首次構建出無機離子寡聚體并可以通過“無機離子聚合”全新途徑可塑地構建出無機材料，實現“像制造塑料一樣制造無機物”（Nature 2019）并可以進一步實現無機材料的相互融合（Science 2021）。

一、項目分類

重大科學前沿創新

二、成果簡介

首次構建出無機離子寡聚體并可以通過“無機離子聚合”全新途徑可塑地構建出無機材料，實現“像制造塑料一樣制造無機物”（Nature 2019）并可以進一步實現無機材料的相互融合（Science 2021）。這些成果突破了無機塊體材料依賴高溫燒結定形的傳統途徑，可以在常溫條件下實現構建，為功能材料的制備提供革命性的科學新基礎，特別適合在生物體內開展仿生合成。目前已經顛覆性地實現以下突破：

1）結合生物礦化實現人體牙釉質的再生（Sci Adv 2019），再生層與天然牙釉結構完全一致，擁有相同的生物力學特性。該工作打破了傳統口腔醫學中牙釉質不能再生的認知，引領新一代口腔材料從“填充型”轉變為“再生型”。目前已進入轉化研究階段，樣品能夠高效地修復牙齒表面的微小缺損。

2）結合傳統有機聚合發展出有機-無機共聚新技術，可以制備出有機-無機共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。與傳統的有機無機復合材料不同，共聚型新材料能夠在分子尺度上實現有機和無機相之間的相互融合，從而構建出結構完全均一、具有優異力學性能的輕質高強材料。特別是在傳統高分子材料中引入無機離子鍵可以顯著增強材料原有的力學性能，例如通過無機離子寡聚體可以大幅度改善傳統塑料材料。

“無機離子聚合”可以構建出柔性無機離子材料，開發出礦物基塑料替代新材料，被稱為“石頭變塑料” （Adv Mater 2022）。礦物基塑料材料與傳統塑料相比在保持制備可塑性和結構韌性的同時，具有高強、高硬和高熱穩定性等新特征，而其礦物的本質特征還可以使材料能夠融入到自然的礦物循環中，為解決塑料污染問題提供新策略，是一種環保型的新材料。