元素百科朱英杰团队开发了一种新型的大尺寸有序结构无机纳米绳。中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰团队发明了一种高柔韧性羟基磷灰石超长纳米线长有序组装的新方法，实现了羟基磷灰石超长纳米线从纳米尺度到微米尺度到宏观尺度的连续快速组装，成功开发了新型大尺寸有序结构无机纳米绳及其柔性耐火织物，可实现自动快速制备。与此同时，该团队还实现了羟基磷灰石超长纳米线的大体积(5万 毫升)实验室放大制备。《美国化学会-纳米》发表了相关研究成果。该结果已申请国家发明专利。
无机纳米绳的发明原理
硬矿石和软织物是两种完全不同的物品，很难想象它们会联系在一起。无机非金属材料通常具有较高的脆性，因此具有较高的灵活性是一个巨大的挑战。无机纳米纤维由于尺寸小，容易团聚，就像一团混乱，很难编织成高度有序的结构。
研究团队发明的方法非常简单。只需将预先准备好的羟基磷灰石超长纳米粉浆料注入乙醇，其余的制备过程由“自组装”快速自动完成。该方法的突出优点是简单、快速、可控、环境友好、易于批量制备，可有效解决羟基磷灰石超长纳米线容易团聚的问题。纳米绳的有序方向可以通过注射针的移动方向来控制；纳米绳的直径可以通过注射针的尺寸来控制；纳米绳的长度可以通过羟基磷灰石超长纳米浆的供应来控制，理论上可以达到任何长度。
朱英杰研究员表示，利用上述可控自组装策略，可以进一步控制羟基磷灰石超长纳米线的有序自组装方向，如纺织植物纤维编织各种有序结构柔性耐火产品，包括纱布柔性耐火织物、无纺布柔性耐火织物、3-D打印特定形状产品等。与传统的高脆性羟基磷灰石材料不同，由羟基磷灰石超长纳米线制成的纳米绳及其织物具有很高的灵活性，能够承受任何弯曲、折叠甚至锤击等破坏性测试。
羟基磷灰石与石棉、硅酸铝纤维等传统无机非金属材料相比，生物安全性高，环境友好，不会造成环境污染，危害人体健康。此外，新纳米绳和柔性耐火织物还具有良好的隔热、耐高温、耐火阻燃性能，预计将应用于制作防火服装等新型耐火阻燃纺织品，也可用于防火隔离材料、保温材料、特种医用纱布、皮肤创伤敷料、骨包扎固定、骨缺损修复等，在多个领域具有良好的应用前景。
羟基磷灰石是一种天然矿物，也是脊柱动物骨骼和牙齿的主要无机成分。它具有良好的生物相容性、环境友好、耐高温、无燃烧性，广泛应用于生物医学等领域。脊椎动物的牙釉质和骨骼由高度有序的羟基磷灰石晶体组成，但生物矿化过程非常缓慢，通常需要多年，因此模仿牙釉质和骨骼的生长过程是一个巨大的挑战。近年来，研究人员利用有机分子、模板或衬底等辅助手段合成羟基磷灰石有序结构材料，但这些合成方法有一定的局限性。例如，获得的羟基磷灰石有序结构尺寸较小，去除硬模板或衬底容易损坏有序结构。由于制备困难，很少有关于羟基磷灰石仿生材料的大尺寸、高度、有序结构。近年来，朱英杰团队在对羟基磷灰石有序结构材料的研究中进行了大量探索，如成功制备羟基磷灰石纳米线/纳米管有序阵列仿生材料；合成近厘米大型羟基磷灰石微米管有序阵列材料，模仿牙釉质结构。该研究是羟基磷灰石仿生材料大尺寸、高度有序结构研究的又一重要进展。
羟基磷灰石超长纳米线是新型无机耐火纸的重要制造原料。在此之前，团队探索研究了高柔性羟基磷灰石超长纳米线的制备方法，成功制备了长度接近1000微米的高柔性羟基磷灰石超长纳米线。本研究工作是新型无机耐火纸系列研究工作之一，是研究团队成功开发新型高灵活性羟基磷灰石超长纳米线耐火纸、新型高效抗菌羟基磷灰石超长纳米线耐火纸、新型羟基磷灰石超长纳米线防水耐火纸。
新型无机耐火纸研究
目前，研究团队正在重点探索新型无机耐火纸的应用，包括特种无机耐火纸、耐高温标签纸、隔热阻燃纸、耐火书法绘画纸、功能耐火纸、高效吸附过滤纸、生物医用纸等。
