埃洛石——未来的的材料明星,这些你不得不知!!!
2019-11-01 10:58 来源:矿材网 编辑:矿材网

 埃洛石是一种有着广阔应用前景的天然矿物,其具有独特的管状纳米结构和良好水分散性、内外壁不同性质、高吸附性、生物相容等独特优异物理化学性能,成为近年来研究的热点。


 11月23-24日,2019首届埃洛石研究与应用学术研讨会将在暨南大学举行。暨南大学刘明贤教授作为此次会议的发起人之一,近年来在埃洛石的生物医学应用方面取得了系列重大研究进展。今天我们就关于为什么要召开此次会议,埃洛石的性能及应用以及目前取得哪些进展等问题专访刘教授。



 刘平:大家好,我是矿材网刘平,今天有幸见到暨南大学年轻的学者刘明贤教授,刘教授在生物材料研究领域是国内著名学者。最近刘教授主导2019首届埃洛石研究与应用学术研讨会,我们关于会议以及埃洛石研究相关问题,请刘教授仔细给我们讲一讲。首先我想请教刘教授,我们为什么要召开埃洛石纳米材料这样的会议?

 刘教授:近几年来,埃洛石作为一种新型的纳米材料,引起全世界的关注。像我们国家近十年来,埃洛石相关的研究单位越来越多。据不完全统计,我们国家大概有一百所,包括高校、研究院和企业都在从事埃洛石相关的研究和开发。那么在这个大背景下,我们就很想汇集全国乃至世界上做埃洛石相关研究的团队、学者来进行学术交流研讨。


 这次会议我们将会交流埃洛石最新的研究进展,讨论埃洛石研究存在问题,我想会议形式比看论文等其它方式的交流更加充分更加透彻。我们基于这样背景下,想在广州组织埃洛石的研究与应用学术研讨会,觉得非常有必要。


 刘平:这次埃洛石的纳米材料会议请了哪些重量级的嘉宾?

 刘教授:现在全世界陆陆续续有很多团队加入到埃洛石的研究中来,我是从2004年开始到现在已有15年主要做埃洛石的相关研究,我们和国内外同行也保持很密切的联系。


 这次会议我们邀请到非常多的埃洛石研究权威专家,包括美国路易斯安那理工大学的Yuri Lvov教授,他主要研究埃洛石的药物释放自组装领域。他是我们最重要的嘉宾,我给他发邀请,他也非常愉快的答应了。因为他除了在美国做研究之外,还和世界上很多相关的课题组进行埃洛石研究的一些合作。包括我们中国有好几个大学跟Yuri Lvov教授有一些埃洛石研究相关的合作,他还和日本、葡萄牙和俄罗斯关于埃洛石研究也有一些合作。所以在埃洛石研究领域,Yuri  Lvov教授是研究权威,也是我们重量级嘉宾之一。


 其次我们国内的一些埃洛石研究单位研究力量也非常强,比如说我们这次会议的共同主席袁鹏教授,他是广州地球化学研究所的研究员,他在埃洛石研究领域也有非常多的成果,包括埃洛石作为矿物成分的结构分析、形成机理和界面改性应用这些方面,从矿物物理、矿物材料角度也做了很多研究,所以我们也邀请袁鹏研究员跟我们一起来共同主办会议。他也是“Applied Clay Science”的主编,在国内外粘土领域有非常大的影响力,当然也是埃洛石的研究专家。


 除此之外,包括郑州大学的张冰教授,北京化工大学的王文才教授,他们也表示将会参加我们这次会议,当然他们将埃洛石应用到不同的领域上,都有自己一些有特色的研究成果。


 刘平:这次阵容非常豪华,汇聚了国内外的知名学者,所以大家对这次会议值得期待。



 刘平:埃洛石作为一个大众的矿物,它有哪些独特的性能和应用?

 刘教授:这个问题我们一直在思考,我们这么多年来为什么要一直抓住埃洛石这个点不放,相比其他粘土矿物,它到底有什么独特的性能?


 因为我们知道粘土矿物其实有很多种,包括蒙脱土、高岭土伊利石。那为什么埃洛石值得我们研究者关注?因为它结构非常独特,结构独特就造成它的性能优异。它的主要特点就是中空管状的纳米结构,它的直径是在纳米级,长度在纳米级到微米级之间,然后它与其它粘土不同,它是一个中空管状结构,中空管状就赋予它很多功能,比如说我们把药物附到管内让它缓慢释放,我们也可以把其它的一些功能助剂,比如说阻燃剂防老剂,放在管里面让它缓慢释放,可以做成一种比如高耐老化、长效缓释的的材料出来。


 另外埃洛石的内外壁表面化学组成不一样,外壁是氧化硅,内壁是氧化铝,这是非常独特的一种结构。它的表面电荷也不一样,外壁带负电,内壁带正电,这样我们就可以对埃洛石的装载和表面修饰提供很多可能。所以说埃洛石粘土矿物非常特殊,而且我们认为它也非常宝贵,因为自然界创造这么好的一个纳米材料,那么它一定能在我们人类生活当中找到一些独特的用途。


 所以我们这些年来将埃洛石开发为纳米填料,经过表面功能化之后做出一些功能性的材料,比如说在生物医学材料上利用它的增强性能、负载能力、吸附能力,可以将它做成环境吸附友好材料,所以就开展一系列的相关研究。这就是埃洛石不同于其他矿物的独特之处,得到这么多学者关注。


 刘平:埃洛石研究国内外有哪些知名的机构,包括现在研究取得了哪些进展?

 刘教授:埃洛石研究,可以分为这几块:


 第一个我们最开始就是做高分子的纳米填料,埃洛石的主要应用就将它作为纳米填料放到橡胶塑料涂料中去,发现它能够很好地增加高分子的强度、韧性、阻燃性、成核能力和热稳定性,这些优异的性能,其实最早是从华南理工大学材料学院,我的导师贾德民教授和郭宝春教授开始研究的。


 后来郑州大学以张冰、刘金盾教授为代表,他们发现埃洛石对吸附染料、重金属离子具有独到之处,因为它内外壁表面通过电荷吸附,范德华力、氢键相互作用,对水中的污染物吸附能力非常强。在张教授和刘教授带领下,他这个团队做了很多关于埃洛石用于环境吸附材料方面的一些研究。


 后来陆续跟上来一些新的方向,比如说我到暨南大学之后,和暨南大学的优势学科生物医学结合起来,从事埃洛石用于生物医学材料方面的研究。那么它用于生物医学方面有哪些独特的地方?它吸血能力非常强,可以做皮肤的止血,我们也开发了和壳聚糖复合的埃洛石止血辅料,发现它对伤口愈合和止血能力提高非常多。


 另外埃洛石本身作为一种药用矿物,可以制药。另外还可以作为药物载体,利用它的吸附性能让药物缓慢释放。当然我们最新的研究是将埃洛石作为抗癌药物的载体,发现它能够降低癌症用药的次数,降低药物的毒副作用,延长药物的作用时间。甚至还有靶向功能,就是它单独吃进去或者注射到体内之后,它能专门识别体内的癌细胞,然后对癌细胞进行一个药物释放,那么这样就克服抗癌当中非常重要一些问题,因为抗癌药物化疗最重要的就是毒副作用,如果靶向就减少这种毒副作用。


 后来比较有代表性的比如中南大学的杨华明教授,他们就关注埃洛石的界面性能调控,把埃洛石和不同的具有催化能力的物质复合起来,就可以做一些催化的应用。比如说降解水中的污染物,利用埃洛石载体功能,提高催化剂的催化效率。后来西南石油大学将埃洛石经过表面疏水亲水功能化之后,他们就做了一些油水分离材料,也发表了一系列好的论文。


 因为埃洛石是纳米级结构,它表面非常容易功能化修饰,之后再将埃洛石纳米管组装到铜网、尼龙膜上面就可以做成油水分离材料。因为埃洛石作为一个基元,然后赋予它一些功能做成功能性材料的应用。当然其它的方向也有很多,包括我们最近开发的埃洛石用于化妆品比如面膜,埃洛石还用于抗菌的一些载体,包括埃洛石在化学模板锂离子电池方面都出现非常好的一些结果。所以我们说埃洛石研究方兴未艾,以后有非常好的一个前途。


刘平:用途非常广泛,还有待于很多领域去开发。



 刘平:埃洛石在国内资源分布情况如何,包括现在在转化应用上存在哪些问题?

 刘教授:我们一直关心埃洛石的资源,因为它的应用跟资源是紧密相关的,如果它有好的应用,但资源跟不上或者受制于国外,那么它就是很大的一个问题。据我们所知,埃洛石在我们国家十多个省份都有分布,包括北方的内蒙古、山西、陕西、河南和河北,中南部包括湖北、湖南,南部的云南、贵州和四川,都有一些矿物资源。


 由于埃洛石的应用没有完全开展起来,所以说在非金属矿这个行业,人们对它并不是特别清楚和了解,资源储量勘探还有进一步开发的必要。那么这里主要是下游的应用问题,如果应用解决了,我相信自然会关注到上游的开采加工。


 目前我们埃洛石研究和开发也存在一些问题,我们看到它非常好的前景,也看到它一些问题。


 第一个就是刚才我讲过它资源还未知目前美国有几家公司在专门从事埃洛石产品原材料和复合材料的生产销售。我们国内只能说有,但是资源不明确,那么产量有多少?储量有多丰富?现在也是未知数,这是主要问题之一。


 第二个主要问题就是埃洛石要想应用还是要进行表面功能化处理修饰因为这是提高埃洛石应用价值的一个必要途径。因为一种矿物提纯后经过表面功能化修饰等精细的雕琢,只有这样才能够充分把埃洛石纳米矿物的优势挖掘出来,把它潜力发挥出来。而不是简单的把它作为高岭土的替代品。但是现在功能化修饰方法还是有待成熟,有一些技术但仍然不足够成熟。


 第三个问题就是埃洛石的结构很特殊,但是在哪个领域是真正不可或缺?这其实也是值得我们思考。就是说有没有一种领域除了埃洛石就不行,它的独到之处在哪里?不可或缺性在哪里?如果说其它也可以做,比如说陶瓷,高岭土也可以做,埃洛石也可以做,那么埃洛石就没有独特之处,它的价值相对没有充分体现出来。我们最近也在找一些应用可能性,这个应用可能性就是找它的独到之处,在我们国民经济发展的哪个行业当中,它真正具有这种不可替代性。当然我们最近有一些研究进展,包括和国内外同行有一些很好的研究结果,包括我们的止血能力,那么其它如高岭土、蒙脱土不行,埃洛石毛细管效应赋予它止血能力特别好。另外是吸附能力,我们最近将埃洛石开发为化妆品面膜,发现他吸油能力特别高,然后能够吸收脸上的油脂,老旧的细胞能够重新焕发肌肤活力,这是它的一些独到之处,而其它的黏土矿物相对来讲就比较弱。


 另外最近国内外有单位将它用于锂离子电池方面,因为它有一个内外壁不同的电荷效应,就能够使得锂离子带正电,另外负离子能够定向的传输,那么这样就使得锂离子电池的寿命和充放电的速度极大提高。真正利用埃洛石本身结构特点,找到它一些特殊的应用,我想在这些方面还是值得进一步的挖掘、探索和发展。


刘平:今天非常感谢刘教授对埃洛石从分布、性能、应用、进展和团队都讲得非常清楚。那么我们期盼大家多关注埃洛石,也多来参加这次会议,尤其是国内外知名学者一起来参与的重要埃洛石纳米材料会议,通过这次会议了解埃洛石材料最新进展,我们非矿功能化、材料化方向会更好。希望大家多关注埃洛石,多参加这次会议,感谢刘教授。

刘教授:谢谢刘总。

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