2019年8月30日，國際頂尖學術期刊Science雜誌子刊Science Advances發表了浙江大學化學系唐睿康教授和劉昭明博士的研究論文：Repair of tooth enamel by a biomimetic mineralization frontier ensuring epitaxial growth。
該項研究開發了一種快速修復牙釉質的新型材料構建方法。在牙釉質的缺損處滴上兩滴仿生修復液，48小時內缺損表面能「長」出2.5微米晶體修復層，其成分、微觀結構和力學性能與天然牙釉質幾乎一致，並與原有組織無縫連結。
這一研究發表後，受到廣泛關注，並迅速登上微博熱搜。
2019年10月17日，該團隊在國際頂級學術期刊Nature雜誌發表了題為：Crosslinking ionic oligomers as conformable precursors to calcium carbonate的最新科研成果。
該研究實現了在實驗室中迅速合成釐米尺寸的碳酸鈣晶體大塊材料，並且這些碳酸鈣的製備過程有很強的可塑性，可以像做塑料一樣按照模具形狀長成各式模樣。用這種全新方法做出來的材料具有結構連續、完全緻密的特點，在3D列印和物質修復等領域具有廣泛的應用前景。
晶瑩透亮的各類碳酸鈣晶體是每個自然博物館裡必備的展品，但它們的形成要歷經千萬年的地質積澱。如果用目前的人工方法來製造碳酸鈣，往往只能得到微米大小的白色粉末。
2019年10月17日，國際頂級學術期刊Nature雜誌發表了浙江大學化學系唐睿康教授團隊題為：Crosslinking ionic oligomers as conformable precursors to calcium carbonate的最新科研成果。
該研究實現了在實驗室中迅速合成釐米尺寸的碳酸鈣晶體大塊材料，並且這些碳酸鈣的製備過程有很強的可塑性，可以像做塑料一樣按照模具形狀長成各式模樣。用這種全新方法做出來的材料具有結構連續、完全緻密的特點，在3D列印和物質修復等領域具有廣泛的應用前景。
論文的第一作者是劉昭明博士，通訊作者是唐睿康教授
「此前，在無機化學和高分子化學領域中材料的製備方法是完全不同的，但我們這項成果可以說是打破了兩者界限。」唐睿康解釋道，我們的研究是把傳統有機聚合的方法運用在傳統無機材料製備上，提出了「無機離子寡聚體及其聚合反應」的新概念，對傳統學科具有一定的顛覆性。
《Nature》雜誌的專家評審意見認為：「他們這種將無定形碳酸鈣轉變為單晶碳酸鈣的能力，是以往傳統方法難以實現的，而且展示單晶修復功能可以有很多的用途。這項研究將經典無機化學和高分子化學的理念結合，將有可能為材料合成翻開新的篇章。」
碳酸鈣，俗稱灰石、石灰石、石粉、大理石等，是地球上常見物質之一，存在於霰石、方解石、白堊、石灰巖、大理石、石灰華等巖石內，亦為動物骨骼或外殼的主要成分，同時它也是重要的建築材料，工業上用途甚廣。
此外，高品質的碳酸鈣單晶（俗稱為冰洲石），具有強烈雙折射功能和最大的偏振光功能，常用於光學工業中的偏光稜鏡和偏光片，是製造天文用的太陽黑子儀、微距儀中的重要材料。
目前實驗室或工業上要合成碳酸鈣這類無機物，通常會採用過飽和溶液結晶方法。但在這個過程中產生的晶核很多並且很難控制，所以無法形成少量的大晶體，而是大量的微小晶體。
唐睿康課題組另闢蹊徑，劉昭明首先提出是否可以找到一種作用力弱一點但又穩定可控的封端劑作為無機離子反應的「終止符」呢？他想到了易揮發、毒性小的三乙胺。不過，三乙胺和碳酸鈣離子的相互結合要有一個媒介——氫鍵，而這些氫鍵在實驗常用的水溶液中不易形成，劉昭明把碳酸鈣水溶液換成了碳酸鈣乙醇溶液，並加入大量三乙胺分子。
通過氫鍵的牽線搭橋，三乙胺分子以快於其他碳酸根離子的速度跑向某處高濃度碳酸鈣離子聚集體，搶先佔領它們繼續聚集或長大的有利位置，阻斷它與外界其他碳酸鈣的聯繫。「這個過程有點像移花接木，讓三乙胺分子佔據原定的鈣離子位置，這樣就不讓形成的碳酸鈣離子繼續相互『牽手』，從而形成無機離子寡聚體。幾乎一瞬間，溶液就充滿了大量穩定的寡聚體，通過濃縮也可以形成『一團物質』。」
因為三乙胺易揮發，只要在空氣中，它就隨著乙醇一起揮發走了。所以寡聚體與寡聚體直接聚合相連，只需在濃縮寡聚體後晾乾，即可像塑料類似的方式進行聚合生長。
「實驗成功的關鍵點在於合適的封端劑、合適的溶劑。」對於三乙胺的尋找，課題組並不是通過盲目的嘗試來「撞大運」，而是具有針對性地尋找。「我們是由理論計算的結果來指導實驗，沒過多久我們就找到了理想目標。」劉昭明說。
傳統方法得到的碳酸鈣粉末（左圖）和通過碳酸鈣寡聚體交聯後得到的塊體碳酸鈣（右圖）。下方四個物質是通過本論文策略得到的其他無機塊體材料，從左至右分別是磷酸鈣、硫酸鈣、磷酸銅、磷酸錳。
自然界石頭和碳酸鈣寡聚體交聯得到的碳酸鈣材料對比圖
這種新方法製造出來的材料，因為具有可塑性和結構連續緻密的特性，在工業和生物修復領域有廣闊的市場。「而且，鈣離子和碳酸根離子可以替換成其他陰陽離子，用於其他無機離子化合物的製造，具有很好的廣泛性和通用性。
更重要的是，『無機離子寡聚體及它們的交聯聚合』這一個原創的科學新概念，對目前的學科定義和理解具有一定的顛覆性，相信在未來能夠引領更多新材料和材料製備發展的創新。」
論文連結：