Poroso carbonato di calcio Le particelle di CaCO3 stanno guadagnando interesse per l'impiego in cromatografia, caricamento di biomolecole e rilascio di prodotti farmaceutici. Trovano applicazione anche nei minerali biomimetici e nella costruzione di superfici superidrofobiche.
Preparazione Tecnologia del poroso Carbonato di calcio
Il metodo del modello è diventato l'approccio principale per la preparazione di materiali porosi carbonato di calcio.
Tensioattivi, polimeri e componenti vegetali naturali vengono utilizzati come modelli. Con il progresso della ricerca, sono stati sviluppati metodi come la coprecipitazione, la membrana di emulsione e i metodi solvente/idrotermali. Questi metodi arricchiscono notevolmente le tecniche di preparazione.
Tra le varie tecniche di preparazione, il metodo del modello è comunemente utilizzato e consolidato. Il principio fondamentale è quello di ricoprire il modello scelto con carbonato di calcio, formando una struttura a nucleo-guscio. Il modello viene quindi rimosso mediante dissoluzione con solvente, calcinazione ad alta temperatura o chimico reazioni. Questo processo produce particelle dalla struttura cava.
Il metodo del modello si divide principalmente in metodi a modello morbido e duro, con il metodo a modello morbido dominante nella preparazione di carbonato di calcio poroso. Nel metodo del modello, vengono utilizzati tensioattivi a basso peso molecolare e solventi organici, insieme a composti organici o polimeri a grande peso molecolare come modelli.
Il carbonato di calcio poroso preparato con il metodo del modello morbido ha solitamente forme cubiche o sferiche. Queste particelle contengono spesso strutture a wormhole e le loro superfici possono presentare piccole quantità di agenti modello o prodotti di decomposizione.
Carbonato di calcio Tecnologia di controllo dei pori e della morfologia
Nella preparazione di particelle porose di CaCO3, l'attenzione è rivolta al controllo della morfologia e ai meccanismi di nucleazione. Il controllo della morfologia del CaCO3 poroso si ottiene principalmente utilizzando tensioattivi, con un ruolo chiave anche nel processo di produzione. Esistono vari tensioattivi, tra cui piccole molecole come l'acido L-aspartico anionico. Più comunemente, vengono utilizzati additivi a base polimerica, come il polistirene sulfonato anionico (PSS), l'alcol polivinilico non ionico (PVA), la poliacrilammide (PAM) e il polietilenossido (PEO). Vengono utilizzati anche copolimeri a blocchi anfifilici (DHBC) e sistemi tensioattivi bicomponenti, come la miscela complessa di SDS e copolimeri triblocco PEO-PPO-PEO.
Campi di applicazione del carbonato di calcio poroso
Le applicazioni del carbonato di calcio poroso dipendono principalmente dalla sua struttura e dalla sua forma cristallina.
Per questo motivo, studiarne i metodi e i meccanismi di preparazione è diventato un tema caldo nel suo sviluppo.
Farmaceutico Vettore
Il carbonato di calcio poroso può essere utilizzato come materiale di trasporto per farmaci, offrendo un'elevata capacità di carico e buone prestazioni di rilascio prolungato. Soprattutto se rivestito con un materiale di rivestimento reattivo, può prevenire il rilascio improvviso di pesticidi e migliorare le funzioni reattive del sistema di somministrazione del farmaco. Ciò si traduce in un sistema con proprietà di rilascio controllato multi-reattivo.
Materiali della batteria
I ricercatori hanno utilizzato per la prima volta il carbonato di calcio nanometrico come additivo elettrolitico solido nelle batterie al litio metallico. Questo lega sottoprodotti come l'acido fluoridrico (HF) nell'elettrolita, sopprimendone l'acidità e formando uno strato di elettrolita solido (SEI) più denso e robusto. Gli ioni Ca₂+ rilasciati nelle batterie al litio metallico (EC/DEC) possono essere adsorbiti sulla superficie metallica, fornendo un effetto schermante elettrostatico.
Materiali plastici
Il carbonato di calcio poroso trova applicazioni versatili nelle materie plastiche. Da un lato, funge da riempitivo per migliorare le proprietà meccaniche e ottiche. Dall'altro, agisce come agente nucleante per migliorarne la lavorabilità.
Materiale di adsorbimento
L'elevata superficie specifica e la porosità del carbonato di calcio poroso gli conferiscono eccellenti proprietà di adsorbimento. Un istituto ha inventato un metodo per defluorurare le acque reflue di flottazione con mica di litio, utilizzando un agente defluorurante che include un precipitante e un agente disgregante dell'adsorbimento. L'agente disgregante dell'adsorbimento è carbonato di calcio poroso caricato con NaOH e AlCl3. Aggiungendo l'agente disgregante dell'adsorbimento all'agente defluorurante, si risolve la sfida di rimuovere il fluoro dai complessi di acido fluorosilicico.
Materiale adesivo
Un'azienda ha inventato un adesivo ad alta adesione e resistente ai solventi e il relativo metodo di preparazione, insieme a un film composito di poliimmide e a uno stencil per serigrafia. L'adesivo è modificato con agenti di accoppiamento fenilsilani e caricato con 18-30 parti di un agente indurente. L'elevata carica di agente indurente conferisce al prodotto un'elevata adesione e resistenza ai solventi, rendendolo particolarmente adatto per l'incollaggio di film di poliimmide e reti metalliche per stencil per serigrafia.
Materiali di rivestimento a base di carta
Un'azienda ha inventato un materiale decorativo a base di carta resistente ai raggi UV. In questo materiale, i riempitivi porosi di carbonato di calcio sono arricchiti con biossido di titanio, creando con successo una superficie a base di carta con un'eccellente protezione UV.
Biosensori
I biosensori sono metodi di analisi rapidi, a livello molecolare, a livello di tracce. Hanno ampie prospettive applicative nella diagnosi clinica, nel controllo industriale, nell'analisi di alimenti e farmaci, nella protezione ambientale e nella ricerca biotecnologica.
Additivo per materiale di pavimentazione in asfalto
Un'azienda ha inventato un additivo per pavimentazioni in asfalto, un asfalto autoriparante, e il relativo metodo di preparazione. L'additivo è un materiale composito a base di microcapsule modificate con nanofili d'argento, un rigenerante per asfalto e carbonato di calcio poroso. Il materiale composito rilascia lentamente ed efficacemente il rigenerante per asfalto durante la formazione della pavimentazione, compensando la perdita di componenti aromatici. Ciò ritarda il processo di invecchiamento e fessurazione dell'asfalto. L'effetto sinergico di entrambi i componenti aumenta la durata e la capacità autoriparante della pavimentazione, rendendola estremamente pratica.
Bioceramica
Grazie alla sua eccellente osteoconduttività, biocompatibilità e degradabilità, il carbonato di calcio è ampiamente utilizzato in biologia e medicina. All'inizio degli anni '90, il carbonato di calcio poroso veniva già utilizzato per la coltura in vitro di cellule di midollo osseo umano, fibroblasti, fibroblasti gengivali e osteoblasti fetali di ratto. Rispetto ad altri materiali, il carbonato di calcio poroso non solo presenta una buona porosità, dimensioni e connettività dei pori, ma mostra anche una migliore biocompatibilità. Contribuisce a guidare la rigenerazione e la riparazione ossea. In clinica, in ortopedia e chirurgia maxillo-facciale, il carbonato di calcio poroso è stato utilizzato per la riparazione di difetti ossei, ottenendo buoni risultati.
Conclusione
Attualmente, la ricerca sul carbonato di calcio poroso è maggiormente focalizzata sulle sue applicazioni di fascia alta. Grazie alla sua struttura porosa, all'elevata superficie specifica e alla porosità, viene utilizzato come agente di trattamento delle acque per adsorbire sostanze disciolte e materiali colloidali in acqua. Tuttavia, la ricerca sull'adsorbimento di inquinanti gassosi, particolato fine e metalli pesanti da parte del carbonato di calcio poroso richiede ancora ulteriori progressi.
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