如何「打造」碳酸鈣家族的「高富帥」——碳酸鈣晶須？！

無機晶須是指具有一定長徑比（≥10）和一定截面積（≤52×10-5cm2）的一維單晶材料，其晶體結構較為完整，內部缺陷較少，強度和模量均接近於完整晶體材料，具有高強度、耐熱、耐磨、阻燃等優點，是複合材料的一種新型高性能增強增韌劑。

目前，已經工業化生產的無機晶須主要有碳化硅、硼酸鋁、硼酸鎂、硫酸鎂、鈦酸鉀、莫來石、氧化鋁、氧化鎂等，但其昂貴的價格阻礙了該類產品的全面推廣使用，而性價比優良的碳酸鈣晶須則很好的滿足了市場需求。

1、什麼是碳酸鈣晶須？

碳酸鈣晶須顯微照片

碳酸鈣晶須一般是以來源廣泛、價格低廉的石灰石為原料，通過簡單工藝低溫下製成，生產成本低，晶須性能突出，無毒無害，是性價比較優一種的新型晶須材料，具有很好的發展前景。

碳酸鈣晶體分類

碳酸鈣晶須屬於文石型結構，理想狀態下，在碳酸鈣飽和溶液介穩區（介於穩定區與不穩定區之間），通過加入晶種，誘導產生結晶，並通過在反應過程中控制反應條件，可使析出的溶質在晶種長度方向上有序生長，最終得到碳酸鈣晶須。

2、碳酸鈣晶須製備方法

碳酸鈣晶須的製備方法有：複分解法、碳酸化法、超重力場合成法、加熱Ca（HCO3）2溶液法、尿素水解法等。

（1）複分解製備法

複分解製備法是通過可溶性碳酸鹽溶液與可溶性（或微溶性）鈣鹽溶液進行反應生產碳酸鈣晶須，水溶鈣鹽與碳酸鹽間的溶液合成總是產生方解石，文石碳酸鈣晶須的合成需要嚴格控制合成條件。

特點：複分解製備法生產碳酸鈣晶須時反應物的濃度不能太高，否則很難進行；為提高反應物的濃度，可添加各種晶型控制劑。溶液濃度、溫度的不均一會影響碳酸鈣晶須的純度和均勻性。

（2）碳酸化法

碳酸化法是向氫氧化鈣懸濁液中通入二氧化碳，在晶形控制劑的作用下製備文石型碳酸鈣晶須，類似於工業上輕質碳酸鈣的合成，是目前國內外研究最多也較為成熟的一種方法。

特點：碳酸化法製備碳酸鈣晶須具有操作簡單、反應條件易於控制的特點，所得碳酸鈣晶須長徑比高、純度高、碳酸鈣顆粒含量小，符合工業化生產的條件。採用的晶型控制劑可分為磷酸鹽系列和鎂鹽系列兩類，其中氯化鎂晶種控制劑效果較優。

碳酸化法製備碳酸鈣晶須的缺點是鎂鹽使用量大、反應漿液濃度較低。為提高生產效率和降低生產成本，必須解決鎂鹽回收利用和進一步提高反應漿液濃度的問題。

（3）超重力場合成法

超重力場合成法碳酸化法製備碳酸鈣晶須是在旋轉填充轉子高速旋轉產生的超重力場中合成微細碳酸鈣晶須，該法類似於超重力法製備納米碳酸鈣的方法。

特點：超重力場合成法具有反應溫度和乳液濃度低、控制劑用量少、反應時間短等優點，但該法需要在特定的超重力反應裝置中進行，碳酸鈣晶須的長徑比也不夠理想。

（4）加熱Ca（HCO3）2溶液法

加熱Ca（HCO3）2溶液法是將一定濃度的碳酸氫鈣溶液加熱分解製備碳酸鈣晶須，反應需要嚴格控制反應溫度及攪拌速度等。

（5）尿素水解法

尿素水解法製備碳酸鈣晶須是利用尿素水解緩慢釋放出碳酸根離子降低文石合成的過飽和度，一般以可溶性鈣鹽（氯化鈣或硝酸鈣等）作為鈣源，碳酸根離子的生成速度隨尿素水解速度而定，因此較易控制碳酸鈣晶須的形貌與大小。

特點：尿素水解法無需加入晶種或晶形控制劑，製備方法簡單，條件易於控制。但反應需要大量尿素作反應物，生產成本過高。

從工業化生產角度分析，碳酸化法、複分解製備法和超重力場合成法更有實用價值。但各方法都有一定的局限性，仍需要進一步改進完善。