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碳酸钙耳熟能详，碳酸钙晶须是什么呢？

晶须是指自然形成或人工合成的具有单晶结构的短纤维，其直径非常小数量级（微米级）,具有大的长径比，被普遍看作一维晶体材料。

目前已经开发出的晶须有数百种，包括许多金属晶须如镍、铁等，氧化物晶须如MgO、ZnO等，SiC等陶瓷晶须，TiB2、ZrB2等硼化物晶须，以及其他多种无机晶须、有机晶须等。

主要无机晶须物理参数

碳酸钙晶须是一种人工合成的单晶材料，化学式为CaCO3，相对分子量为100.09，其中CaO与CO2分别占56.03％、43.97％，其熔点为759℃，密度为2.86g/cm3。碳酸钙晶须宏观上通常为白色疏松粉末，在扫描电子显微镜下则呈针状或纤维状晶体，长度为20-60μm，短径为0.5-1.0μm，长径比为20-30，属于文石相。

碳酸钙晶须在白度、耐热性、耐磨性等方面的性能优于一般材料，所以在很多领域有着很好的应用前景。

碳酸钙晶须的显微照片

在塑料中的应用

碳酸钙晶须具有长径比大且晶体尺寸小的特点，内部几乎没有位错、晶界等一般晶体中存在的缺陷，力学性能接近于完整晶体，因而将其添加到塑料中增强效果非常明显，可以有效地提高强度、弹性模量等机械性能。

实验表明，对于聚乙烯，填充碳酸钙晶须后的机械性能优于填充滑石粉、玻璃纤维和普通轻质碳酸钙。碳酸钙晶须对聚乙烯的冲击强度增强明显，并且相对于玻璃纤维来说，对产品的表面光滑度影响较小。

当碳酸钙晶须替代玻璃纤维填充进尼龙材料时，所得的制品具有更好的表面光滑度，这种复合材料可用于精密塑料产品的制造。

此外，不同于其他材料，碳酸钙晶须的成分是自然界中大量存在的，而且分布还极为广泛。并且碳酸钙可以与强酸发生化学反应生产二氧化碳和无机盐。如果操作失误，人体吸入微量碳酸钙，也会在人体的自然反应下被分解，并不会造成伤害。所以说，使用碳酸钙晶须作为可降解塑料的增强材料不会对自然环境造成二次污染，可以有效地减少白色污染，保护环境。

在橡胶中的应用

碳酸钙晶须可以作为填充剂加入天然橡胶中，但是由于填充剂和天然橡胶的组合能力较差，所以会产生表面空缺的效果。所以需要对碳酸钙晶须进行改良。陈涛等人使用Si-69、硬脂酸钠、钛酸酯偶联剂对碳酸钙晶须进行改良。实验表明，处理后的碳酸钙晶须的表面能更高，与天然橡胶的界面作用增强，能够对天然橡胶的补强起到明显的作用。

在摩擦材料中的应用

碳酸钙晶须的耐温性好，在摩擦材料应用可以显著提高耐磨性，而且碳酸钙晶须成本低廉，是替代石棉摩擦材料的理想产品。

栗利涛在汽车制动器衬片中使用碳酸钙晶须，并考察了碳酸钙晶须的增摩、减摩性能以及石棉、重质碳酸钙和碳酸钙晶须的对比。实验结果显示：当碳酸钙晶须加入量为15%时，汽车制动器衬片中的摩擦系数、磨损率、力学性能得到优化；而且其整体性能比其他两者优异。

在涂料中的应用

来源：pixabay

在涂料工业领域，碳酸钙晶须广泛应用于水性涂料。在水性涂料中，碳酸钙晶须由于其具有良好形态并且分散较好，可以在涂料中充当骨架，充分发挥碳酸钙晶须优异的机械性能。填充了碳酸钙晶须的涂料光泽度提高，分散性变好，沉降性降低。在涂层中使用碳酸钙晶须时，涂料的粘度明显提升，触变性、粘接强度与存储稳定性也明显提高。另外，由于碳酸钙晶须的特性，可以在硅溶胶和乳液溶液中均匀分布，从而减少涂料的不连续性，效果非常明显。

在造纸中的应用

目前人们对纸张的需求依然很大，在造纸工业中，使用颗粒状碳酸钙作为填充材料已经大大提升了纸张的性能与印刷速度，而使用碳酸钙晶须作为填充材料的纸在前者的基础上，又具备了更加良好的印刷适应性，同时碳酸钙晶须可以用作添加剂，生产高白度和更好平整度的纸张。碳酸钙晶须由于其特殊的形态与性能，使用碳酸钙晶须制造的纸张比使用方解石制造的纸张具有更加良好的可印刷性，更高的强度与更好的留着率。所以由于这种优势，碳酸钙晶须在造纸工业具有很好的发展前景，尤其是对一些具有不同用途与不同需求的纸张生产来说，碳酸钙晶须不可或缺。

在医学材料中的应用

碳酸钙晶须除了应用于工业制造领域外，还被普遍应用于医学材料。钙元素是人体内不可或缺的元素，通常以磷酸钙的形式存在于人体中，是骨骼的主要成分。人们可以通过填充碳酸钙晶须制备人工骨复合材料，并改善材料的力学性能。徐执扬等人采用混合溶液法制备了人工骨复合材料。实验结果表明，人工制造的骨材料不会对人体细胞造成伤害，具有极大的医用价值。此外，碳酸钙晶须还被认为是一种绿色、无毒的生物医学兴奋剂。碳酸钙晶须在医学领域还被用作活性材料，制作培养基。可以说碳酸钙晶须也能在医学领域大放异彩。

结语

碳酸钙晶须是继纳米碳酸钙之后的又一种新型无机填料，碳酸钙晶须产品附加值较高，是碳酸钙行业转型升级的重要方向之一。

参考资料：

徐佳丽.电化学法制备碳酸钙晶须及除垢的试验研究

于亚杰.方解石制备碳酸钙晶须的影响因素及机理研究

王东意.白云石一步法制备氢氧化镁和碳酸钙及机理探究

（中国粉体网编辑整理/黑金）

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