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自然界中的生物体通过自身分泌的有机质在温和条件下诱导和控制无机矿物沉积形成生物矿物材料。这种生物矿物材料具有非常有序的结构和独特的性能，引起了材料科学家的广泛关注，也为新型功能材料的制备和开发提供了一条新的思路和方法。然而，由于体系的复杂性，生物矿化的机理和影响生物矿化的因素至今还不确定，有待进一步的深入研究。
本论文以生物矿物中最丰富的碳酸钙为对象，首先对于动态下碳酸钙晶体的成核、生长、晶型转变机理以及影响矿化过程的因素进行了深入的研究。研究表明：动态条件下，在碳酸钙结晶过程中首先生成无定形的碳酸钙，然后聚集生成球散石，通过“溶解-再结晶”过程，在逐步溶解的球散石表面异相成核转变为方解石。在这个过程中，温度、pH值、碳酸钠和氯化钙的浓度、结晶实验方法等都影响碳酸钙的结晶行为。
其次研究了小分子表面活性剂、水溶性聚合物、水溶性聚合物/表面活性剂复合体系对于碳酸钙结晶过程、晶型转变、形貌选择和结晶机理的影响。研究表明：小分子表面活性剂的种类、分子结构、极性头的性质、在溶液中的聚集状态以及实验方法等都会对碳酸钙的晶型和形貌产生显著的影响；水溶性高分子PVP对于碳酸钙结晶的动力学行为产生显著影响，但对最终的晶型并不具有选择性；PVP通过改变小分子表面活性剂的聚集状态对碳酸钙的结晶行为产生影响。
在对简单的有机体系调控碳酸钙结晶有了初步认识后，本文合成了具有软硬段结构的水性聚氨酯，研究了软硬段的相对含量、浓度、以及结晶实验方法等对碳酸钙结晶行为的控制。结果表明，嵌段聚合物分子链的软硬段对于碳酸钙结晶行为的控制具有协同效应。另外，通过静态结晶的实验方法，成功地制备了具有类似贝壳微观结构的碳酸钙层状结构。