東華大學遊正偉教授團隊:強韌、自愈、防偽多合一超級仿生防護材料

2020-12-14 騰訊網

　　近日，東華大學纖維材料改性重點國家實驗室遊正偉教授團隊在多功能防護材料領域取得重要進展，相關成果以《兼具多重防護性能的仿生材料》(Biomimetic materials with multiple protective functionalities, DOI：10.1002/adfm.201901058)為題，發表於材料學領域權威期刊《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)。東華大學遊正偉教授是該論文的通訊作者，東華大學劉增賀博士和張璐之博士是該論文共同第一作者。東華大學何創龍教授、管清寶副教授是論文的共同作者。

　　材料在使用過程中，時常受到外力拉伸/壓縮、摩擦、刮擦或穿刺等機械傷害，嚴重影響其使用壽命，甚至散失功能，帶來嚴重的安全隱患。自然界為人們提高材料抵抗外界傷害能力提供了重要啟迪，很多生物組織具有強韌、力學梯度、自修復、螢光等防護性能，使其能夠在惡劣環境中生存。由於這些防護性能相互獨立，通常由不同化學結構設計而實現，因此現有的防護材料構造技術所實現的防護性能一般比較單一，大大限制了材料的綜合防護性能和應用範圍。 據此遊正偉教授團隊提出了利用多反應性基團在一個材料裡構築多重防護性能的新思路。將具有室溫可逆動態裂解、金屬配位、光解等多重反應性的丁二酮肟氨酯基團引入到聚氨酯材料中，相應地獲得了同時具有強韌、力學梯度、室溫自發自修復、螢光性能多合一防護材料（圖1）。

　　圖1基於多重反應性丁二酮肟氨酯基團構建多合一防護材料

　　基於上述材料，作者構建了一張超級防護膜，該膜展現出了快速的表面劃痕自修復能力、優異的抵抗牙籤等尖銳物體穿刺的能力、螢光防偽性能，以及對塑料的無縫貼合能力，該膜潛在應用於電腦、手機、證書等貴重物品的防護（圖2）。

　　圖2集快速室溫自修復、耐穿刺、強粘合、螢光防偽於一體的多功能防護膜

　　該工作初步展現了聚肟氨酯的多重反應性、優異的性能和潛在的應用，其還可以進一步深入、衍生，獲得一系列新穎的材料。比如近期遊正偉教授團隊通過深入研究金屬離子對上述丁二酮肟氨酯的配位作用，通過銅離子配位既提高了材料的力學性能，同時促進肟氨酯基團的動態交換反應，提升了材料的室溫自修復性能。為解決自修復材料中普遍存在的高力學性能和自修復效率的矛盾提供了新穎的思路，獲得了具有已報到的最大的強度和韌性的室溫自修復彈性體(Adv. Mater.2019, 10.1002/adma.201901402)。

　　同時還值得一提的是本工作涉及的核心原料（丁二酮肟、異氰酸酯）為廉價易得的工業品，可以通過簡便的一步法構建聚氨酯材料，也可以通過合理的設計引入到其它材料中，研製一系列功能材料，具有廣闊的應用前景。

　　該工作獲得了國家自然科學基金、上海市自然科學基金、東華大學勵志計劃等項目資助。

　　來源：東華大學材料科學與工程學院

　　聲明：凡本平臺註明「來源：XXX」的文/圖等稿件，本平臺轉載出於傳遞更多信息及方便產業探討之目的，並不意味著本平臺贊同其觀點或證實其內容的真實性，文章內容僅供參考。

相關焦點

  • 東華大學遊正偉團隊開發類皮膚彈性體用於構建生物電子集成器件
    針對上述瓶頸問題，東華大學材料學院遊正偉教授團隊提出新型雜化交聯分子設計，研製了新一代力學和生物學雙重仿生皮膚的彈性體材料，並展示了其在生物集成電子領域良好的應用前景。材料學院博士生陳碩為論文第一作者，遊正偉教授為通訊作者，管清寶副教授及我校化工生物學院何創龍教授和周小軍博士為共同作者。該工作還獲到了天津大學劉文廣教授和康奈爾大學王亞冬教授的指導。基於團隊長期研究的生物彈性體聚癸二醯甘油二酯（PSeD），該工作設計併合成了脲基嘧啶酮（UPy）修飾的PSeD，製備了具有氫鍵和共價雜化交聯網絡的PSeD-U彈性體。
  • 東華大學11項「高科技」亮相中國工博會
    抗疫前線，醫生、護士們正面抗擊病毒；抗疫後方，老百姓們做好日常防護，如何為醫護人員和普通百姓築起一道安全的「防護牆」？紡織學院靳向煜教授團隊針對口罩防病毒的關鍵材料——紡熔非織造材料的特性及使用工藝集中科研攻關。
  • 東華大學紡織、材料創新科技亮相工博會
    此次工博會上，東華大學展區的"健康防護功能雜化材料及其高值化聚酯纖維設計開發"項目把人們對紡織品功能的認知帶入了3.0時代。　　近年來，已經面世的健康防護功能類紡織品深受國內外消費者喜愛，但這類產品所需的高值化功能纖維在生產中存在功效性、耐久性和可加工性難以統一的難題。
  • 東華「國家隊」發揮醫衛防護材料研究專長 主動擔當戰疫「行動派」
    東華大學供圖中新網上海5月12日電 (孫慶華 許婧)東華大學纖維材料改性國家重點實驗室(以下簡稱「實驗室」)發揮在纖維基、高分子基醫衛防護材料領域的研究專長，緊密圍繞新冠病毒醫衛防護材料應急開發和生產研究，涉及口罩、防護服、抗菌材料等，為醫衛防護材料研發攻關提供有力科技支撐；同時，組織技術團隊聯合企業、醫院解決產業化關鍵問題，實現應急生產，主動擔當戰疫「行動派
  • 東華大學新成果:基於仿生多孔Murray膜的吸溼快幹功能性面料
    東華大學新成果：基於仿生多孔Murray膜的吸溼快幹功能性面料 發表時間：2019/1/17
  • 東華大學張彥中教授課題組在仿生纖維與組織再生領域取得新進展
    近期，東華大學化學化工與生物工程學院張彥中教授課題組在仿生纖維用於組織再生研究領域取得最新進展，相關成果以「Stiffness of Aligned Fibers Regulates the Phenotypic Expression of Vascular Smooth Muscle
  • 東華大學能源存儲材料研究獲新進展—新聞—科學網
  • 東華大學教授:「醫生防刺白大褂」可防刀具,本為安保設計
    9月5日，東華大學紡織學院紡織工程學科教授、博士生導師王新厚告訴澎湃新聞，「『防刺白大褂』應該是可以實現（防刺）的，因為它本身就是防刺服的一種。防刺主要是防刀具。」王新厚介紹，「防刺服本來就是為安保發明的，以前主要是用在軍隊、警察方面，所以公安部有一個標準。
  • 東華大學俞建勇院士、丁彬教授團隊在二維網狀納米纖維空氣過濾...
    東華大學俞建勇院士、丁彬教授團隊在二維網狀納米纖維空氣過濾材料研究領域取得新進展北極星大氣網訊:當前，大氣中的霧霾汙染問題對人體健康、生態環境及全球經濟造成了嚴重危害，急需加強防護與治理。纖維類過濾材料因具有成本低、適用範圍廣、易於規模化製備等特點而被廣泛應用於空氣過濾領域。
  • 2016年「國際生物醫用紡織材料論壇」在東華大學召開
    6月17日，由東華大學主辦的2016年「國際紡織生物醫用材料論壇」暨「111計劃」年會在松江校區召開，來自中國、美國、加拿大、巴基斯坦等國的高校、科研院所等單位的120多位專家學者就紡織生物醫用材料的研究現狀與應用前景展開熱議。
  • 神奇仿生材料改變未來
    歷史學家曾用材料來劃分人類進化史上不同的時代，石器時代、陶器時代、銅器時代、鐵器時代等因而得名。材料科學的發展見證著人類社會的進步。近年來，一批功能新穎而強大的仿生材料從中國科學技術大學俞書宏院士團隊實驗室裡誕生。大到航空航天、小到尋常生活，都有望因此而改變。
  • 材料研究熱點 東華大學低維材料中心成立
    「東華大學先進低維材料中心」日前成立，記者在成立儀式上了解到，近年來，隨著國內外科研人員對低維材料的不斷關注以及研發工作的持續深入，「小身材」的低維材料可有「大作為」，這一研究領域將向人們展示一系列材料界的「挑戰不可能」。
  • 東華大學快速研發國產防護服 送上戰疫一線
    即將在滬開幕的第22屆中國國際工業博覽會高校展區中，這件來自東華大學的有限次使用連體防護服不但代表了高端防疫技術突破，也作為校企合作的成功範例，將亮相今年新設的抗疫展品專區。一周突破國際技術壟斷的「奇蹟」，背後是長達四年的基礎研究布局今年疫情暴發初期，看到防護服悶熱、不透氣，醫護人員穿著不適的報導，正在南通家鄉過春節的中國科學院院士、東華大學纖維材料改性國家重點實驗室主任朱美芳決定馬上趕回實驗室，和團隊成員們一起立即啟動防護服應急專項。
  • 東華大學老教授領銜課題組研發新材料
    本報上海6月11日電（通訊員向娟 邱登梅 記者周凱）神十成功飛天，今天，記者了解到，東華大學72歲的袁琴華教授領銜課題組研發的航天衛生材料又成功應用到太空人的太空生活中。這是10年來，該課題組繼神五、神六、神七、神九之後，第5次為太空人提供最貼身的「方便」保障。
  • 聚焦材料研究熱點 東華大學先進低維材料中心成立
    「東華大學先進低維材料中心」日前成立，記者在成立儀式上了解到，近年來，隨著國內外科研人員對低維材料的不斷關注以及研發工作的持續深入，「小身材」的低維材料可有「大作為」，這一研究領域將向人們展示一系列材料界的「挑戰不可能」。
  • 城市快報頭版:天大團隊成功合成「貽貝仿生多功能蛋白材料」 醫用...
    城市快報 2019年10月24日 第01版本報訊（記者 從竹 通訊員 焦德芳 焦全穎）近日，天津大學張雷、齊海山團隊成功合成「貽貝仿生多功能蛋白材料」，該材料同時具備高黏附、抗菌汙、防霧等多項功能，有望填補醫學界長期空白，成為應用於醫療設備和體內植入器件的「超級塗層」。
  • 東華大學在《自然》子刊發致動變色研究,可運用於軍事隱身等
    近日，東華大學王宏志教授課題組在智能雙響應變色-隱身一體化軟體機器人領域取得新進展，相關研究成果以《晶格收縮觸發的協同電致變色致動器
  • 東華大學在空氣過濾材料研究領域取得新進展
    東華大學在空氣過濾材料研究領域取得新進展 發表時間：2019/8/1
  • 第三屆軟物質科學與技術國際學術研討會在東華大學召開
    會議持續3天，採用Gordon Research Conference的形式設特邀報告19場，每場報告1小時，互動討論20分鐘，報告主題涉及「聚合物、液晶、DNA、蛋白質、仿生材料、玻璃」等多方面。
  • 紡織服裝學院邀請東華大學王雲儀教授作高端學術報告
    新聞網訊：8月28日，應紡織服裝學院邀請，東華大學服裝與藝術設計學院王雲儀教授在騰訊會議為服裝設計與工程專業師生作了題為「服裝的功能構成與工效學評價」的高端學術報告。服裝舒適性與功能一般將「人-服裝-環境」視為研究的系統，王教授基於數十年的工作經驗和學術研究，創新性地提出了「人-服裝-環境-活動」的著裝系統功能分類，並分別從舒適、防護、效率三個方面提煉和總結出了各項影響因素、性能評價手段以及詳細分析。在全面而系統的理論框架之後，以「老年人火災逃生服的功能設計」企業合作項目為例，闡述了服裝功能設計的通用五步法流程。