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研究方向


(1)高性能天然橡胶材料

天然橡胶作为与煤炭、石油、钢铁并列的四大战略物资之一,凭借其独特的综合性能(如高弹性、高强度与抗疲劳性),成为航空航天、国防装备等关键领域中不可替代的核心材料。然而,天然橡胶为何具有如此优异的性能?其独特的微观结构背后隐藏着怎样的性能密码?这些关键问题至今仍未完全破解。

为了揭示天然橡胶的奥秘,我们从源头出发,通过构建模型体系并结合理论模型分析,系统解析天然橡胶从微观组成、分子结构到宏观网络的多层次构造,揭示加工工艺与交联网络对其性能的影响机制。在此基础上,我们开发新型加工技术,充分挖掘天然橡胶的性能潜力,突破现有材料极限,解决我国在高性能天然橡胶材料领域面临的“卡脖子”难题。相关成果为我国高端装备与重大工程提供关键材料支撑,为橡胶产业的高质量发展和自主可控提供技术支持。


(2)动态交联弹性体材料

自修复与可再生循环弹性体材料是面向绿色低碳未来的关键研究方向。受自然界生物受伤后自主愈合能力的启发,我们通过仿生设计,在弹性体网络中引入可逆动态键,赋予材料可自我修复、可再生重塑以及废旧胶可升级回收的“变废为宝”能力,使其在智能装备、柔性电子、仿生机器人等前沿领域展现出广阔的应用前景。

为深入揭示材料在修复与再生过程中的动态机制,我们开发了基于固体核磁共振、荧光能量转移等先进的原位表征方法,能够实时追踪分子运动、网络重构与性能恢复,揭秘其微观机理与宏观性能之间的构效关系。该研究不仅推动新一代高端智能弹性体材料的开发,还为弹性体的绿色循环与高值化利用提供理论支持和技术途径,助力实现材料全生命周期的可持续循环。


(3)抗冲击弹性体材料

       随着单兵装备与智能仪器等军民用领域的发展,轻质柔性抗冲击材料越来越得到学术界与产业界的关注与重视。本课题组在弹性体材料中构建新型分子结构与拓扑网络结构,使其具有更丰富的配位形式与更稳定的键能,实现材料具有更显著的剪切硬化特性与更优异的抗冲击性能。

       基于此材料兼顾轻质柔性与高抗冲击性能,本课题组首先探索了其在柔性防护材料、抗冲击粘接材料与牙套材料等方面的应用可能性,实现了其作为防护层对手机柔性屏的抗冲保护,并成功工程应用于某国产手机某折叠系列产品上。进一步,该柔性抗冲击弹性体材料有望拓展应用于国防军工装备、极限运动装备、人体防护装备与先进精密装备等领域。


(4)油气田聚合物功能材料

       石油与天然气是关乎国家经济命脉与能源安全的重要战略资源。总书记强调"石油能源建设对我们国家意义重大,中国作为制造业大国,要发展实体经济,能源的饭碗必须端在自己手里""广大科技工作者要把论文写在祖国的大地上"。

       我们针对胜利油田研发了以交联聚丙烯酰胺凝胶为基体的粘弹性颗粒驱油剂,为中原油田下属某气田开发了低密度抗硫树脂堵剂和通气堵水选择性多孔树脂堵剂。相关技术均已实现工业化。其中,粘弹性颗粒驱油剂在胜利油田的非均质油藏及聚合物驱后油藏中得到广泛应用,采收率高达63.6%,突破了同类油藏采收率的极限,目前动用地质储量已经超过1亿吨,取得了显著的经济效益。该技术及其成果荣获教育部科技进步奖、石化系统技术发明奖及中国专利金奖等多个重要奖项,对保障国家能源安全具有重大意义。