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吉林大學李云峰教授課題組等 Nat. Commun.:可循環(huán)的碳點自組裝宏觀材料
2023-10-27  來源:高分子科技

  將納米粒子組裝成具有高機械強度、可加工性和可回收性的宏觀材料是材料科學和納米技術(shù)領(lǐng)域的一項重要且具有挑戰(zhàn)性的任務。作為一種新興構(gòu)筑基元,碳點具有很多優(yōu)異的性質(zhì),利用其為基元組裝成為宏觀材料不僅會繼承碳點的優(yōu)良性能,并將產(chǎn)生新興的耦合性能。


  近期,吉林大學化學學院超分子結(jié)構(gòu)與材料國家重點實驗室李云峰教授課題組與楊柏教授、呂中元教授課題組合作開發(fā)了由碳點自組裝的宏觀材料。該材料不僅繼承了碳點的熒光性質(zhì)且可通過摻雜其他碳點實現(xiàn)熒光的顏色可調(diào)(圖1)。更重要的是,該材料具有耐溶劑性、自愈性、可回收性和優(yōu)異的力學性能,楊氏模量超過490 MPa,斷裂強度超過30 MPa。經(jīng)過多次循環(huán)利用后仍基本保持原有的機械性能(圖2)。分子動力學模擬表明,材料的力學性能取決于碳點間和碳點內(nèi)氫鍵的相互協(xié)同作用。此外,該材料可以通過環(huán)保的水塑法加工為各種形狀(圖3)。這項創(chuàng)新工作拓展了碳點研究領(lǐng)域的新方向;為探索由納米粒子組裝的功能宏觀材料提供了新方法和新思路,將加速納米材料在實際應用中的創(chuàng)新發(fā)展。該工作近期以“Recastable assemblies of carbon dots into mechanically robust macroscopic materials”為題發(fā)表在國際著名期刊Nature Communications上(Nat. Commun. 14, 6782 (2023))。吉林大學化學學院超分子結(jié)構(gòu)與材料國家重點實驗室李云峰教授為該文章的通訊作者,文章共同第一作者是吉林大學化學學院博士研究生隋博文和吉林大學化學學院朱有亮副教授。該研究得到國家自然科學基金委的支持。


圖1. a,碳點構(gòu)筑基元示意圖, b,宏觀膜材料照片, c,AFM圖片。


圖2 碳點宏觀膜材料的可回收性和自愈性


圖3 碳點宏觀膜材料的水塑加工


  原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-023-42516-8


通訊作者簡介

  李云峰,吉林大學唐敖慶領(lǐng)軍教授A崗,博士生導師,入選2019“海外高層次人才引進計劃”青年項目。2007年畢業(yè)于吉林大學化學學院化學專業(yè),同年保送吉林大學超分子結(jié)構(gòu)與材料國家重點實驗室楊柏教授研究組讀研究生,2009年直博,2012年6月獲理學博士學位(高分子化學與物理),導師楊柏教授。2013年5月到2018年8月在加拿大多倫多大學化學系進行博士后研究,合作導師為 Eugenia Kumacheva教授(加拿大和英國皇家學會院士)。2018年10月入職吉林大學超分子結(jié)構(gòu)與材料國家重點實驗室,任教授。課題組主要研究方向為高分子膠體非平衡自組裝、高分子動態(tài)水凝膠及生物醫(yī)用。截至2023年10月,在Nat. Commun., Science Adv., PNAS, Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., CCS Chemistry, 等國際著名學術(shù)期刊發(fā)表發(fā)表論文60余篇,被引用6000余次,H因子31。


  課題組鏈接:https://www.liyunfenglab.com

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