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牡蛎白垩层,为方解石质碳酸钙,是牡蛎壳特有的一种微结构材料,对其进行深入研究可以更加深入地了解生物矿化机理,可以为人工仿生合成功能材料提供科学依据。本文以近江牡蛎为研究对象,首先通过扫描电镜(SEM)、X——射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)对白垩层及其与之密切共生的叶理层的基本特征进行了初步研究。然后又通过以上所述手段对以白垩层为原料、在磷酸盐溶液中合成羟基磷灰石(HA)的实验结果进行了分析。最后在总结前人及本人工作的基础上,对白垩层与叶理层的矿化成因进行了初步探讨。
本文所获得结论如下:
1.通过对白垩层和叶理层的SEM、FTIR、XRD等分析,证实了两者物相均为碳酸钙方解石,但结构却不相同。白垩层具有多孔微结构特征,而叶理层呈多层板片结构,且板片厚度变化具有随机性;白垩层的结晶度与叶理层的结晶度不同,而结构的规律性却差于叶理层,推测这一结果是由初始纳米粒子自组装时生物对其调控力度不同所致;白垩层的ν2频率位移较大,可能归因于其内部存在的少量文石和ACC。
2.对白垩层与磷酸盐溶液水热反应所得产品分析,发现在常压、水浴温度、较短时间内就可获得产品羟基磷灰石,并且时间越长、温度越高反应就越完全,而且所得产品仍保留原材料的微结构。该转化是通过溶解-重结晶和局域规整离子交换反应完成的。另外还发现当温度超过一临界温度,所得产品会向副产物磷酸三钙(TCP)转化。
3.本文从ACC在生物壳体中的物相转变、生物成因ACC在生物矿化中的前躯体作用等方面进行探讨,初步推断白垩层是由ACC相转变而成。