本發(fā)明涉及仿生復(fù)合材料，尤其涉及一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體、塊體及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著歷史的發(fā)展與時(shí)代的進(jìn)步，各種工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)材料的要求變得越來(lái)越高，例如低密度、高強(qiáng)度、高硬度和韌性。但這些特性中，強(qiáng)度和韌性通常是相互排斥的。最具代表性的陶瓷材料被廣泛地應(yīng)用到工程結(jié)構(gòu)材料中，但它們的高密度和低韌性受到了很大的限制。因此輕質(zhì)的天然生物結(jié)構(gòu)材料受到了研究人員的廣泛關(guān)注，尤其是骨骼、牙齒、貝殼等生物材料，雖然由脆性的礦物和有機(jī)聚合物或納米顆粒組成，但具有高強(qiáng)度和韌性的力學(xué)性能。但目前所制備的一系列新型仿貝殼增強(qiáng)材料多數(shù)尺寸較小，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)，且大多數(shù)的仿生結(jié)構(gòu)材料仍然沒(méi)有很滿意地達(dá)到多種優(yōu)異的性能。因此，受生物材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)過(guò)程啟示，期望制備出具有大尺寸、協(xié)同增強(qiáng)的機(jī)械性能和功能特性的仿生復(fù)合材料。
2、生物礦物材料中，其無(wú)機(jī)礦物部分主要包括由如碳酸鈣、磷酸鈣、二氧化硅等常見(jiàn)化合物形成的晶體。其中，碳酸鈣包括三種晶型，球霰石是最不穩(wěn)定的晶型。但由于球霰石的微觀形貌是由50nm左右的小顆粒團(tuán)簇而成的球形顆粒，有利于后續(xù)的塊體制備研究。然而目前國(guó)內(nèi)所開(kāi)展的相關(guān)研究中，在沒(méi)有抑制晶型轉(zhuǎn)變的添加劑情況下，通過(guò)共沉淀法制備的純球霰石顆粒都是以低濃度（10~20mm）的鈣離子和碳酸根離子進(jìn)行反應(yīng)，這不利于實(shí)現(xiàn)球霰石粉體的大規(guī)模制備；采用高濃度鈣離子（≥50mm）和碳酸根進(jìn)行反應(yīng)制備出的碳酸鈣通常包括球霰石和方解石兩種晶型，純度較差。
3、因此，亟需對(duì)現(xiàn)有的制備方法進(jìn)行改進(jìn)以實(shí)現(xiàn)純球霰石型碳酸鈣的大規(guī)模制備，并獲得具有宏觀幾何形狀、協(xié)同實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和高韌性的異質(zhì)復(fù)合材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提出一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體、塊體及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中純球霰石型碳酸鈣粉體往往因采用低濃度制備而無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備以及現(xiàn)有仿生結(jié)構(gòu)材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)大尺寸、高強(qiáng)度和高韌性協(xié)同提高的技術(shù)問(wèn)題。
2、第一方面，本發(fā)明提供一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法，包括以下步驟：
3、提供含鈣離子的緩沖液、含碳酸根離子的水溶液和天然的表達(dá)過(guò)gfp的大腸桿菌；
4、將天然的表達(dá)過(guò)gfp的大腸桿菌和含鈣離子的緩沖液混合攪拌，得到懸浮液；
5、將含碳酸根離子的水溶液滴加至懸浮液中，滴加完畢后經(jīng)離心、洗滌、干燥，得到大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體。
6、第二方面，本發(fā)明提供一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體，該大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體通過(guò)本發(fā)明第一方面提供的大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法得到。
7、第三方面，本發(fā)明提供一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料塊體的制備方法，包括以下步驟：
8、將大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體通過(guò)冷燒結(jié)工藝獲得大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料塊體；其中，燒結(jié)溫度為37~250℃，保溫時(shí)間為2~3h，升溫速率為5~10℃/min，施加的壓力為500~700mpa。
9、第四方面，本發(fā)明提供一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料塊體，該大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料塊體通過(guò)本發(fā)明第三方面提供的大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料塊體的制備方法得到。
10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括：
11、本發(fā)明通過(guò)天然的表達(dá)過(guò)gfp的大腸桿菌與鈣離子有效結(jié)合而產(chǎn)生的強(qiáng)相互作用進(jìn)行了有效的阻塞，從而抑制了晶型轉(zhuǎn)變，并在碳酸根滴定完畢后迅速離心洗滌，成功制備出晶型穩(wěn)定且單一的球霰石粉體，再通過(guò)冷燒結(jié)工藝制備出具有熒光特性的復(fù)合材料塊體。本發(fā)明的操作方法簡(jiǎn)單、成本低廉、適合大規(guī)模生產(chǎn)、應(yīng)用范圍廣，為制備出能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)度和韌性的協(xié)同提高且具有宏觀幾何形狀的大尺寸異質(zhì)復(fù)合材料提供了一種新的研究思路。
1.一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法，其特征在于，所述含鈣離子的緩沖液中，鈣離子來(lái)源于氯化鈣、硝酸鈣中的至少一種；和/或，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法，其特征在于，所述含碳酸根離子的水溶液中，碳酸根離子來(lái)源于碳酸鈉；和/或，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法，其特征在于，所述含鈣離子的緩沖液中，還包括n-2-羥乙基哌嗪-n’-2-乙磺酸，且所述n-2-羥乙基哌嗪-n’-2-乙磺酸的濃度為0.01~0.03mol/l；和/或，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法，其特征在于，所述含鈣離子的緩沖液與含碳酸根離子的水溶液的體積比為1：（0.9~1.1）；和/或，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法，其特征在于，所述天然的表達(dá)過(guò)gfp的大腸桿菌的培養(yǎng)過(guò)程包括：
7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法，其特征在于，所述混合攪拌的溫度為室溫，所述混合攪拌的時(shí)間為0.5~1.5h，所述混合攪拌的轉(zhuǎn)速為400~?450rpm；和/或，
8.一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體，其特征在于，所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體通過(guò)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料粉體的制備方法得到。
9.一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料塊體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.一種大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料塊體，其特征在于，所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料塊體通過(guò)權(quán)利要求9所述大腸桿菌包覆碳酸鈣復(fù)合材料塊體的制備方法得到。