我团队博士研究生谈正起等在李良彬研究员以及陈军根助理研究员的共同指导下，围绕面向四分之一波片的应用开发筛选聚乙烯醇改性材料，通过理论计算指导实验验证，获得了由联苯甲醛修饰的系列材料，并系统研究了拉伸条件对光学性能的调控，也为开发多侧基修饰材料奠定了坚实的基础。相关工作发表在期刊Polymer期刊上。

在这篇文章中，首先通过高斯模拟筛选极化率突出的侧基集团，而联苯的分子刚性及高极化率得到了作者团队的一致青睐。在实验验证工作中，作者团队筛选出可以由投料比和催化剂当量控制产物摩尔缩醛度的合成条件，成功获得摩尔缩醛度10%~50%的系列改性聚乙烯醇材料，并由溶液涂布法制备获得对应的光学薄膜。经由单轴拉伸诱导分子链取向，作者团队成功获得不同拉伸条件下薄膜的延迟值与波长色散性能变化规律，对联苯改性聚乙烯醇材料的合适取代范围与拉伸条件做出筛选，并将这一结投入多侧基改性聚乙烯醇材料的开发。

该项工作得到了中国科学院(JZHKYPT-2021-04)，安徽省自然科学基金（2308085UM04），安徽省合肥市重大科技专项“揭榜挂帅”项目(2022-SZD-005)和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”(2021DX005)的支持。

Tan Z, et al. Biphenyl acetalized polyvinyl alcohol optical films with excellent extraordinary wavelength dispersion [J]. Polymer,2025, 128780.

我团队硕士研究生孙沈阳等在李良彬研究员以及昱万程研究员的共同指导下，将机器学习应用到聚合物密度预测领域，通过有向图神经网络实现了精确预测聚合物材料密度。相关工作发表在Journal of Chemical Physics期刊上。

文章提出一种基于图卷积神经网络（GCNN）的机器学习框架，用于准确预测聚合物密度。研究从PoLyInfo数据库中筛选出1432种均聚物数据，系统比较了GCNN与神经网络、随机森林、XGBoost等模型的预测性能。结果表明，结合有向消息传递神经网络（D-MPNN）的GCNN模型表现最优，平均绝对误差（MAE）为0.0497g/cm³，决定系数（R²）达0.8097。实验验证了六种聚合物的预测密度与实测值高度一致，相对误差不超过4.8%。通过SHAP分析和t-SNE可视化，揭示了官能团与密度之间的关系，增强了模型的可解释性。该研究为高通量聚合物筛选提供了高效、准确的计算工具，有助于推动聚合物材料的设计与发现。

该项工作得到了中国国家自然科学基金(No.U2430213)，以及中国科学院(JZHKYPT-2021-04)的支持。

S. Sun, F. Tian, C. Zhao, M. Xie, W. Li, W. Yu, K. Cui, and L. Li, Directed message passing neural networks enhanced graph convolutional learning for accurate polymer density prediction. The Journal of Chemical Physics 163(10),(2025)

我团队硕士研究生刘紫薇等在李良彬研究员的指导下，通过分子动力学模拟深入研究了聚合物熔体在单轴拉伸过程中的非线性应力响应行为。该研究揭示了微观构象变化与宏观力学性能的关联，为相关领域的理论研究提供新思路。相关工作发表在期刊 Journal of Chemical Physics 期刊上。

聚合物加工过程中存在复杂的多尺度耦合现象，如颈缩、边缘效应等，这些现象的本质源于聚合物分子链在外场作用下的非线性动态响应。在这篇文章中，研究团队通过分子动力学模拟，结合广义Kraynik-Reinelt边界条件，对平衡态聚合物熔体进行单轴拉伸，首先系统分析了拉伸比、取向有序参数和缠结状态的变化。此外，发现在非线性单轴拉伸流下，随着拉伸进行，缠结点数在不同链上的异质性分布。最后研究发现，传统基于平均缠结状态的应力预测在大应变下存在显著偏差，而通过引入缠结损失和缠结点异质性分布的新理论模型，显著提升了非线性流变行为的预测精度。期望能引起研究者的兴趣和思考。

本团队博士研究生韩雪晴等在李良彬研究员以及陈军根博士后的共同指导下，创新提出分子侧基化学修饰与顺序双轴拉伸工艺协同调控聚乙烯醇缩醛（PVAc）薄膜光学性能的新方法。通过苯甲醛（BA）、对氟苯甲醛（FBA）及对甲基苯甲醛（MBA）与聚乙烯醇（PVA）的缩醛化反应，团队成功制备出系列PVAc衍生物薄膜（PVBA/PVFBA/PVMBA），并在双轴拉伸过程中首次揭示了聚合物主链取向重构与侧基排列的三维折射率协同调控机制。相关工作发表在期刊ACS Applied Polymer Materials期刊上。

研究团队针对聚乙烯醇（PVA）材料因具有正向本征双折射率过高而难以通过拉伸工艺调控光学性能的问题，通过精确引入具有负固有双折射特性的苯环取代基（-H/-F/-CH₃），结合缩醛化程度调控（30%-50%），在分子层面实现了羟基正双折射与苯环负双折射的动态平衡；另外克服传统PVA薄膜普通波长色散的局限，PVBA与PVFBA波长色散极度平缓，斜率接近于1，PVMBA则呈现非常波长色散性质。后续的顺序双轴拉伸工艺则通过薄膜内部二维应力场的精准操控，突破性地实现聚合物主链取向与侧基三维空间排列的同步调谐：拉伸后薄膜呈现n_x>n_y>n_z的三维异向性，且符合VA-LCD显示器件对光学补偿膜的特殊要求，偏振红外光谱解析表明，其成因被证实源于双轴应变诱导的分子链平面化取向重构，

该项工作得到了中国科学院建制化平台项目（JZHKYPY-2021-04）的支持。

Han X, Tan Z, Fang X, et al. Modulating Birefringence and Wavelength Dispersion of Biaxially Stretched Poly (vinyl  acetal) Films[J]. ACS Applied Polymer Materials, 2025, 7, 8, 4992–5002

我团队博士研究生黄铮等在李良彬研究员以及陈军根博士后的共同指导下，围绕高温拉伸PVA-甘油凝胶膜加工纳米纤维膜，重点分析了不同凝胶膜在多个温度下拉伸时的原位结构演变以及影响因素。相关工作发表在期刊Macromolecules期刊上。

在这篇文章中采用原位小角X射线散射（SAXS）/ 广角X射线散射（WAXS）研究了含有甘油的 PVA 凝胶薄膜在不同温度拉伸过程中的结构演变。SAXS 和 WAXS 分析表明，单轴拉伸引发了 PVA 片状晶体的熔融再结晶和纳米纤维的形成。结构演变的关键因素会随着拉伸温度的变化而改变。在低温拉伸时，晶体的破坏主要由应力引起。重建的纳米纤维可承受应力，并对结构演变产生反馈，从而减缓晶体的破坏。在高温条件下，晶体破坏以熔化为主，结晶度在应力作用下迅速降低，而拉伸诱导的再结晶和纳米纤维的重建则更容易实现。此外，片状晶体和纳米纤维的长周期随着拉伸温度的升高而增加。此外，通过双轴拉伸、溶剂萃取和干燥可获得具有良好纳米纤维网和多孔结构的 PVA 多孔纳米纤维膜。

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），以及中国科学院（JZHKYPT-2021-04）的支持。

Huang Z, Li W, Wan C, et al. Stretch-Induced Structure Evolution of Poly(vinyl alcohol)–Glycerol Gel Films: An In Situ Synchrotron Radiation X-ray Scattering Study [J]. Macromolecules, 2025.

我团队郭航副研究员（现西安交通大学副教授）、崔昆朋教授、核探测与核电子学国家重点实验室张宏俊研究员等，基于合作开发的超高计数率正电子湮没寿命谱（PALS）原位检测方法，系统研究了高取向等规聚丙烯硬弹性体（HEPP）在拉伸过程中自由体积孔洞的演化行为。结合同步辐射原位小角X射线散射（SAXS）的实验结果，研究团队发现拉伸可以诱导片晶间无定形中亚纳米级别的自由体积孔洞生长、融合以及尺寸重新分布，进一步提出，应力诱导的片晶间无定形微相分离是解释这一演化过程的合理物理模型。相关工作发表在高分子学科TOP期刊Macromolecules上，并获选当期文章封面（Front cover）。

本研究考虑了单轴拉伸变形下片层间无定形相中自由体积的实时演化，阐明了失稳机制。未来的工作中，研究团队将特别关注经受不同加载模式的HEPP等模型半晶高分子样品，在剪切和剪切-拉伸复合加载条件下的结构演化，形成对片晶簇尺度形变机理的完整认识。

我团队博士后张蕴涵等在李良彬教授以及崔昆朋教授的共同指导下，首次揭示了汽车夹层玻璃核心材料——聚乙烯醇缩丁醛（PVB）在受力状态下的分子动态奥秘。这项发表于国际权威期刊Soft Matter的研究，为理解非晶态聚合物在机械应力下的氢键网络演变提供了全新视角。

研究团队采用粗粒化分子动力学模拟，捕捉到 PVB 材料在拉伸过程中的动态变化。当材料接近玻璃化转变温度时，分子链在应力作用下发生“滑移”。这种微观运动导致分子内的氢键（分子内“牵手”）断裂，却意外促进了分子间的氢键（分子间“牵手”）形成，如同微观世界中的“拆桥”与“搭桥”同步进行。通过系统改变材料三大关键参数：乙烯醇（VA）含量（调控氢键密度）、嵌段结构规整度、拉伸应变速率，发现，当VA含量提升时，分子链刚性显著增强。进一步在拉伸过程中链展开显著增加，直接影响了氢键的寿命。最突破性的发现在于：材料断裂前出现氢键总量净减少，而断裂后通过机械-热耦合效应，氢键网络能够自我修复重组。这种“破坏-重建”的动态平衡机制，在一定程度上能够解释PVB材料卓越的能量吸收能力。该研究不仅攻克了非晶聚合物氢键动态监测的技术难题，更建立了“分子结构-氢键网络-力学性能”的定量预测模型，为新一代高性能PVB薄膜的理性设计提供了科学基础。

该项工作得到了中国博士后科学基金会（2023M743377），中央高校基本科研业务费专项资金（WK2310000119），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”，安徽省合肥市重大科技专项“揭榜挂帅”项目（2022-SZD-005）的支持。

Y. Zhang et al. Investigating hydrogen bonding in poly(vinyl butyral) copolymers near glass-transition temperature under uniaxial stress: acoarse grained molecular dynamics study. Soft Matter, 2025,Advance Article