01
贵客简介
刘明杰，年结业于北京化工大学运用化学系，获理学学士学位；年结业于华夏科学院国度纳米科学核心，获理学博士学位，导师为江雷探索员与魏志祥探索员；-年在日本理化学探索所（RIKEN）从事博士后探索，协做导师为TakuzoAida教导；年于今任北京航空航天大学教导；为北京航空航天大学化学学院院长、长江学者特聘教导、国度良好青年科学基金得到者。首要从事仿生高分子复合凝胶的探索，并开展了其在防污减阻、软体呆板人及可穿着设立等范围的运用寻求。频年来在Nature,Nat.Rev.Mater.,Nat.Commun.,Sci.Adv.,Angew.Chem.Int.Ed.,Adv.Mater.等共颁发SCI论文余篇。前后垄断国度要点研发规划青年项目、国度果然科学基金、国防科技改动特区等科研项目。现在担当华夏化学会高分子学科委员会委员，学术期刊《高分子学报》、《Polymer》、《Giant》编委等职务。曾获国际仿生工程学会良好青年奖，华夏化学会纳米化学新锐奖，日本理化学探索所探索改动奖等。
02
讲座体例
高分子凝胶曾经在塑料替换品、启动器、机关教育、人工软骨、载药等范围得到宽广探索，现在的挑战是器件的耐候性和停止繁杂形变的本领。合成高分子凝胶在汗青上犹以下先进：年Wichterle和Lim（10./a0）的pHEMA，年TanakaT.（10./1.）的热反应pNIPAM，年HaraguchiK.等人（10./mar;10.2/-(0816)14:::AID-ADMA.0.CO;2-9）的高韧、高强粘土纳米复合水凝胶，年GongJ.等人（10.2/adma.04907）的超韧双网络凝胶，年AidaT.等人（10./nature）的超分子水凝胶，年SuoZ.等人（10./nature）的高度可拉伸韧性水凝胶，年SakaiT.等人（10./science.）的不溶胀水凝胶，年AidaT.等人（10./nature）的各向异性水凝胶，年TillerJ.C.等人（10./nature）的钙化超硬水凝胶，等等。这些先进使合成水凝胶的强度和韧性获患有大幅提升。现在，高强度水凝胶探索战术注重于亲水网络的策画，面对的首要题目是劳动温度区间（抵御结冰），形变可控性和繁杂处境适应性。应对这些挑战须要向果然研习。动物的疏通系统中，关节软骨具备微小的争持系数，源于其表面高密度的聚电解质和关节液中磷脂孕育的光滑层；而肌肉果然是脂肪与纤维互穿的油水互穿凝胶。这启发咱们不能限制于亲水网络的策画。修筑油水凝胶的通用战术是[1]：将曾经制备的亲水网络浸泡在含有亲油单体的共溶剂中，尔后诱发二次围拢，得到异质网络互穿构造，清洗后将其浸泡在特定溶剂中得到油水凝胶。这类油水凝胶既能吸水又能吸油，而且由于亲水高分子网络与亲油高分子的网络的互限效应，在适宜的油水网络配比下，在油与水中具备不异的均衡体积。在水中庸油中具备天差地别的晶莹度，起源是：凝胶在水中时，后孕育的亲油网络坍缩群集，进而孕育散射；在油中时，亲油网络在亲水网络中溶胀，束缚了亲水网络的群集，进而具备较好的晶莹度。油水凝胶在水中展现超疏油性，在油中展现超疏水性，是由于表面形态的改动，两种状况下来往角都超越度。而油水凝胶征服了独自水凝胶或油凝胶的缺点，在低温下不展现储蓄模量的突增，有优秀抗冻功能；在高温下仍有精良的模量。对于抗冻功能，果然界中已有的战术是添加体内的脂类物资含量，以及操纵细胞膜制服冰晶的成长。经过XRD峰的增宽和分割，提醒了操纵水和正癸烷搀和溶剂的油水凝胶中小的变形的冰晶的孕育，诠释了亲油网络截断了冰晶的成长。操纵低沸点有机溶剂能进一步提升抗冻功能。操纵油水凝胶，还可拓宽导电水凝胶的操纵温度（10.2/anie.08614）。保守导电水凝胶在零下10度便可掰断，而含有水和乙二醇搀和溶剂的聚乙烯醇油水凝胶，可在零下60度至80度操纵。还可创造耐低温的超等电容器（10.2/aenm.）。将生物医学罕用材料NiTi经过电化学氧化孕育表面二氧化钛纳米层，接着用光诱发原位围拢的办法将水凝胶润饰到NiTi金属支架表面，使表面模量降落，有助于缩小对机关的呆板损伤；同时由于水凝胶的超疏油性也许制服血小板和生物卵白的粘附[2]。汇报的第二部份是微相分别。制备微相分别油水凝胶的办法是[3]：在含有亲水单体的水相中孕育纳米粘土稳固的亲油单体、熔融白腊乳液，光围拢得到以水凝胶为骨架、分开有微米级油凝胶的油水凝胶，个中纳米粘土表演了亲水网络的交联点的效用，而在乳液表面即油水界面处，亲油链与亲水链共价连结。由于以前提到的油水互限效用，当水凝胶部份与微油凝胶部份的体积比为2:4时油水凝胶具备非溶胀性格，同时具备优秀的可收缩性。由于微油凝胶相中的白腊熔点为45度，在两相间彼此效用下，随温度抬高，油水凝胶的储能模量，在45度后呈现一个滑坡，而在变化温度区间外险些稳固。值得提防的是，尽管油凝胶自己模量小于水凝胶，但在70度下油水凝胶的模量随油凝胶占比的提升而添加，这一点被诠释为油相微滴变形历程的界面张力效用给凝胶带来额外拉力。油相白腊的融化固结赋与了油水凝胶形态印象机能，即升温收缩-降温停止、升温答复的轮回。白腊融化温度下油相可被拉伸或收缩变形，降温后形态停止、并经过两相间彼此效用使一切油水凝胶形态停止，抬高温度后油相自愿还到球形，使形态复原。保守形态印象围拢物由于须要必要交联密度，形变本领受限；而形变本领较强的凝胶体制由于溶剂的引入又影响了复原本领和模量。微相分别的油水凝胶用做形态印象材料很好地处置了这个冲突：微油凝胶相的温度节制相变对能量具备优秀的储蓄释放本领，形态复原由油相的界面张力和水相弹性力配合启动。水油体积比2:4的油水凝胶能在85%的收缩或%的拉伸形变后完整复原，并具备优秀轮回稳固性。在此根底上，也许经过在水凝胶中引入金属配位加强模量（10.2/adma.），也也许经过操纵多种熔点不同的亲油单体来完成多重弹性模量节制，用于创造繁杂呆板、完成刚度般配的软物资无损抓附（10./sciadv.aax）等。末了先容了纳米复合材料。高强度的层状纳米材料存在着取向的困苦，受宏观流膂力场启发，凝胶界面的超亲水性和水点的铺展举动曾经被用于COF（10./jacs.8b）等高分子薄膜的合成。基于这类超铺展（SS）战术，搭建了用于制备层状纳米复合材料的平台[4]，个中含有纳米片与藻酸钠的水溶液被滴到淹没于油中的水凝胶表面，并在界面上产生超铺展，理论谋略声明在此历程中纳米片能产平生行于界面的取向；同时藻酸盐与水凝胶表面的钙离子缔兼并孕育凝胶，将取向的纳米片停止，孕育可被剥离的纳米复合材料。SAXS表征诠释了这类战术能抵达0.89的取向度。操纵多种纳米材料能进一步提升呆板功能，如SS-GO/clay/CNT，即操纵了氧化石墨烯、粘土和碳纳米管的纳米复合材料，在最优参数下具备MPa的拉伸强度和.8GPa的模量，缔造了纳米复合材料的记载。调度个中纳米材料的品质分数，在25%左右呆板功能抵达高峰。起源是，纳米片会经过彼此效用束缚范畴高分子的疏通，孕育必要厚度的核心相，这一点被玻璃化变化温度跟着纳米材料品质分数提升而提升所证明。在品质分数抵达25%左右时，核心相厚度恰巧填充纳米片间距，复合材料呆板功能抵达最好。此时的层间距2.6nm即是临界间隔，是可测得良界说的玻璃化变化温度的临界点，进一步削减层间距会致使层间连结的高分子缩小，呆板功能降落。03
会后发问
对于保水功能：也许在表面镀油性膜来优化。热功能：必要水平上是工科题目。劳动区间从零下三十度到八十度的都有。纳米加强机理能否有显微原位表征：北京航空航天大学确凿有先生做，经过力致变色、掺入纳米小球做探针等。第一教导王训寄语：刘明杰先生的课题取法果然，启发同窗们既要根底牢，又要视线广。04
参考文件
[1]Gao,H.;Zhao,Z.;Cai,Y.;Zhou,J.;Hua,W.;Chen,L.;Wang,L.;Zhang,J.;Han,D.;Liu,M.;Jiang,L.AdaptiveandFreeze-TolerantHeteronetworkOrganohydrogelswithEnhancedMechanicalStabilityoveraWideTemperatureRange.NatCommun,8(1),.[2]Zang,D.;Yi,H.;Gu,Z.;Chen,L.;Han,D.;Guo,X.;Wang,S.;Liu,M.;Jiang,L.InterfacialEngineeringofHierarchicallyPorousNiTi/HydrogelsNano转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszjzl/1074.html
