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科研小组在“省青基”(2016JQ5036)资助下取得系列进展

科研小组在“省青基”(2016JQ5036)资助下取得系列进展

    两年来,科研小组在陕西省自然科学基础研究计划(省青基,2016.01~2017.12,已结题)的大力支持下,围绕凝胶材料的可控构筑、结构-性能关系及其在柔性电子领域的应用开展研究工作,并积极与不同学科研究者及兄弟院校开展合作交流,取得了系列进展。主要包括:

(1)基于双重协同导电水凝胶网络,构筑了具有可拉伸性、热响应性和导电性的凝胶材料,并将这种材料成功应用于应变传感器和温度警报体系中。该成果发表于ACS Applied Materials & Interfaces(参考文献1)。

(2)针对导电水凝胶拉伸性能及应变传感范围受限的问题,成功构筑PAA/PANI水凝胶体系,实现了超高应变(1130%)的检测,并进一步探索其在手指弯曲,吞咽,手势等人体动作的检测。相关成果发表于Journal of Materials Chemistry C(参考文献2)。

(3)提出以共聚物胶束交联点和离子作用、氢键为共交联点构筑水凝胶的思路,建立了一种高强度、高韧性、良好恢复性等综合机械性能优异的水凝胶材料构筑方法。同时,通过研究材料微观结构及力学性能演变规律揭示了水凝胶中“弹簧”效应和“拉链”效应双重强韧机制。相关研究结果发表在Macromolecular Materials & Engineering,其中一部分工作被选为当期封面(参考文献3,4)。

(4)提出以柚子皮和水为原料,通过水热反应和冷冻干燥技术制备具有多级孔结构的富碳水/气凝胶的方法。由于这种气凝胶材料具有多级孔结构,对模拟废水中有机污染物如亚甲基蓝(MB),甲基橙(MO),结晶紫(CV)具有快速且高效的吸附能力。相关研究结果发表在Journal of Industrial and Engineering Chemistry(参考文献5)。

(5)以共聚物胶束为交联点,通过光固化的方法构筑了Poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)32+)水凝胶。发现特殊交联方式的引入使得凝胶表现出独特的溶胀行为、机械稳定性、荧光行为、热敏性能以及自振荡行为。相关研究成果已经在Journal of Materials Science发表(参考文献6)。

(6)采用RAFT聚合方法,制备了侧链含有三联吡啶基团的PNIPAAm双重响应功能高分子材料,研究了其温敏性及离子响应性,为功能水凝胶材料的可控构筑打下了基础。相关结果发表在Reactive and Functional Polymers(参考文献7)。

(7)与不同学科研究者及兄弟院校开展合作交流,在纸基柔性传感器,浆料3D打印等方面取得一定进展。相关研究结果发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering,Journal of the European Ceramic Society(参考文献9,10)。

本项目取得的成果总结及后续进展:

(1)已发表研究论文13篇(见列表),其中SCI收录论文10篇,EI收录论文2篇,核心期刊收录论文1篇;

(2)发表国际会议论文摘要1篇,国际会议受邀口头报告1次,参加中国化学会学术年会1次,培养硕士研究生3名;

(3)在本项目基础上,项目负责人周宏伟后续申请到“国家自然科学基金青年基金项目”1项,青年人才托举计划项目1项;

(4)项目负责人周宏伟入选陕西省高校首批“青年杰出人才支持计划”、西安工业大学“青年英才”;

(5)项目负责人周宏伟获得“陕西省化学优秀青年奖”、西安工业大学“优秀青年教师奖励基金”。

项目资助成果列表:

[1] Zhiwen Wang, Hongwei Zhou,* Weixing Chen, QiuZhao Li, Bo Yan, Xilang Jin, * Aijie Ma, Hanbin Liu,* and Weifeng Zhao, Dually Synergetic Network Hydrogels with Integrated Mechanical Stretchability,Thermal Responsiveness and Electrical Conductivity for Strain Sensors and Temperature Alertors, ACS Applied Materials &Interfaces, 2018, 10(16):14045-14054. (SCI一区,IF=8.097)

[2] Zhiwen Wang, Hongwei Zhou,* Jialiang Lai, Bo Yan, Hanbin Liu, Xilang Jin,* Aijie Ma, Gai Zhang, Weifeng Zhao, Weixing Chen*,Extremely Stretchable and Electrically Conductive Hydrogels with Dually Synergistic Network for Wearable Strain Sensors, Journal of Materials Chemistry C, 2018, Accepted. (SCI一区,IF=5.976)

[3] H. W. Zhou,* X. L. Jin, B. Yan, X. J. Li, W. Yang, A. J. Ma, X. H. Zhang, P. Li, X. B. Ding, W. X. Chen, Mechanically Robust, Tough, and Self-Recoverable Hydrogels with Molecularly Engineered Fully Flexible Crosslinking Structure, Macromolecular Materials & Engineering, 2017, 302, 1700085 (SCI二区,IF=2.690,封面文章)

[4] H. W. Zhou,* M. Zhang, J. C. Cao, B. Yan, W. Yang, X. L. Jin, A. J. Ma, W. X. Chen, X. B. Ding, G. Zhang, Highly Flexible, Tough, and Self-Healable Hydrogels Enabled by Dual Cross-Linking of Triblock Copolymer Micelles and Ionic Interactions, Macromolecular Materials & Engineering, 2017, 302, 1600352. (SCI二区,IF=2.690)

[5] Hongwei Zhou,* Bo Yan, Jialiang Lai, Hanbin Liu, Aijie Ma, Weixing Chen, Xilang Jin, Weifeng Zhao, Gai Zhang, Renewable Biomass Derived Hierarchically Porous Carbonaceous Sponges and Their Magnetic Nanocomposites for Removal of Organic Molecules from Water, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2018, 58, 334–342.(SCI二区,IF=4.841)

[6] H. W. Zhou,* B. Yan, J. Li, H.B. Liu, Q. Wang, X.B. Ding, X.L. Jin,* A. J. Ma, W. X. Chen, J. J. Yang, C. Y. Luo, G. Zhang, W. F. Zhao, Poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)32+) hydrogels crosslinked by double-bond end-capped Pluronic F127:preparation, properties and coupling with the BZ reaction, Journal of Materials Science, 2018, 53, 5467-5476. (SCI二区,IF=2.993)

[7] H. W. Zhou,* F. S. Liang, J. Li, X. B. Ding, A. J. Ma,W. X. Chen, C. Y Luo, G. Zhang, W. Tian, M. Cheng, B. C. Liao, RAFT polymerization and dually responsive behaviors of terpyridine-containing PNIPAAm copolymers in dilute solutions, Reactive and Functional Polymers, 2016, 106, 62-68.(SCI二区,IF=2.975)

[8] Bo Yan, Hongwei Zhou,* Pu Xie, Xilang Jin, Aijie Ma, Weixing Chen, Dynamic and Reversible Intelligent Systems Regulated by Chemical Oscillating Reactions, Progress in Chemistry, 2017, 29, 740-749;(SCI四区,IF=0.820,综述)

[9] Geng Zhang, Hua Chen, Hongwei Zhou, Additive manufacturing of green ceramic by selective laser gasifyingof frozen slurry,Journal of the European Ceramic Society, 2017, 37, 2679–2684;(SCI二区,IF=3.794)

[10] Hanbin liu, Huie Jiang, Fei Du, Danping Zhang, Zhijian Li, and Hongwei Zhou, A flexible and degradable paper-based strain sensor with low cost, ACS Sustainable Chem. Eng., 2017, 5, 10538–10543; (SCI二区,IF=6.140)

[11]周宏伟,* 李学装,姜敏,马爱洁,陈卫星,张改, Poly(DMAEMA-co-VP)/Fe3O4纳米复合水凝胶的制备及性能, 高分子材料科学与工程,2017, 33, 152-157;(EI)

[12]彭惠,周宏伟,* 金洗郎,陈卫星,马爱洁, 不同官能团笼型倍半硅氧烷的合成与表征, 西安工业大学学报,2017, 37, 139-144; (中文核心)

[13] 梁丰收,陈卫星*,马爱洁, 周宏伟, 金洗郎,界面聚合法制备异氰酸酯型微胶囊及其性能,高分子材料科学与工程,2018,已接受待出版;(EI)

   感谢陕西省自然科学基础研究计划的大力支持,感谢各位的帮助!希望研究小组全体成员继续努力,争取更大进步。