AMR Account｜浙江大學(xué)柏浩教授團(tuán)隊(duì)：冰模板技術(shù)制備仿生多孔材料
AMR Account｜浙江大學(xué)柏浩教授團(tuán)隊(duì)：冰模板技術(shù)制備仿生多孔材料
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近日，浙江大學(xué)柏浩教授團(tuán)隊(duì)的AMR述評(píng)文章“Ice-Templated Fabrication of Porous Materials with Bioinspired Architecture and Functionality”在線發(fā)表，總結(jié)了應(yīng)用冰模板技術(shù)制備仿生多功能多孔材料的最新進(jìn)展、機(jī)遇和挑戰(zhàn)，期望能為未來仿生新材料的設(shè)計(jì)與制備提供有效指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：天然多孔材料，冰模板法，熱管理，液體輸運(yùn)，力學(xué)性能
模仿天然材料結(jié)構(gòu)與功能，利用冰模板技術(shù)制備新型多孔材料。
文章內(nèi)容簡(jiǎn)介
天然材料，如動(dòng)物毛發(fā)，木材，骨頭等，通過將多種組分構(gòu)筑成復(fù)雜有序結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)、高強(qiáng)、絕熱、減震等諸多優(yōu)異的性能。受生物材料啟發(fā)，在合成材料中構(gòu)筑復(fù)雜多級(jí)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)具有上述優(yōu)異性能的仿生新材料，對(duì)于航空航天、節(jié)能建筑、生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域都具有重要意義。在眾多制備多孔材料的方法中，冰模板技術(shù)因其具有結(jié)構(gòu)可控、綠色環(huán)保、可大規(guī)模制備等優(yōu)勢(shì)而受到廣泛的關(guān)注。本篇述評(píng)文章基于本課題組的工作，總結(jié)了應(yīng)用冰模板技術(shù)制備仿生多功能多孔材料的最新進(jìn)展，主要包括三個(gè)方面：（1）探究天然材料性能與其多尺度結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系；（2）基于結(jié)構(gòu)調(diào)控導(dǎo)向，開發(fā)了新的冰模板技術(shù)，包括雙向冷凍、表面誘導(dǎo)冷凍、冷凍紡絲、乳液冰模板技術(shù)等；（3）制備了具有仿生結(jié)構(gòu)與功能的新型多孔材料，包括高效保暖熱隱身纖維材料、高效液體傳輸多孔材料、力學(xué)增強(qiáng)增韌復(fù)合材料等。最后，本文提出了冰模板技術(shù)制備仿生多孔材料的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，這都將為未來仿生新材料的設(shè)計(jì)與制備提供有效指導(dǎo)。
NO.1
AMR：請(qǐng)您和大家分享一下選擇該研究領(lǐng)域的初心。
柏浩教授：
新材料的設(shè)計(jì)與開發(fā)是材料科學(xué)發(fā)展永恒不變的主題。天然材料經(jīng)過億萬(wàn)年的進(jìn)化形成了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的性能，這為新材料的開發(fā)提供了寶貴的思路和靈感。向大自然學(xué)習(xí)，凝練仿生原理并通過新技術(shù)將其應(yīng)用于高性能新材料的設(shè)計(jì)和制備中，將為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展帶來諸多機(jī)遇。
NO.2
AMR：請(qǐng)問您覺得這個(gè)領(lǐng)域目前可能出現(xiàn)哪些 研究機(jī)會(huì)？
柏浩教授：
近些年，盡管冰模板技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得日漸成熟，但無(wú)論是材料的制備工藝還是冰晶生長(zhǎng)過程的機(jī)理都還有待探索和完善。首先，在利用冰模板技術(shù)制備新材料的過程中，冷凍干燥依舊是一道耗能的工序，若能用室溫常壓干燥替代減壓干燥將會(huì)拓寬冰模板技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用；其次，現(xiàn)在對(duì)于冰模板技術(shù)中冰晶生長(zhǎng)的探索基本僅限于無(wú)機(jī)膠體顆粒的體系，而對(duì)于高分子溶液體系中冰晶生長(zhǎng)過程和冰晶與組裝基元相互作用的探究將為利用冰模板技術(shù)制備多功能仿生結(jié)構(gòu)材料提供有效指導(dǎo)。
作者團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介
浙江大學(xué)
化學(xué)工程與生物工程學(xué)院
博士研究生 李萌
李萌 ，2018年畢業(yè)于山東大學(xué)，獲學(xué)士學(xué)位。于2018年加入浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院柏浩課題組攻讀博士學(xué)位。主要研究方向?yàn)楸０寮夹g(shù)的開發(fā)及具有仿生多尺度結(jié)構(gòu)的多功能材料的制備。
浙江大學(xué)
化學(xué)工程與生物工程學(xué)院
博士研究生 戴暄耕
浙江大學(xué)
化學(xué)工程與生物工程學(xué)院
教授 柏浩
柏浩 ，浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院長(zhǎng)聘教授、博士生導(dǎo)師。2006年畢業(yè)于浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系，獲高分子專業(yè)學(xué)士學(xué)位。2012年于中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心獲物理化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位，師從江雷院士。2015年于美國(guó)Lawrence Berkeley國(guó)家實(shí)驗(yàn)室完成博士后研究（師從Antoni Tomsia教授），隨后加入浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院。主要研究興趣為具有多尺度結(jié)構(gòu)的多功能智能材料及系統(tǒng)的仿生工程，包括仿生多孔材料、復(fù)合材料、多功能聚合物、纖維、表面浸潤(rùn)、組織工程等方向。
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Ice-Templated Fabrication of Porous Materials with Bioinspired Architecture and Functionality
Meng Li, Xuangeng Dai, Weiwei Gao, and Hao Bai*
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.2c00169
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