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  • 我院张超群教授在生物质高效转化及其功能材料可控构建方面取得重要进展

    发布者:材料与能源学院  发布时间:2020-11-26  浏览次数:10

    近日,我院张超群教授及合作者在生物质高效转化及其功能高分子材料可控构建方面取得重要进展亚博体育|首页登录,于2020年相继在《德国应用化学》(Angewandte Chemie亚博体育|首页登录,IF: 12.9,中科院1区)亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录、《化学工程》(Chemical Engineering Journal,IF: 10.65亚博体育|首页登录,中科院1区)亚博体育|首页登录、《绿色化学》(Green Chemsity, IF: 9.48,中科院1亚博体育|首页登录、《美国化学学会应用材料与界面》(ACS Applied Materials and Interfaces,IF: 8.7,中科院1区)、《美国化学会可持续化学与工程》(ACS Sustainable Chemical &Engineering, IF: 7.63亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录,封面文章,中科院1区)等发表化学材料顶级期刊上发表了五篇高水平论文⊙遣┨逵齶首页登录;吓┮荡笱钦馕迤咚铰畚牡牡谝坏ノ?,张超群教授是主要通讯作者亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录。

    论文的在线地址分别为:

    https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202014299

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720338948?via%3Dihub 

    https://pubs.rsc.org/no/content/articlelanding/2020/gc/d0gc02213f/unauth #!divAbstract

    https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c10620;

    https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.0c05883 

    以下为五篇论文主要内容的介绍:

    一亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录、高强度亚博体育|首页登录、自愈合亚博体育|首页登录、可回收和多重形状记忆蓖麻油基水性聚氨酯

     

    多功能和多重响应的绿色可再生聚合物材料在应用上需求越来越大亚博体育|首页登录,引起众多科研工作者的关注亚博体育|首页登录,在建筑和智能制造领域有广阔的应用前景亚博体育|首页登录。然而亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录,文献报道的这类多功能材料的机械强度较差,极大制约其实际应用亚博体育|首页登录。张超群教授及其合作者报道了一种兼具高强度、自愈合和可再加工的环保型水性聚氨酯。作者通过将含有刚性芳环的二硫代二苯胺(DTDA)引入至聚合物网络亚博体育|首页登录,合成的聚氨酯弹性体拉伸强度可高达38 MPa亚博体育|首页登录。具有动态二硫键的材料表现出优异的自愈合性能和可回收性能亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录,4回收处理后的回收率可保持100 %亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录。同时亚博体育|首页登录,宽泛的玻璃化转变温度赋予材料四重形状记忆功能。


    二亚博体育|首页登录、氨基酸诱导氢键重构的蓖麻油基水性聚氨酯合成及其紫外吸收和长效抗菌性能研究

    酸在阳离子水性聚氨酯合成中作为中和剂形成亲水基团亚博体育|首页登录,将乳液稳定分散在水体系中亚博体育|首页登录。然而亚博体育|首页登录,酸在水性聚氨酯性能调控的作用和功能化方面鲜有报道亚博体育|首页登录。张超群教授及其合作者创新性地以生物安全性高和环境友好型的氨基酸作为有机酸中和剂亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录,替代传统具有腐蚀亚博体育|首页登录、刺激性气味的无机酸中和剂,实现水性聚氨酯的稳定分散。同时,该方法可以简单方便选取和调节氨基酸不同结构和含量,通过氢键作用有效调控水性聚氨酯的机械性能优化,实现柔性弹性体和硬质塑料的合成。此外亚博体育|首页登录,氨基酸的引入赋予材料紫外线吸收亚博体育|首页登录,防腐和长效抗菌性能亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录。


    三亚博体育|首页登录、全生物基内乳化剂的快速合成及其高强度水性聚氨酯的制备

    植物油转化为高附加值的化学品是生物质资源利用的重要方向亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录,然而亚博体育|首页登录,大多数的转化途径存在能耗大亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录、过程复杂等问题亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录。张超群教授及其合作者以天然产物半胱氨酸衍生物和蓖麻油作为原料亚博体育|首页登录,在自制的流动化学装置通过硫醇-光点击反应亚博体育|首页登录,常温实现内乳化剂的高效转化亚博体育|首页登录,转化速率可高达360.0 g h-1亚博体育|首页登录,转化率可达92.0 %亚博体育|首页登录。同时亚博体育|首页登录,上述内乳化剂合成的水性聚氨酯中生物基含量可达到90.0 wt%亚博体育|首页登录,材料表现出与传统聚氨酯相当甚至更优异的热物理性能和机械性能亚博体育|首页登录。


    四亚博体育|首页登录、新型生物基农药递送系统的研发及其抗雨水冲刷和缓释性能研究

    农药对作物增产促收发挥关键的作用。然而农药在作物表面存在弹跳和易漂移等缺点,造成药物生物利用度低、药物效果差以及对农业生产者的健康存在潜在威胁。张超群教授团队报道了一种新颖且环保的水性聚氨酯农药递送系统亚博体育|首页登录,以增强植物表面的喷雾沉积和抗雨水冲刷亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录。通过由蓖麻油合成具有核壳结构的生物基阳离子和阴离子水性聚氨酯乳液亚博体育|首页登录,并以印楝素作为模型农药进行包覆、递送亚博体育|首页登录,达到提高药物的光稳定性和实现农药的缓释效果亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录。此外,两个带相反电荷的液滴联合施用时亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录,药物沉积率亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录、耐冲刷性和保留时间显著提升,作为一种新型农药递送系统表现出广阔前景,尤其是在潮湿多雨的华南地区亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录。


    五亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录、天然酚酸调控实现植物油基水性聚氨酯的高机械性能和抗菌性能的兼顾

    通过组分和结构调控等简便快捷的方式实现水性聚氨酯性能优化,以匹配不同使用领域的需求亚博体育|首页登录,是水性聚氨酯工业化面临的主要挑战。张超群教授及合作者报道了一种制备高强度和多功能水性聚氨酯的途径亚博体育|首页登录。作者选取天然酚酸作为中和剂,以及蓖麻油为多元醇合成生物基阳离子水性聚氨酯亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录。相比较于传统的中和剂亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录,该方法可以方便的实现水性聚氨酯的相分离和氢键等微结构以及机械强度、表面疏水性、抗菌亚博体育|首页登录、抗紫外吸收等性能的自由调节亚博体育|首页登录。

    上述工作得到了国家重点基础研究发展计划亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录、国家自然科学基金、广东省杰出青年科学基金、珠江人才计划青年拔尖、广州市科技计划民生科技攻关计划亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录、广东省植物重大灾害预警与综合防控共性关键技术创新团队等项目支持亚博体育|首页登录亚博体育|首页登录。

     

    (文/王洋 罗颖 卢其明 编辑/梁雅晶


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