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来自 科技创新 2019-09-30 04:51 的文章
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化学所研究员杨振忠到上海有机所作报告,化学

3月23日,中国科学院化学研究所研究员杨振忠到中科院上海有机化学研究所作交叉学科讲座,作了主题为“微纳结构高分子复合功能体系”的精彩报告。中科院上海有机化学研究所学术委员会主任、中科院院士林国强主持了讲座,所内两百余名科研人员和学生参加了此次学术活动。

在国家自然科学基金委的支持下,中科院化学所高分子物理与化学国家重点实验室杨振忠研究员与美国Tulane大学的卢云峰教授合作,在一维纳米孔复合材料及其阵列研究领域取得重要进展。他们采用多孔膜为模板,结合无机物的溶胶/凝胶和嵌段共聚物的自组装过程,制备了一维纳米孔结构的二氧化硅纤维和管及其阵列体系。通过控制模板孔表面的润湿性和嵌段共聚物的浓度,可以实现产物形貌和纳米孔结构的可控调节。在纳米孔和中空管的微腔内分别复合功能物质,将纳米孔的性质和物质的功能性结合起来,将会衍生系列新型功能结构和材料,如在空腔内引入半导体二氧化钛,制备出了新型一维纳米复合结构,为功能化复合纳米线的制备开辟了新思路和方法。

控制胶体的组成和结构,赋予其功能,在如医疗诊断、靶向治疗、可控释放、热/声绝缘、智能流体、催化分离、高效传感以及功能填料等诸多领域具有应用前景。本研究涉及材料、医学、信息、能源和环境等多个交叉学科。

报告前,林国强为杨振忠颁发上海有机所交叉学科讲座证书。

纳米孔有序材料的研究自1992年起发展至今,主要围绕薄膜和微球两方面,在材料的组成、制备方法以及微结构控制等方面取得了重要进展。但是,在一维纳米孔结构及其阵列等方面的研究还是一个充满挑战性的领域。杨振忠研究员所领导的研究小组在前期的核/壳结构复合纤维的模板技术制备的工作基础上(Chem. Commun.2002, 1972),成功制备了一维纳米孔的二氧化硅纤维和管。该方法的优点还在于产物的长径比和阵列结构易于控制。该研究成果于2003年9月15日发表在国际著名期刊《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4201)上。有关专家认为“是一种意义重大的制备介观有序材料的新方法”和“概念性的重要思想”。

化学所高分子物理与化学国家重点实验室的研究人员致力于多重尺度的复合复杂胶体的制备和性能研究,取得了系列研究成果。提出利用核-壳结构凝胶胶体模板技术,制备了壳层厚度与腔体尺寸可连续调节的中空微球(Angew. Chem. Int. Ed. 2003*, 42, 1943 – 1945;Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 949 – 954)。在此基础上,以多孔中空高分子胶体为模板,通过控制物质生长的场所,制备了系列新型结构的复合胶体,如双壳中空微球和表面具有微突的仿生结构(Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6727 –6730;Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1523 – 1528)*。

杨振忠介绍了1998年课题组成立至今,自己的科研历程和感悟,如何从控制复合系统的宏观形态,到进一步控制微纳米结构,进而为提高材料性能找到应用出口,解决化学品遗漏、土壤、污水等环境污染以及能源损耗问题。

图片 1 有序纳米孔二氧化硅管及其阵列体系的SEM图和TEM图

最近,在国家自然科学基金委和中科院的大力支持下,该课题组在Janus胶体的制备方面取得新进展,提出了一种制备Janus胶体的新方法,相关成果近期发表于《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2008*, 47, 3973-3975)* 。

高分子多尺度复合是深入理解高分子链结构和宏观性能的关键,直接影响着复合材料的功能化和系统集成化的发展趋势。杨振忠介绍了高分子复合材料微加工制备方法学领域的研究进展,通过对高分子复合材料宏观形貌的控制以及多尺度多组分空间分布和微结构的调控,实现了功能空间分区系统,显著提升了材料性能。杨振忠系统地介绍了性能导向的高分子复合材料在多相多组分高分子纳米结构复合材料的可控制备和性能研究等方面的进展,通过对微纳结构高分子复合材料的微尺度加工的物理与化学基本问题的研究,实现了纳米尺度高分子材料形态的精准控制及分离。杨振忠介绍了近期Janus材料方向的研究进展,并展示了复合功能胶体、微胶囊体系、Janus材料和孔材料在污水处理、医药、能源材料、节能阻燃等领域的应用;通过调控Janus颗粒的微结构、性状及组成,实现了Janus材料的精准合成、功能化分区及大规模制备;杨振忠现场为大家展示了利用Janus材料特性高效污水处理的视频,引得现场观众赞叹不已。

(高分子物理与化学国家重点实验室供稿)

Janus胶体是指一种具有双重组成或性质的胶体,是一种特殊的功能性胶体,其可控的制备方法建立是一个关键问题。尤其在利用Pickering乳液制备Janus胶体的过程中,胶体颗粒在液-液界面的旋转为其制备带来了困难。研究人员对吸附在Pickering乳液界面上二氧化硅胶体在油/水两相同时进行聚合,实现亲油和亲水聚合物的接枝反应,从而抑制了胶体在界面的旋转,同时得到了有机/无机复合的Janus胶体。通过系列实验研究,提出了制备Janus胶体的新方法。并通过特定区域选择性复合功能物质,制备了其它组成与结构的Janus胶体,拓展了功能胶体的种类,为其性能研究和应用奠定了基础。

杨振忠的报告聚焦学术前沿、内容丰富、精彩生动,会后大家纷纷提出了一些自己感兴趣的问题,杨振忠一一解答。

图片 2

杨振忠1997年于化学所获博士学位,现任化学所高分子物理与化学国家重点实验室主任。主要从事微纳结构高分子复合功能体系合成方法学及物理与化学基本问题研究。针对中空微球、微胶囊及纳米孔典型形态,发展了功能物质定域生长基本方法。近期围绕Janus材料精准合成、功能化及应用开展工作。2003年获国家杰出青年科学基金。2011年为纳米研究重大科学研究计划项目首席科学家。2013年获国家自然科学二等奖。2015年入选中组部“万人计划”中青年科技创新领军人才。

Janus 胶体制备示意图

图片 3

图片 4

报告会现场

Au纳米粒子标记的Janus胶体的SEM、TEM图

高分子物理与化学国家重点实验室

2008年9月4日

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