研究方向介绍
1、生物基与生物可降解高分子材料
目前全球年产塑料制品约4亿吨,其生产和废弃不仅不利于资源的可持续发展,而且对生态环境造成严重破坏。对此,国家发展改革委、生态环境部于2020年初联合发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,明确了我国禁止和限制部分传统塑料制品的举措,同时鼓励发展可降解与可再生高分子材料制品。
生物可降解高分子材料是指利用生物质或石油资源制备而成、在一定条件下可被微生物降解为CO2和水的高分子材料,分为生物基可降解高分子材料(如淀粉、纤维素、木质素、PLA、PHAs等)与石油基可降解高分子材料(如PGA、PBAT、PBS、PCL等)。本课题组长期致力于生物基与生物可降解高分子材料合成、加工及改性研究,解决其中的关键科学与技术问题,开发性能优异的环境友好高分子材料与制品,为生态环境的保护、白色污染以及海洋微塑料的治理提供有效的解决方案,为行业与产业发展提供必要的理论与技术支撑。
2、高分子结晶与凝聚态结构调控
高分子结晶是在晶核诱导下高分子链有序排列的过程,包括成核和晶体生长两个过程。高分子链折叠形成有序的区域称为片晶,片晶堆砌成更大的球形结构称为球晶。高分子可通过熔体冷却结晶、拉伸诱导结晶、溶剂蒸发结晶,也可以在狭小空间内受限结晶,从而形成单晶、球晶、串晶等丰富的凝聚态结构。高分子结晶与分子链结构、成型工艺等密切相关,其结晶行为直接影响高分子材料的光学、力学、热和化学性质以及制品的生产效率。
本课题组长期致力于高效有机成核剂的设计合成、成核诱导机理、高分子晶体形貌调控以及多层次凝聚态结构构筑等基础理论研究,为高分子材料的成型加工、制品性能设计提供理论指导与技术支撑。
3、高分子(纳米)复合材料
高分子通常需要与功能助剂复配或与其他组分(如功能/纳米填料)复合之后方具有实际应用价值,从而表现出更为出色的物理机械性能。高分子(纳米)复合材料以其优异的热/力学性能、多功能性和可设计性而被广泛应用于航空航天、军事装备、交通运输、电子电器以及日常生活中。
本课题组长期致力于功能/纳米粒子设计合成与高分子复合材料加工改性的应用基础研究,通过表面修饰、有机无机杂化、反应增容、多层次结构设计等方法,解决高分子复合材料表界面相关的科学与技术问题,构建“功能设计-材料加工-微观结构-宏观性能”之间的协效关系,实现不同维度或尺度(功能/纳米)填料在高分子基体中可控分散与界面增强,开发高性能以及功能化高分子复合材料及制品,服务于日益快速发展的高分子复合材料行业需求及国家新材料发展战略。
近年来课题组承担的部分科研项目:
1. PLA-乙二酰胺杂化大分子自成核及分子链结晶的协同诱导机制,国家自然科学基金面上项目,2019-2022
2. 生物质聚羟基脂肪酸酯多尺度有序结构设计与可控制备,国家自然科学基金面上项目,2016-2019
3. 纳米聚多酚的表面基团修饰及抗氧化增效机制,国家自然科学基金青年项目,2020-2022
4. 生物可降解EVA/淀粉复合材料制备及生物降解机理研究,国家自然科学基金青年项目,2014-2016
5. 可降解新型绿色防腐保鲜包装材料安全评价及示范,国家科技支撑计划子课题,2014-2016
6. 高性能纤维及复合材料,国家外专局高端外专项目,2019-2022
7. 基于纳米晶核定向构筑的聚乳酸结晶行为及性能研究,江苏省自然科学优秀青年基金,2017-2019
8. 多层片晶三维超结构的可控构筑及生长机制研究,江苏省自然科学青年基金,2020-2022
9. 流动场下自组装型有机成核剂诱导聚乳酸结晶的基础研究,江苏省自然科学青年基金,2013-2016
10. 生物可降解淀粉基功能材料的可控构筑及性能研究,中央高校自主科研重点项目,2016-2018
此外,课题组近年来承担国内外行业领军企业委托研发课题10余项,如德国朗盛化学(LANXESS)、阿朗新科(ARLANXEO)、荷兰普拉克(全球最大乳酸公司)、万华化学集团股份有限公司、江阴海达股份有限公司、江苏保利国际投资有限公司、上海浦景化工股份有限公司等本领域国际知名或上市公司。
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