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天然高分子构建生物医用、能源和支撑材料溶解,低温

图片新闻 时间:2018-09-14 22:00:51 我要投稿

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张俐娜(女)中国科学院院士,武汉大学教授,博士生导师。2011年当选中国科学院院士,2014年成为英国皇家化学学会会士。现任美国化学会刊物ACS Sustainable Chemistry Engineering的副主编以及Cellulose、 Journal of Applied Polymer Science等刊物编委。

她于1993年创立天然高分子与高分子物理科研组,并一直致力于天然高分子的基础和应用研究,包括它们的结构、分子尺寸、链构象,以及天然高分子基功能材料的制备和构效关系。面对最难溶解的大分子她开创了一系列崭新的无毒、低成本的“绿色”溶解技术,发现NaOH/尿素水溶液冷却到低温可溶解难溶性纤维素、甲壳素甚至聚苯胺。同时,首次提出低温下大分子同溶剂分子形成较稳定的氢键键合物,导致溶解的新机理,并证明低温溶解技术和理论具有一定普适性。同时,利用低温溶解的纤维素、甲壳素、壳聚糖和聚苯胺溶液直接构建出一系列新型功能材料,并揭示它们优良的性能及其构效关系。这些材料在生物医学、能源储存、污水处理和纺织制造方面很有应用前景,并将引导未来实施可持续的社会。

基础研究成果已在国际SCI源刊发表论文600余篇,被他人引用18000次以上;主编专著16部;获准专利100余项。由于她取得重大的原始创新成果,美国化学会授予她2011年度国际可再生资源领域最高奖——安塞姆·佩恩奖,同时也是获得该奖的首位中国科学家;2016年英国皇家化学会“Chemistry World”对她进行题为“中国‘绿色’化学先驱”的人物专访报道。

此外,她还荣获国家自然科学奖二等奖1项(2012年)和全国优秀教师(1993年)及全国先进工作者(2000年)等国家级荣誉。

张俐娜团队突破高分子在有机溶剂中加热溶解的传统方法,开创出低温水体系溶解大分子新方法,并提出新机理。成功实现难溶性纤维素、甲壳素及壳聚糖在碱/尿素水溶液低温溶解,并证明氢键驱动的低温溶解大分子的理论具有一定普适性。表征了它们的分子量和链构象,证明它们在溶液中呈刚性链,并且容易平行聚集形成纳米纤维。同时,团队利用低温溶解的纤维素、甲壳素或壳聚糖溶液,通过物理再生的“绿色”过程成功制备出膜、丝、微球、气凝胶、水凝胶及塑料。证明这些材料具有优良的性能,如生物相容性、促进细胞粘附和增殖、高力学强度、灵敏的(力、pH、温度、磁)响应性、分离吸附性、长余辉光、导电性及高电容量和长循环寿命等。这些基于天然高分子的新功能材料在生物医用、光电储能材料、“绿色”催化领域具有应用前景,而且可促进社会持续发展。

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