基於超分子凝膠網路結構的新型柔性自修復材料

《基於超分子凝膠網路結構的新型柔性自修復材料》是依託復旦大學，由易濤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於超分子凝膠網路結構的新型柔性自修復材料
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：易濤

項目摘要

本項目擬將強度和硬度較高的碳材料、無機團簇材料和螢光納米粒子引入由超分子凝膠構築的柔性網路中，獲得既具有高強度、高韌性又具有一定流動性的複合型自修復材料，並對損傷驅動和修復機理進行深入系統的研究。利用超分子體系動態可逆的組裝行為實現分子的流動性和損傷的自修復能力，引入碳材料、無機團簇材料和螢光基團實現其結構的穩定性、功能化回響及修復過程的可視化示蹤。同時研究材料對外界刺激的感應能力及修復過程的動力學驅動特性。重點解決自修復材料對損傷的感應性，修復過程的可控性及多次修復的穩定性等關鍵科學問題。這些研究結果不僅具有重要的理論意義，而且在航天、軍工、建築、汽車、人工智慧等領域有重要的套用價值。

結題摘要

本項目按計畫完成了預定目標。設計合成了多個系列具有刺激回響行為和自修復能力的超分子凝膠網路結構。通過引入螢光基團，實現了對輸出信號的可視化示蹤和動力學過程研究，並通過機械壓力、化學刺激等方式實現了結構和光物理性質的有效調控，發展了對特定生物組織成像的螢光開關材料、具有藥物釋放能力的水凝膠材料和針對惡性腫瘤的光控藥物釋放體系。進一步將石墨烯和石墨烯納米帶引入超分子網路中，增強其力學性能和導電性能，構築了超輕、多孔結構的三維氣凝膠組裝材料，實現了其在生物修復材料、智慧型吸附及能源材料方面的套用。例如將石墨烯和高分子複合的單網路和互穿雙網路結構的水凝膠材料，套用於血管栓塞劑。將三維石墨烯納米帶框架材料套用於燃料電池的陰極催化劑、鋰離子電池的陰極材料，表現出良好的性能和超高的穩定性。將多孔、密度和表面親疏水性可調的氣凝膠組裝材料發展為智慧型型的水或油的吸附劑，有望套用於環境治理、燃油的再生利用等。進一步對以上材料的表界面性質、動力學驅動過程及控制機制進行了深入系統的研究，為進一步開發智慧型型應答系統提供了理論依據和材料模型。以上研究結果發表了標註本項目的研究論文39篇，其中30篇影響因子大於4.0, 2篇ESI高被引，被邀請撰寫了三本英文專著各一個章節，在國際國內學術會議上做邀請報告十餘次。申請發明專利5項，培養博士生7名。