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理学之美

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俞书宏教授做客“理学之美”名师讲坛第三十四讲

4月17日下午,“理学之美”名师讲坛第34讲在数理学院成功举办。教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者俞书宏教授做了题为“无机材料的仿生合成、组装及应用”的报告。近百名师生参加了报告会,报告会由王荣明院长主持。

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俞书宏教授现任中国科学技术大学化学系教授,合肥微尺度物质科学国家实验室纳米材料与化学研究部主任、安徽省化学会理事长。除了获得长江学者称号、国家杰出青年基金外,他还入选中国科学院“引进国外杰出人才”、“新世纪百千万人才工程”、国家“万人计划”科技领军人才等人才项目,担任国家重大科学研究计划项目首席科学家等重要职务。曾两次以第一完成人获得国家自然科学二等奖。

俞教授长期从事无机材料的仿生合成与功能化研究,在聚合物控制晶化与仿生材料、纳米结构单元可控合成与组装、宏观尺度纳米组装体制备及功能化、无机-有机复合纳米材料、新型碳纳米材料及能源转换材料及应用等方面并取得多项创新性成果。在Science, Nat. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater.等高水平期刊发表论文450篇,SCI引用34000余次,H因子101,2014-2017年连续入选全球高被引科学家名录。

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在此次论坛中,俞教授展示了他十几年来在跨尺度先进功能材料的制备方面的成果。他特别提出这样的理念:在材料设计中,研究人员可以受宏观结构(生物或其它现有成熟的宏观结构)启发,设计制备微观结构材料。

通过仿生新策略人工合成贝壳珍珠层就是这种理念实行的一个例子。珍珠在自然界中,珍珠层形成需要一种作为支架的有机基质。俞教授带领课题组使用仿生策略,通过介观尺度的“组装与矿化”,在预先制备的层状有机框架上进行矿化生长,模拟软体动物体内珍珠层的生长方式和控制过程,成功制备了毫米级厚度的珍珠层结构块状材料。所得人工材料的化学组成和多级有序结构与天然珍珠层高度相似,同时具有很好的极限强度和断裂韧性。相关工作发表在2016年的Science上。

另外,俞教授课题组受人类足弓等常见宏观弹性拱结构的启发,通过巧妙的实验设计,成功制备了一种具有微观层状连拱结构的宏观尺度碳纳米组装体材料,同时兼具了可压缩性、回弹性及抗疲劳性能。由于这种材料是由取向一致的微拱单元相互堆垛构成的材料整体,即使其构筑组分本身是脆性的,也可以适应高达90%的压缩形变而完全恢复原状并免遭结构破坏,同时表现出如弹簧般的超弹性和抗疲劳性能。这种材料因其优越的超弹性耐疲劳性能及其耐高低温能力,有望在特种条件下的力学传感和探测等领域获得应用。

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俞教授还分享了制备可吸附海面石油的海绵等等多种新奇材料的研究过程。在报告会提问互动环节,在场的老师和同学们踊跃疑问,俞教授一一作出了深入浅出的解答。

本次活动由数理学院和化学与生物工程学院联合承办,科学研究与发展部协办。

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