武汉大学陈朝吉 The Innovation: 可温和加工塑形、高耐磨性、高矿物含量“矿物水塑料”  Wear-resistant, moldable mineral hydroplastics via nonsolvent induced phase separation for adaptive architectural applications 第一作者为课题组2022级博士研究生陈俊青，通讯作者为陈朝吉教授 《The Innovation》 DOI：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(26)00145-1

开发由生物聚合物和矿物等天然成分衍生的可持续塑料替代品，是缓解不断升级的塑料污染问题的一项有前景的战略。在这里，通过采用非溶剂诱导相分离（NIPS）策略，开发了一种可水加工的矿物主导结构材料，称为“矿物水塑性”（M-hydroplastic）。高矿物质含量（高达75重量%）水凝胶是通过特定单体的原位聚合制备的，并在温和条件下通过非溶剂暴露引发的聚合物链重排成型。进一步的压制辅助脱溶剂优化了矿物片的取向，产生了可水加工的高矿物含量塑料，具有矿物（抗弯强度：90.6 MPa，硬度：0.23 GPa，阻燃性）和塑料（低密度约1.5 g cm-3，易于成型）的组合特征。结合实验和计算分析表明，强大的组分间氢键和“珍珠母般”的微观结构支撑了材料的卓越力学性能。这种多功能策略适用于各种矿物，产生一系列具有可调光学、热学和辐射特性的坚固水塑料。这种适应性使得能够为多场景节能建筑应用设计多功能阻燃材料。这项工作调和了陶瓷般的机械性能和聚合物般的加工性能，为设计工程应用的下一代塑料替代品提供了至关重要的见解。

图1. M-Hydroplastic的制备、可成型性、加工性和普适性

图2. M-Hydroplastic的结构演变及NIPS机制

图3. M-Hydroplastic的力学性能

图4. M-Hydroplastic的阻燃性能

图5. NIPS诱导多尺度增强策略的普适性

图6. M-Hydroplastic在节能建筑中的应用演示

总之，本文通过通用的NIPS诱导的多尺度增强策略开发了一种高矿物质含量的M-水塑料，具有矿物质（机械强度和阻燃性）和塑料（轻质和柔性加工性）的组合特征。非溶剂诱导的PAM链构象重排，结合辅助压制，增强了矿物片之间的界面结合。这导致CNF、PAM和矿物之间的强烈相互作用，从而确保了MHydroplastic的优异机械性能，特别是其优于许多传统工程塑料的优异耐磨性。该策略适用于各种层状硅酸盐矿物，显示出诱人的通用性和材料适应性。除了其机械和加工优点外，这种方法还使多功能复合材料具有可调的光学和热特性，适用于阻燃和节能建筑系统，同时还能应对气候变化潜在的4.82 kg CO2当量·kg-1，支持与适应性和智能材料相关的脱碳。总体而言，这一可行且可扩展的战略为开发高性能矿物主导的结构材料作为塑料替代品提供了一条有前景的途径，并促进了天然生物质和矿产资源的可持续利用。