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碳酸鈣耳熟能詳，碳酸鈣晶須是什么呢？
晶須是指自然形成或人工合成的具有單晶結(jié)構(gòu)的短纖維，其直徑非常小數(shù)量級(jí)（微米級(jí)）,具有大的長(zhǎng)徑比，被普遍看作一維晶體材料。
目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的晶須有數(shù)百種，包括許多金屬晶須如鎳、鐵等，氧化物晶須如MgO、ZnO等，SiC等陶瓷晶須，TiB2、ZrB2等硼化物晶須，以及其他多種無(wú)機(jī)晶須、有機(jī)晶須等。
主要無(wú)機(jī)晶須物理參數(shù)
碳酸鈣晶須是一種人工合成的單晶材料，化學(xué)式為CaCO3，相對(duì)分子量為100.09，其中CaO與CO2分別占56.03％、43.97％，其熔點(diǎn)為759℃，密度為2.86g/cm3。碳酸鈣晶須宏觀上通常為白色疏松粉末，在掃描電子顯微鏡下則呈針狀或纖維狀晶體，長(zhǎng)度為20-60μm，短徑為0.5-1.0μm，長(zhǎng)徑比為20-30，屬于文石相。
碳酸鈣晶須在白度、耐熱性、耐磨性等方面的性能優(yōu)于一般材料，所以在很多領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。
碳酸鈣晶須的顯微照片
在塑料中的應(yīng)用
碳酸鈣晶須具有長(zhǎng)徑比大且晶體尺寸小的特點(diǎn)，內(nèi)部幾乎沒(méi)有位錯(cuò)、晶界等一般晶體中存在的缺陷，力學(xué)性能接近于完整晶體，因而將其添加到塑料中增強(qiáng)效果非常明顯，可以有效地提高強(qiáng)度、彈性模量等機(jī)械性能。
實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于聚乙烯，填充碳酸鈣晶須后的機(jī)械性能優(yōu)于填充滑石粉、玻璃纖維和普通輕質(zhì)碳酸鈣。碳酸鈣晶須對(duì)聚乙烯的沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)明顯，并且相對(duì)于玻璃纖維來(lái)說(shuō)，對(duì)產(chǎn)品的表面光滑度影響較小。
當(dāng)碳酸鈣晶須替代玻璃纖維填充進(jìn)尼龍材料時(shí)，所得的制品具有更好的表面光滑度，這種復(fù)合材料可用于精密塑料產(chǎn)品的制造。
此外，不同于其他材料，碳酸鈣晶須的成分是自然界中大量存在的，而且分布還極為廣泛。并且碳酸鈣可以與強(qiáng)酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)二氧化碳和無(wú)機(jī)鹽。如果操作失誤，人體吸入微量碳酸鈣，也會(huì)在人體的自然反應(yīng)下被分解，并不會(huì)造成傷害。所以說(shuō)，使用碳酸鈣晶須作為可降解塑料的增強(qiáng)材料不會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成二次污染，可以有效地減少白色污染，保護(hù)環(huán)境。
在橡膠中的應(yīng)用
碳酸鈣晶須可以作為填充劑加入天然橡膠中，但是由于填充劑和天然橡膠的組合能力較差，所以會(huì)產(chǎn)生表面空缺的效果。所以需要對(duì)碳酸鈣晶須進(jìn)行改良。陳濤等人使用Si-69、硬脂酸鈉、鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣晶須進(jìn)行改良。實(shí)驗(yàn)表明，處理后的碳酸鈣晶須的表面能更高，與天然橡膠的界面作用增強(qiáng)，能夠?qū)μ烊幌鹉z的補(bǔ)強(qiáng)起到明顯的作用。
在摩擦材料中的應(yīng)用
碳酸鈣晶須的耐溫性好，在摩擦材料應(yīng)用可以顯著提高耐磨性，而且碳酸鈣晶須成本低廉，是替代石棉摩擦材料的理想產(chǎn)品。
栗利濤在汽車(chē)制動(dòng)器襯片中使用碳酸鈣晶須，并考察了碳酸鈣晶須的增摩、減摩性能以及石棉、重質(zhì)碳酸鈣和碳酸鈣晶須的對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)碳酸鈣晶須加入量為15%時(shí)，汽車(chē)制動(dòng)器襯片中的摩擦系數(shù)、磨損率、力學(xué)性能得到優(yōu)化；而且其整體性能比其他兩者優(yōu)異。
在涂料中的應(yīng)用
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在涂料工業(yè)領(lǐng)域，碳酸鈣晶須廣泛應(yīng)用于水性涂料。在水性涂料中，碳酸鈣晶須由于其具有良好形態(tài)并且分散較好，可以在涂料中充當(dāng)骨架，充分發(fā)揮碳酸鈣晶須優(yōu)異的機(jī)械性能。填充了碳酸鈣晶須的涂料光澤度提高，分散性變好，沉降性降低。在涂層中使用碳酸鈣晶須時(shí)，涂料的粘度明顯提升，觸變性、粘接強(qiáng)度與存儲(chǔ)穩(wěn)定性也明顯提高。另外，由于碳酸鈣晶須的特性，可以在硅溶膠和乳液溶液中均勻分布，從而減少涂料的不連續(xù)性，效果非常明顯。
在造紙中的應(yīng)用
目前人們對(duì)紙張的需求依然很大，在造紙工業(yè)中，使用顆粒狀碳酸鈣作為填充材料已經(jīng)大大提升了紙張的性能與印刷速度，而使用碳酸鈣晶須作為填充材料的紙?jiān)谇罢叩幕A(chǔ)上，又具備了更加良好的印刷適應(yīng)性，同時(shí)碳酸鈣晶須可以用作添加劑，生產(chǎn)高白度和更好平整度的紙張。碳酸鈣晶須由于其特殊的形態(tài)與性能，使用碳酸鈣晶須制造的紙張比使用方解石制造的紙張具有更加良好的可印刷性，更高的強(qiáng)度與更好的留著率。所以由于這種優(yōu)勢(shì)，碳酸鈣晶須在造紙工業(yè)具有很好的發(fā)展前景，尤其是對(duì)一些具有不同用途與不同需求的紙張生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，碳酸鈣晶須不可或缺。
在醫(yī)學(xué)材料中的應(yīng)用
碳酸鈣晶須除了應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域外，還被普遍應(yīng)用于醫(yī)學(xué)材料。鈣元素是人體內(nèi)不可或缺的元素，通常以磷酸鈣的形式存在于人體中，是骨骼的主要成分。人們可以通過(guò)填充碳酸鈣晶須制備人工骨復(fù)合材料，并改善材料的力學(xué)性能。徐執(zhí)揚(yáng)等人采用混合溶液法制備了人工骨復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，人工制造的骨材料不會(huì)對(duì)人體細(xì)胞造成傷害，具有極大的醫(yī)用價(jià)值。此外，碳酸鈣晶須還被認(rèn)為是一種綠色、無(wú)毒的生物醫(yī)學(xué)興奮劑。碳酸鈣晶須在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還被用作活性材料，制作培養(yǎng)基�？梢哉f(shuō)碳酸鈣晶須也能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域大放異彩。
結(jié)語(yǔ)
碳酸鈣晶須是繼納米碳酸鈣之后的又一種新型無(wú)機(jī)填料，碳酸鈣晶須產(chǎn)品附加值較高，是碳酸鈣行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向之一。
參考資料：
徐佳麗.電化學(xué)法制備碳酸鈣晶須及除垢的試驗(yàn)研究
于亞杰.方解石制備碳酸鈣晶須的影響因素及機(jī)理研究
王東意.白云石一步法制備氫氧化鎂和碳酸鈣及機(jī)理探究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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