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

  將納米粒子組裝成具有高機(jī)械強(qiáng)度、可加工性和可回收性的宏觀材料是材料科學(xué)和納米技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要且具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。作為一種新興構(gòu)筑基元,碳點(diǎn)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(huì)繼承碳點(diǎn)的優(yōu)良性能,并將產(chǎn)生新興的耦合性能。


  近期,吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院超分子結(jié)構(gòu)與材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)自組裝的宏觀材料。該材料不僅繼承了碳點(diǎn)的熒光性質(zhì)且可通過摻雜其他碳點(diǎn)實(shí)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(xué)性能,楊氏模量超過490 MPa,斷裂強(qiáng)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(jī)械性能(圖2)。分子動(dòng)力學(xué)模擬表明,材料的力學(xué)性能取決于碳點(diǎn)間和碳點(diǎn)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(xiàng)創(chuàng)新工作拓展了碳點(diǎn)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(shí)際應(yīng)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(guó)際著名期刊Nature Communications上(Nat. Commun. 14, 6782 (2023))。吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院超分子結(jié)構(gòu)與材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生隋博文和吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院朱有亮副教授。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。


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


圖2 碳點(diǎn)宏觀膜材料的可回收性和自愈性


圖3 碳點(diǎn)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(jiǎn)介

  李云峰,吉林大學(xué)唐敖慶領(lǐng)軍教授A崗,博士生導(dǎo)師,入選2019“海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃”青年項(xiàng)目。2007年畢業(yè)于吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院化學(xué)專業(yè),同年保送吉林大學(xué)超分子結(jié)構(gòu)與材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊柏教授研究組讀研究生,2009年直博,2012年6月獲理學(xué)博士學(xué)位(高分子化學(xué)與物理),導(dǎo)師楊柏教授。2013年5月到2018年8月在加拿大多倫多大學(xué)化學(xué)系進(jìn)行博士后研究,合作導(dǎo)師為 Eugenia Kumacheva教授(加拿大和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)院士)。2018年10月入職吉林大學(xué)超分子結(jié)構(gòu)與材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,任教授。課題組主要研究方向?yàn)楦叻肿幽z體非平衡自組裝、高分子動(dòng)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(guó)際著名學(xué)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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