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首页  研究成果  期刊专著  2026
  • 1 《多巴胺修饰与定向树枝化 LTO@PDA/PVA 用于盐湖中高效选择性提锂》论文发表于 Desalination 期刊



    我团队博士研究生张寻爽等在李良彬研究员、叶亚楠教授的共同指导下,围绕盐湖卤水高效选择性提锂关键技术,利用定向冷冻铸造与多巴胺界面修饰复合策略,首次构建具有定向树枝状贯通通道的 LTO@PDA/PVA 复合吸附剂,成功解决传统粉体锂筛易团聚、传质慢、难回收、循环稳定性差等工程化瓶颈,为复杂盐湖体系提锂提供全新材料方案与设计原理。相关研究成果发表在 Desalination 期刊上。

    在这项研究中,团队将多巴胺包覆的偏钛酸锂(LTO@PDA)均匀固定于 PVA 基体,通过定向冷冻铸造构筑连续贯通的树枝状离子传输通道,并系统揭示结构–性能–传质之间的构效关系。实验发现,多巴胺修饰显著提升 LTO 分散性与亲水性,抑制颗粒团聚并充分暴露锂交换位点;定向树枝状通道大幅缩短离子扩散路径,显著强化传质效率,实现锂离子快速吸附。在模拟察尔汗盐湖卤水中,吸附剂表现出一致的性能规律:24h 内锂吸附容量可达 25.47mg·g-1,对 Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 分离因子最高达 822.78 ,具备优异抗干扰选择性。

    尽管初始结构与离子环境存在差异,团队发现一个共性规律:定向树枝状通道可同步提升吸附动力学与循环稳定性,在连续 30 次吸附–脱附循环后,吸附容量保持率 ≥86.7%,钛溶出率低至 0.3% /次。XPS 表征证实,Li⁺ 吸附以 Li+/H+ 离子交换为主,多巴胺层通过静电作用辅助传质与分散,不参与核心化学吸附。基于上述关键规律,团队提出定向树枝化通道协同多巴胺界面修饰的高效提锂材料设计方法,所制备的 LTO@PDA/PVA 吸附剂兼具高力学强度、快速传质、高选择性与长循环寿命,可直接适配工程化盐湖提锂场景。

    该工作首次将定向树枝化结构用于锂吸附剂成型设计,建立离子传输通道结构与提锂性能之间的定量关联,深化了对高分子复合锂筛结构–传质–选择性协同机制的认识,为开发可工程化、长寿命、高选择性盐湖提锂材料提供了关键实验依据与技术路线。

    该项工作得到国家自然科学基金(52303028)、建制化平台(JZHKYPT-2021-04)、中国海水提铀技术创新联盟创新发展基金(No.CNNC-HSTY-2024-003,No.CNNC-CXLM-202207) 的支持。

    Xunshuang Zhang, Yiming Hua, Mengyu Xie, et al. Dopamine-coated LTO particles immobilized in PVA with directional dendritic channels for fast and selective lithium capture from salt-lake brines[J].Desalination,2026: 120225.

    论文链接:https://doi.org/10.1016/j.desal.2026.120225





  • 2 《双交联强韧聚两性电解质水凝胶的多轴应力松弛机制》论文发表于Macromolecules期刊



    我团队博士研究生何恺凝等在崔昆朋教授以及李薛宇教授的共同指导下,系统研究了双交联强韧聚两性电解质水凝胶在多轴变形模式下的应力松弛机制。相关工作发表在Macromolecules期刊上。

    在这项工作中,我们针对含化学交联与强离子键物理交联的聚两性电解质(PA)水凝胶,系统考察了其在单轴、平面和等双轴变形模式下的应力松弛行为。利用实验室自主开发的双轴拉伸设备,我们获取了不同变形模式下的大量应力松弛数据,并引入加速断裂参数 m 定量描述离子键在应变下的加速断裂过程。研究发现,离子键的断裂动力学呈现出损伤各向异性:在变形过程中,单轴拉伸时链段侧向收缩自由度大,易造成更明显的局部应力集中,离子键断裂速率最快;等双轴拉伸时网络受多向约束,这种应力集中相对缓解,断裂最为迟缓,这一规律通过加速断裂参数 m Uniaxial> m Planar> m Equibiaxial 得到定量描述。基于上述发现,我们在单轴本构模型工作的基础上,进一步构建了适用于多轴拉伸的瞬态网络本构模型,将总应力解耦为化学网络、残存物理键和重组物理键三部分贡献,根据拟合参数可以预测凝胶在复杂多轴状态下的非线性松弛过程。区别于以往局限于单轴测试的研究,该工作系统考察了多轴变形模式下的应力松弛行为,从“损伤各向异性”这一视角揭示了强物理交联的解离动力学,为设计在复杂载荷下长期服役的柔性致动器、人工软骨等先进软材料提供了研究思路。

    该项工作得到了国家自然科学基金的资助(52273028,U2430213)。

    He,K.; Huang, S.; Zhu, J.; Chu, Z.; Li, Y.; Li, L.; Li, X.; Cui, K.,Multiaxial stress relaxation of dually crosslinked tough polyampholyte gel. Macromolecules 2026, 59(9): 5325-5337.

    论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6c00198



  • 3 《单边核磁共振实时追踪丙烯酸共聚物防水复合材料在侵蚀过程中多孔结构形成》论文发表于Analytical Chemistry期刊



    我团队博士研究生陈晓杰等在李良彬研究员和陈威特任教授的共同指导下,围绕聚丙烯酸酯防水复合材料在防水涂料领域应用。针对其在酸雨等严苛服役环境下,材料内部结构的动态演变一直是领域内的探测难点。本团队进一步发展了基于单边核磁共振(Single-Sided NMR)原位表征技术,利用其空间分辨优势,联合巴斯夫先进化学有限公司(上海),围绕防水涂料失效机理开展系统研究,实现了酸性工况下侵蚀过程的原位探测。相关研究成果发表在Analytical Chemistry期刊上。

    本工作得到了上海巴斯夫先进化学有限公司,国家自然科学基金(52422302)和安徽省自然科学基金(2308085UM02,2208085UM01, 2208085UM04, and 2408055UM001)的资助。

    Xiaojie Chen, Lingxun Qi, Jun Chen, Lei Wu, Linghan Shi, Zhong Zeng, YiqunYang, Zhengnan Yang, Jie Sun, Wei Chen, Single-Sided NMR for Real-Time Tracking of Porous Structure Formation of Acrylate Copolymer Waterproof Composites during Erosion, Analytical Chemistry, 2026, 98(11), 8060−8069.

    论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c05550

  • 4 《原位PALS技术揭示取向PET中自由体积与力学行为的定量关系》论文发表于Macromolecules期刊




    我团队博士研究生张裕雯雅等在李良彬研究员、张宏俊研究员以及陈军根博士后的共同指导下,围绕半晶高分子材料微观结构演化机制,利用自主开发的正电子湮没寿命谱技术,首次实现了对取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜在拉伸变形过程中无定形区自由体积的原位实时测量,并创新性提出“自由体积模量”这一概念,为建立微观结构与宏观力学性能之间的定量关系提供了新思路。相关研究成果发表在Macromolecules期刊上。

    在这篇文章中,研究团队通过对样品进行不同温度的退火处理,精准调控其初始结构,系统揭示了自由体积在不同形变阶段的演化规律。实验发现,在拉伸形变的线性区,自由体积的响应机制与初始结构密切相关:低温退火(自由体积较少)样品主要表现为孔洞尺寸的扩大,而高温退火(自由体积较多)样品则主要表现为新孔洞的生成。尽管路径不同,研究团队发现了一个共性规律:无论初始结构如何,无定形区相对自由体积分数的相对增量与应力均呈高度一致的线性关系,在弹性区和塑性区斜率分别稳定在约1.3/GPa和4.0/GPa。

    基于这一显著规律,团队提出“自由体积模量(Kf)”这一新概念,用以定量描述应力场强度变化与自由体积孔洞体积变化之间的关系。该工作在PET中测得弹性区和塑性区的Kf分别约为0.77GPa和0.25GPa。研究还发现,无定形区的模量(Eam)与孔洞数密度呈负相关,而与孔洞尺寸关联性不强,表明决定刚度的关键因素是孔洞周围的高运动能力链段数量。

    该工作首次在PET中建立应力与自由体积分数间的定量线性关系,提出了“自由体积模量”这一新参数,深化了对半晶高分子形变机理的认识,为未来开发考虑微观结构演化的定量本构模型提供了关键的实验依据和理论思路。

    该项工作得到了中国科学院(JZHKYPT-2021-04),国家自然科学基金(52303048,12275270)的支持。


    Zhang Y, Liu L, Kang W,et al.Quantitative Correlation between Mechanical Behaviors and Free Volume of Oriented Polyethylene Terephthalate: an In-Situ PALS Study. Macromolecules 2026,59,6, 3789–3799.

    论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c03108.



  • 5 《具有可调交联密度梯度的Janus光学透明压敏胶用于可折叠显示》论文发表于Polymer期刊



    近日,我团队硕士研究生邓佳颖等在陈威特任教授的指导下围绕可折叠显示用光学透明压敏胶(OCA)的结构设计与性能调控开展研究,提出了一种具有交联密度梯度的双层 Janus OCA 新策略。该工作针对传统 OCA 在反复折叠过程中易产生屏幕折痕、界面失效以及应力分布不均等问题,通过在厚度方向上构建“低交联密度层—高交联密度层”的非对称结构,在界面粘附与内部内聚之间取得平衡。研究表明,该双层设计在保持优异光学性能的同时,可显著改善材料的力学响应与折叠可靠性,为下一代柔性与可折叠显示器件中的关键胶层设计提供了新思路。

    在这项工作中,系统构建了三类单层 OCA 及其对应的双层结构,并结合低场核磁共振(LF-NMR)、双量子核磁共振(DQ-NMR)和单边核磁共振(UNMR)对网络结构进行了定量表征。其中,UNMR 以 10μm 的空间分辨率直接验证了双层胶膜沿厚度方向存在交联密度梯度。性能测试结果显示,所有 OCA 样品在可见光范围内的透过率均高于 95%,雾度低于 0.6%,达到显示应用对光学透明胶的要求。与单层高交联样品相比,双层 Janus OCA 在保持较高剥离强度的同时具有更好的蠕变恢复能力,并在静态与动态折叠测试中表现出更优的耐久性。特别是当双层胶膜 M62 在低交联密度一侧贴附 ITO 时,展现出最佳的动态折叠稳定性,说明这种非对称梯度结构能够更有效地分散应力、抑制裂纹和界面脱层,从而提升折叠屏器件的服役可靠性。

    该研究从聚合物网络结构出发,揭示了交联密度作为关键结构参数对模量、黏弹响应、形变能力及折叠过程应力重分布的调控作用,也证明了 Janus 梯度设计在高性能 OCA 开发中的应用潜力。相关成果为柔性显示领域中光学透明压敏胶的精准设计与性能优化提供了实验依据和理论参考。

    该项研究工作得到了国家自然科学基金(52422302)、安徽省自然科学基金(2408055UM001、2308085UM02、2208085UM01、2208085UM04)以及中国科学院项目(JZHKYPT-2021-04)的资助与支持。

    Jiaying Deng, Lei Wu, Xiaojie Chen, Lingxun Qi, Haotian Wu, Jie Chen, Sarah Palloks, and Wei Chen*.Janus optical clear adhesive with tunable crosslinking density gradient for foldable display[J].Polymer, 2026, 351: 129841.

    论文链接:https://doi.org/10.1016/j.polymer.2026.129841




  • 6 《具有可调双折射和异常光学各向异性的苯甲酸酯取代纤维素薄膜》论文发表于ACS Applied Polymer Materials期刊




    近日,我团队博士研究生郭文豪等在李良彬研究员与李薛宇特任教授的共同指导下,围绕纤维素基可持续光学薄膜在新型显示技术中的应用,重点探讨了苯甲酸酯化纤维素薄膜的均相合成与拉伸取向机制。通过系统表征与宏观光学性能测试,揭示了纤维素主链与大体积侧基之间竞争性取向的“结构-加工-性能”关系,为高性能生物基光学补偿膜的设计与制造提供了科学指导。相关工作发表在期刊ACS Applied Polymer Materials上。

    在这项工作中,深入探讨了液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)等新型显示技术中关键核心材料——光学补偿膜的制备过程及其结构特性。光学补偿膜作为宽色域显示面板的重要组成部分,当前高度依赖石油基材料,且常规生物基替代材料(如三醋酸纤维素)面临双折射率调节窗口受限的挑战。为了克服这一材料局限,详细探究了具有精确取代度的纤维素苯甲酸酯(CBz)在加工过程中的基础科学问题,剖析和建立宏观性能与微观结构关系。这包括利用均相离子液体平台合成不同取代度的材料并进行单向拉伸处理,发现了双折射率随取代度变化的非单调“V型”依赖关系,阐明了空间位阻驱动的侧基取向翻转机制,成功实现了对薄膜三维折射率的精准剪裁(涵盖“零双折射”、异常“负反零”特性及正C板行为)。为高性能环保型光学补偿膜的制造提供了科学指导。

    该项研究工作得到了中国科学院项目(JZHKYPY-2021-04)以及LCD偏光片补偿膜项目的共同资助与支持。

    Wenhao Guo, Zhouhang Lei, Xingyue Fang, Zhengqi Tan, Xueyu Li*, and Liangbin Li*.Benzoate-Substituted Cellulose Films with Tunable Birefringence and Anomalous Optical Anisotropy[J].ACS Applied Polymer Materials, 2026.

    论文链接:https://doi.org/10.1021/acsapm.5c04814





  • 7 《大体积取代基对聚酰胺-酰亚胺的光学性能和尺寸稳定性的影响》论文发表于ACS Applied Polymer Materials期刊




    我团队博士研究生郭文豪等在李良彬研究员以及安敏芳特任副研究员的共同指导下,围绕分子结构设计,通过构建结构-性能的关系,成功开发出一种兼具高光学透明性、优异热稳定性和低热膨胀系数的新型聚酰胺酰亚胺(PAI)薄膜。这一成果为解决柔性显示技术中的关键材料难题提供了创新解决方案,有望推动可折叠手机、可穿戴电子设备等领域的快速发展。相关工作发表在期刊ACS Applied Polymer Materials期刊上。

    在这篇文章中,设计了一系列含有酰胺键和大体积取代基(如甲基)的二胺单体,并通过两步缩聚法将其与六氟异丙基二酐(6FDA)共聚,制备出新型聚酰胺酰亚胺薄膜。实验表明,将甲基取代基精准引入酰亚胺环附近,可显著抑制CTC形成,同时通过空间位阻效应增加分子链间距,减少紧密堆积。优化后的材料(3-AMB-TFMB/6FDA)展现出卓越性能,具有优异的光学性能(Ttot=89.0%,YI=0.73),热尺寸稳定性(CTE=39.6ppm·K-1),以及高玻璃化转变温度(Tg=356℃)。这项研究通过分子设计解决了光学与热稳定性之间的矛盾,为开发大尺寸可折叠屏幕和先进人机界面提供了关键材料的技术支持。

    该项工作得到了安徽省合肥市重大科技专项“揭榜挂帅”项目 (2022-SZD-005) ,合肥市重大专项指导委托项目“汽车安全玻璃用聚乙烯醇丁醛 (PVB) 薄膜的研究与开发”,合肥市自然科学基金(202311)以及中国科学院 (JZHKYPT-2021-04) 的支持。


    Guo W, Han X, Tan Z, et al. Influence of Bulky Substituents on Optical Transparency and Dimensional Stability of Polyamide-imide[J]. ACS Applied Polymer Materials, 2025.

    论文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsapm.5c00598



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