1.一种粘结元件，包含：
芯，其中所述芯具有包括一种或多种化学元素的第一化学组成；
至少部分覆盖所述芯的外周部分的第一层，其中所述第一层具有第二化学组成，所述第二化学组成是不同于第一化学组成的化学组成，所述第二化学组成包括对应于所述第一化学组成的化学元素之一的阳离子；和
至少部分覆盖所述第一层的外周部分的第二层，其中所述第二层具有第三化学组成，所述第三化学组成是不同于第一和第二化学组成的化学组成，所述第三化学组成包括对应于所述第一化学组成的化学元素之一的阳离子。
2.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述第一化学组成包括至少两种不同的化学元素，其中与所述第二化学组成相关的阳离子对应于所述第一化学组成的至少两种不同的化学元素的第一种，其中与所述第三化学组成相关的阳离子对应于所述第一化学组成的至少两种不同的化学元素的第二种。
3.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述第一化学组成包括至少两种不同的化学元素，其中与所述第二化学组成相关的阳离子对应于所述第一化学组成的至少两种不同的化学元素的第一种，并且其中与所述第三化学组成相关的阳离子对应于所述第一化学组成的至少两种不同的化学元素的第一种。
4.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述第一化学组成仅包括一种化学元素。
5.如权利要求1所述的粘结元件，其中与所述第二化学组成相关的阳离子与对应于所述第一化学组成的化学元素之一的阴离子键合。
6.如权利要求5所述的粘结元件，其中与所述第三化学组成相关的阳离子与对应于反应物的阴离子键合。
7.如权利要求1所述的粘结元件，其中与所述第二化学组成相关的阳离子与对应于第一反应物的阴离子键合。
8.如权利要求7所述的粘结元件，其中与所述第三化学组成相关的阳离子与对应于第二反应物的阴离子键合。
9.如权利要求1所述的粘结元件，其中与所述第二和第三化学组成相关的阳离子是碱土金属。
10.如权利要求9所述的粘结元件，其中与所述第二和第三化学组成相关的阳离子选+2 +2
自Ca 和Mg 。
11.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述芯是等轴的。
12.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述芯是椭圆形的。
13.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述芯是纤维形的。
14.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述第一层是非晶层。
15.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述芯具有对称形状。
16.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述芯具有非对称形状。
17.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述芯具有薄片形状。
18.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述芯包含CaSiO3。
19.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述芯包含MgSiO3。
20.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述芯包含至少一种具有通式MaMebOc或MaMeb(OH)c的合成制剂，其中M包括一种或多种能反应形成碳酸盐的金属，Me是一种或多种能在碳酸化反应过程中形成氧化物的金属。
21.如权利要求20所述的粘结元件，其中M是选自钙或镁的碱土金属，且Me选自由硅、钛、铝、磷、钒、钨、钼、镓、锰、锆、锗、铜、铌、钴、铅、铁、铟、砷和钽组成的金属组。
22.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述第一层是结晶层。
23.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述第一层包含铝、硅或铁的氧化物或氢氧化物。
24.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述第一层包含氧化铝、氧化硅和氧化铁的至少一种。
25.如权利要求1所述的粘结元件，其中所述第一层包含氢氧化铝、氢氧化硅和氢氧化铁的至少一种。
26.一种粘结元件，包含：
第一层，其中所述第一层具有不同于前体材料的化学组成的化学组成，所述第一层的化学组成包括对应于在所述前体材料的化学组成中发现的化学元素的阳离子；和至少部分覆盖所述第一层的外周部分的第二层，其中所述第二层具有不同于所述第一层和所述前体材料的化学组成的化学组成，所述第二层的化学组成包括对应于在所述前体材料的化学组成中发现的化学元素的阳离子。
27.一种粘结基质，包含：
多个粘结元件，所述粘结元件各自包含：芯，其中所述芯具有包括一种或多种化学元素的第一化学组成；至少部分覆盖所述芯的外周部分的第一层，其中所述第一层具有第二化学组成，所述第二化学组成是不同于第一化学组成的化学组成，所述第二化学组成包括对应于所述第一化学组成的化学元素之一的阳离子；以及至少部分覆盖所述第一层的外周部分的第二层，其中所述第二层具有第三化学组成，所述第三化学组成是不同于第一和第二化学组成的化学组成，所述第三化学组成包括对应于所述第一化学组成的化学元素之一的阳离子。
28.一种粘结基质，包含：
多个粘结元件，所述粘结元件各自包含：第一层，其中所述第一层具有不同于前体材料的化学组成的化学组成，所述第一层的化学组成包括对应于在所述前体材料的化学组成中发现的化学元素的阳离子；和至少部分覆盖所述第一层的外周部分的第二层，其中所述第二层具有不同于所述第一层与所述前体材料的化学组成的化学组成，所述所述第二层的化学组成包括对应于在所述前体材料的化学组成中发现的化学元素的阳离子。
29.如权利要求28所述的粘结基质，其中所述第二层由与一种或多种活性颗粒粘结的碳酸盐相组成，所述活性颗粒选自石灰石、大理石粉、富碳酸钙骨料、石膏、沙子和富二氧化硅骨料及其组合。
30.如权利要求28所述的粘结基质，其中所述第二层是连续相或不连续相。
31.如权利要求28所述的粘结基质，其中所述粘结基质是多孔的。
32.如权利要求28所述的粘结基质，其中所述粘结元件是以1-D取向、2-D取向、3-D取向取向的，是随机取向的，或形成渗透网络。
33.如权利要求28所述的粘结基质，其中所述粘结元件的至少一部分相互接触。
34.如权利要求28所述的粘结基质，其中所述第二层由与一种或多种活性颗粒粘结的CaCO3组成，所述活性颗粒选自石灰石、大理石粉、富碳酸钙骨料、石膏、沙子和富二氧化硅骨料及其组合。
35.如权利要求27或28所述的粘结基质，还包含无水合物的胶结键。
36.如权利要求27或28所述的粘结基质的使用方法，包括使用所述粘结元件作为胶结材料、砂浆和薄浆。
37.一种复合材料，包含：
如权利要求27或28所述的粘结基质；和
加入到所述粘结基质中的填料材料。
38.如权利要求37所述的复合材料，其中所述填料材料包括惰性材料。
39.如权利要求38所述的复合材料，其中所述惰性材料包括多个等轴粒子。
40.如权利要求38所述的复合材料，其中所述惰性材料包括多个各向异性粒子。
41.如权利要求38所述的复合材料，其中所述惰性材料包括等轴粒子和各向异性粒子的组合。
42.如权利要求37所述的复合材料，其中所述填料材料包括活性材料。
43.如权利要求42所述的复合材料，其中所述活性材料包括多个等轴粒子。
44.如权利要求42所述的复合材料，其中所述活性材料包括多个各向异性各向异性粒子.
45.如权利要求42所述的复合材料，其中所述活性材料包括等轴粒子和各向异性粒子的组合。
46.如权利要求37所述的复合材料，其中所述填料材料包括：
第一种多个第一尺寸粒子和第二种多个第二尺寸粒子，所述第二尺寸粒子的尺寸显著大于第一尺寸粒子，并且其中所述粘结基质、所述第一尺寸粒子和所述第二尺寸粒子被布置为使所述复合材料形成层级结构。
47.如权利要求46所述的复合材料，其中所述粘结基质基本布置在相邻的第一尺寸粒子之间的孔隙空间中，并且其中所述相邻的第一尺寸粒子布置在相邻的第二尺寸粒子之间的孔隙空间中。
48.如权利要求47所述的复合材料，其中所述粘结基质至少部分覆盖相邻的第一尺寸粒子各自的外周部分。
49.如权利要求37所述的复合材料，其中所述粘结元件以1-D取向排列。
50.如权利要求37所述的复合材料，其中所述粘结元件以2-D取向排列。
51.如权利要求37所述的复合材料，其中所述粘结元件以3-D取向排列。
52.如权利要求37所述的复合材料，其中所述粘结元件以随机取向布置。
53.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料具有大约1GPa至30GPa的维氏硬度。
54.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料具有14至大约3,000MPa的压缩强度，和小于大约380MPa的抗弯强度。
-6
55.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料表现出小于60×10 /psi的蠕变应变。
-
56.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料表现出小于700C的Cl 渗透性。
57.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料是自补强的，并具有大于6J的耐球冲击性。
58.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料用钢纤维补强并具有大于10J的耐球冲击性。
59.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料在破坏过程中表现出延性行为和强度保留。
60.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料具有耐热冲击性。
61.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料具有大于大约0.13W/m.k和小于大约196W/m.k的导热性。
62.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料表现出下列性质的至少一种：
6
(i)至少4.04×10psi的弹性模量；
(ii)至少390psi的劈裂抗张强度；
(iii)使用ASTM C944的小于1.00mm的平均磨损；
(iv)通过ASTM C666的至少300次循环的耐冷冻-解冻性；
(v)当使用ASTM C672测试时x<1的可见抗剥落性；
(vi)通过ASTM C157测得的可忽略不计的收缩；和
(vii)可忽略不计的碱-硅酸盐反应。
-6 -6
63.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料具有3×10 /℃至15×10 /℃的热膨胀系数。
64.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料具有6至900J/mol·K的热容量。
65.如权利要求37所述的复合材料，其中所述复合材料具有0.04至0.9的反射系数。
66.如权利要求37所述的复合材料，还包含大约1至大约99体积%的孔隙率。
67.如权利要求66所述的复合材料，优选包含大约1至大约70体积%的孔隙率。
68.如权利要求67所述的复合材料，最优选包含大约1至10体积%的孔隙率。
69.如权利要求67所述的复合材料，最优选包含大约50至70体积%的孔隙率。
70.如权利要求37所述的复合材料，其中所述粘结基质包含大约1至99体积%的体积分数。
71.如权利要求70所述的复合材料，其中所述粘结基质优选包含大约8至99体积%的体积分数。
72.如权利要求71所述的复合材料，其中所述粘结基质最优选包含大约8至30体积%的体积分数。
73.如权利要求37所述的复合材料，其中所述粘结基质显示出至少一种互连模式。
74.如权利要求37所述的复合材料，还包含层级结构，所述层级结构包含1级、2级、3级、4级或其组合的至少一种。
75.如权利要求37所述的复合材料，还包含无水合物的胶合键。
76.如权利要求37所述的复合材料，还包含至少一种添加剂，所述添加剂包含碳酸钙、石膏、沙子、骨料、矿物、金属纤维、有机纤维、陶瓷纤维、废软木颗粒、消泡剂、超细粒子、低密度骨料、高密度骨料或其组合。
77.如权利要求37所述的复合材料，还包含整料固体。
78.如权利要求37所述的复合材料，还包含聚合物、着色剂、分散剂、金属或其组合的至少一种。
79.如权利要求37所述的复合材料，还包含模仿天然石材的颜色与纹理。
80.如权利要求37所述的复合材料，还包含模仿选自大理石、石灰石、砂岩、花岗岩、赤陶、凝灰石和蛇纹岩的材料的颜色与纹理。
81.如权利要求37所述的复合材料，还包含模仿建筑混凝土的颜色与纹理。
82.如权利要求37所述的复合材料，还包含模仿选自砂浆、薄浆和高强度结构砖之一的颜色与纹理。
83.如权利要求37所述的复合材料的使用方法，包括在高强度混凝土、快速强度混凝土、高性能混凝土、超高性能混凝土、充加气混凝土、泡沫混凝土、透水混凝土、高密度混凝土、重质混凝土、大规模混凝土、预应力混凝土、自密实混凝土、碾压混凝土、建筑混凝土、喷射混凝土、浇铸混凝土和无坍落度混凝土的一种或多种中使用所述复合材料。
84.使用权利要求37所述的复合材料的方法，包括在建筑物、建筑、车行道、桥梁和其它下部结构应用的一种或多种中使用所述复合材料。
85.如权利要求37所述的复合材料的使用方法，包括在声音屏蔽、辐射屏蔽、耐火、耐火材料、极端天气条件、船用应用、低温应用、抗地震构件、土工合成类构件和耐喷射与防爆应用的一种或多种中使用所述复合材料。
86.如权利要求37所述的复合材料的使用方法，包括在一种或多种电子、光学、磁、生物医药、生物技术、药物、农业、电化学、催化、核、能量储存、发电、太空、汽车、人体与车辆装甲、纺织和研磨与切削、化学分离、光电、热离子和/或电致发光应用中使用所述复合材料。
87.一种制造复合材料的方法，所述方法包括：
提供包含多个前体粒子的前体材料，所述前体材料具有一定程度的孔隙率；
将液体溶剂引入所述前体材料的孔隙中；和
将气体反应物引入所述前体材料的孔隙中，由此将所述前体粒子转化为具有第一层和第二层的粘结元件。
88.如权利要求87所述的方法，其中所述前体粒子的至少一部分不与所述反应物反应，并保留以形成所述粘结元件的芯。
89.如权利要求87所述的方法，其中所述前体粒子全部转化为第一层和第二层，由此在所述粘结元件中不留下前体粒子。
90.如权利要求87所述的方法，其中向前体材料中引入液体溶剂包括浸透所述前体材料以使所述液体充满所述前体材料的孔隙。
91.如权利要求87所述的方法，其中向前体材料中引入液体溶剂包括用所述液体部分充满所述前体材料的孔隙。
92.如权利要求91所述的方法，其中向前体材料中引入液体溶剂还包括：
蒸发所述液体；
用使所述液体遍布所述前体材料孔隙分布的方式冷凝所述液体。
93.如权利要求91所述的方法，还包括将所述前体材料与填料材料混合。
94.如权利要求87所述的方法，其中所述填料材料包括惰性材料。
95.如权利要求87所述的方法，其中所述惰性材料包含多个等轴粒子。
96.如权利要求87所述的方法，其中所述惰性材料包含多个各向异性粒子。
97.如权利要求87所述的方法，其中所述惰性材料包含等轴粒子和各向异性粒子的组合。
98.如权利要求87所述的方法，其中所述填料材料包括活性材料。
99.如权利要求98所述的方法，其中所述活性材料包含多个等轴粒子。
100.如权利要求98所述的方法，其中所述活性材料包含多个各向异性粒子。
101.如权利要求98所述的方法，其中所述活性材料包含等轴粒子和各向异性粒子的组合。
102.如权利要求87所述的方法，其中提供包含多个前体粒子的前体材料包括以所需取向排列所述前体粒子。
103.如权利要求87所述的方法，其中以所需取向排列所述前体粒子包括以1-D取向排列所述前体粒子。
104.如权利要求87所述的方法，其中以所需取向排列所述前体粒子包括以2-D取向排列所述前体粒子。
105.如权利要求87所述的方法，其中以所需取向排列所述前体粒子包括以3-D取向排列所述前体粒子。
106.如权利要求87所述的方法，其中提供包含多个前体粒子的前体材料包括以随机取向布置所述前体粒子。
107.一种制造粘结元件的方法，包括：
(i)提供反应性前体；
(ii)将所述反应性前体的至少一部分转化以便在所述前体的未转化部分上形成第一层和在所述第一层的至少一部分上形成封装层，由此形成粘结元件；
其中所述第一层与所述前体共享至少一种第一阳离子，和
其中所述封装层与所述前体共享至少一种第二阳离子。
108.如权利要求107所述的方法，其中所述转化经歧化反应进行。