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碳酸钙晶须的制备及机理研究
摘要
碳酸钙晶须在药物、食品、化妆品、水处理等方面具有广泛的应用。本文综述了碳酸钙晶须的制备方法、机理研究及其应用。其中，碳酸钙晶须的制备方法主要包括化学界面法、溶液晶体生长法、气-液-固界面法、超声波辐射法、微生物介导法等几种方法。而其机理涉及到碳酸钙沉淀、成核、生长等多个方面的问题。最后，本文论述了碳酸钙晶须在医药、食品、化妆品、水处理等领域的重要性及应用。
关键词：碳酸钙晶须，制备方法，机理研究，应用
引言
碳酸钙晶须，是以碳酸钙为主要成分的纤维状结构，晶体形态类似于羽毛，长度约1-100微米，直径约10-1000纳米，比表面积大，分散性好。因此，在药物、食品、化妆品、水处理等领域具有广泛的应用。本文综述了碳酸钙晶须的制备方法、机理研究及其应用。
一、碳酸钙晶须的制备方法
（一）化学界面法
该方法是在界面处通过表面活性剂的作用，形成油-水-固体三相交界面，使得界面处产生混合度梯度。在混合度较小的区域，碳酸钙的成核后迅速沉淀，形成了具有纤维结构的碳酸钙晶须。此法制备碳酸钙晶须工艺简单，晶须分散性好，但由于表面活性剂的存在，有可能对产品的质量产生不良影响[1]。
（二）溶液晶体生长法
该方法是在特定的条件下，使得溶解在水中的碳酸钙成核后，生长为纤维状结构。该方法的关键在于会使晶体长成规整的略带曲度的纤维状结构，形成碳酸钙晶须。该方法制备的碳酸钙晶须形态规整、尺寸可控，但成本相对较高[2]。
（三）气-液-固界面法
该方法是溶液中气体的存在，对沉淀物形态的影响机制研究所发展而来，关键在于通过调节气-液-固三相交界面处的动静力平衡，使碳酸钙沉淀呈纤维状，形成碳酸钙晶须。该方法是基于“二氧化碳-水-钙”的体系，晶须尺寸大小可调，制作条件较苛刻，但是能够满足制备一定量高质量碳酸钙晶须的需求[3]。
（四）超声波辐射法
正常条件下制备碳酸钙晶须过程中，产物偏向于颗粒状沉淀，因此该方法采用超声波辐射，来实现碳酸钙晶须的制备。当超声波作用于溶液中时，会产生空化效应和超声波流动，对晶体的生长和排列产生影响，从而产物倾向于纤维状结构，最终生成碳酸钙晶须。该方法操作简单、工艺流程短，但对超声波的控制要求较高，易出现异形晶体或其它不良产物[4]。
（五）微生物介导法
该方法是利用微生物对钙离子进行的生物传递过程中，与生物周围环境发生作用，制备由菌丝状结构为主的碳酸钙晶须。具体操作时，选取一种具有高钙化能力的微生物，使其生长在含钙离子的培养基中，随着生长的进行，产生菌丝状结构，逐渐沉淀并聚集，最终生成碳酸钙晶须。但微生物介导法需要专业人员操作，并且生产效率较低，但是其产物具有生物相容性，可以应用于生物体内[5]。
二、碳酸钙晶须的机理研究
碳酸钙晶须的制备方法多种多样，但其机理涉及到碳酸钙沉淀、成核、生长等多个方面的问题。其中，碳酸钙沉淀是晶须形成的关键步骤，即可控制的碳酸钙沉淀首先是机械振荡能够调节的，其次是空气-液相界面的作用能够调节的，最后是温度扩散趋势进一步调节的。其次，成核过程是指超过致密液态状态的沉淀物沿固体/液体界面成核并生长的过程。最后，生长过程即新沉淀物的生长过程，是晶须的关键因素。同时，生长机制由自生长和化学结构影响两个方面所决定[6]。
三、碳酸钙晶须的应用
碳酸钙晶须具有广泛的应用领域，具体如下：
（一）医药领域：碳酸钙晶须可以应用于制备可生物降解的聚合物复合材料、医用纳米材料、人工骨等方面。另外，碳酸钙晶须还可以用于修复、再生和生长骨组织等领域。由于其生物相容性较好，被誉为骨组织工程领域的优越材料[7]。
（二）食品领域：碳酸钙晶须可以应用于制备食品添加剂、调味品等，同时具有调节口感、营养增值等作用[8]。
（三）化妆品领域：碳酸钙晶须可以用于制备化妆品中的粉末状化合物，包括精华素、唇膏等等，同时可以帮助润肤和美白[9]。
（四）水处理领域：碳酸钙晶须可以应用于水处理领域，可用于提高饮用水样品的pH值，作为垫块用于过滤水中的重金属离子，减少水污染等[10]。
综上，碳酸钙晶须是一种广泛应用的高附加值材料，其中其制备方法及机理研究更是发展的关键。未来，碳酸钙晶须的应用前景仍十分广阔，其具有较大的发展潜力。