西、河南和河北,中南部包括湖北、湖南,南部的云南、貴州和四川,都有一些礦物資源。


 由于埃洛石的應用沒有完全開展起來,所以說在非金屬礦這個行業,人們對它并不是特別清楚和了解,資源儲量勘探還有進一步開發的必要。那么這里主要是下游的應用問題,如果應用解決了,我相信自然會關注到上游的開采加工。


 目前我們埃洛石研究和開發也存在一些問題,我們看到它非常好的前景,也看到它一些問題。


 第一個就是剛才我講過它資源還未知目前美國有幾家公司在專門從事埃洛石產品原材料和復合材料的生產銷售。我們國內只能說有,但是資源不明確,那么產量有多少?儲量有多豐富?現在也是未知數,這是主要問題之一。


 第二個主要問題就是埃洛石要想應用還是要進行表面功能化處理修飾因為這是提高埃洛石應用價值的一個必要途徑。因為一種礦物提純后經過表面功能化修飾等精細的雕琢,只有這樣才能夠充分把埃洛石納米礦物的優勢挖掘出來,把它潛力發揮出來。而不是簡單的把它作為高嶺土的替代品。但是現在功能化修飾方法還是有待成熟,有一些技術但仍然不足夠成熟。


 第三個問題就是埃洛石的結構很特殊,但是在哪個領域是真正不可或缺?這其實也是值得我們思考。就是說有沒有一種領域除了埃洛石就不行,它的獨到之處在哪里?不可或缺性在哪里?如果說其它也可以做,比如說陶瓷,高嶺土也可以做,埃洛石也可以做,那么埃洛石就沒有獨特之處,它的價值相對沒有充分體現出來。我們最近也在找一些應用可能性,這個應用可能性就是找它的獨到之處,在我們國民經濟發展的哪個行業當中,它真正具有這種不可替代性。當然我們最近有一些研究進展,包括和國內外同行有一些很好的研究結果,包括我們的止血能力,那么其它如高嶺土、蒙脫土不行,埃洛石毛細管效應賦予它止血能力特別好。另外是吸附能力,我們最近將埃洛石開發為化妝品面膜,發現他吸油能力特別高,然后能夠吸收臉上的油脂,老舊的細胞能夠重新煥發肌膚活力,這是它的一些獨到之處,而其它的黏土礦物相對來講就比較弱。


 另外最近國內外有單位將它用于鋰離子電池方面,因為它有一個內外壁不同的電荷效應,就能夠使得鋰離子帶正電,另外負離子能夠定向的傳輸,那么這樣就使得鋰離子電池的壽命和充放電的速度極大提高。真正利用埃洛石本身結構特點,找到它一些特殊的應用,我想在這些方面還是值得進一步的挖掘、探索和發展。


劉平:今天非常感謝劉教授對埃洛石從分布、性能、應用、進展和團隊都講得非常清楚。那么我們期盼大家多關注埃洛石,也多來參加這次會議,尤其是國內外知名學者一起來參與的重要埃洛石納米材料會議,通過這次會議了解埃洛石材料最新進展,我們非礦功能化、材料化方向會更好。希望大家多關注埃洛石,多參加這次會議,感謝劉教授。

劉教授:謝謝劉總。

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