随着科学技术的发展和人们健康意识的提高，生物材料在临床医学上的应用也越来越广泛。各种人工生物材料如，人工导尿管、人工体腔引流管、人工静脉导管、人工血液透析或腹膜透析管、人工气管插管、人工心脏瓣膜、人工骨、人工声带等广泛使用。统计显示，全球每年有上百万的生物材料制成的医疗装置植于体内，仅在北美每年的尿路导管（urethral cathers and urinary stents）的使用量就高达1亿支。但是，生物材料在给临床治疗带来便捷的同时，仍存在某

项目成果/简介:聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）是最经典的空穴传输界面材料和柔性电极材料之一。PEDOT:PSS具有良好的光/热/电化学稳定性、成膜性和优异的可见光透过率等优点。然而，其酸性强，功函数相对低，我们从EDOT单体原材料出发，合成了一系列新型PEDOT衍生物，调控其各方面性能指标，在提高有机和钙钛矿光伏器件的效率和稳定性方面取得了一定进展。同时发展简单、高效的掺杂手段，以调节PEDOT:PSS的功能，并积极推动其在柔性电子及抗静电等领域的应用。应用范围:有机光电

聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）是最经典的空穴传输界面材料和柔性电极材料之一。PEDOT:PSS具有良好的光/热/电化学稳定性、成膜性和优异的可见光透过率等优点。然而，其酸性强，功函数相对低，我们从EDOT单体原材料出发，合成了一系列新型PEDOT衍生物，调控其各方面性能指标，在提高有机和钙钛矿光伏器件的效率和稳定性方面取得了一定进展。同时发展简单、高效的掺杂手段，以调节PEDOT:PSS的功能，并积极推动其在柔性电子及抗静电等领域的应用。

伴随着5G、大数据、人工智能、物联网、工业4.0、国家重大战略需求等领域的技术发展，电子器件正朝着高功率、高集成化和便携式的方向发展，这亟需高效、轻质和高稳定性的热管理材料和方案来保证电子产品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持续稳定性。如何大幅提高导热材料的热导率一直是热管理材料行业的技术痛点，也是促进消费电子、5G设备、高功率芯片、集成电路、电池等突破功率限制的关键。由于传统导热材料如金属、无机导热材料存在质量大、柔性差等缺点，导热聚合物的应用正在不断向高导热材料领域渗透。聚合物导热材料在成本、可加工性、柔韧性及稳定性等方面更有优势。但绝大多数的聚合物自身的导热性很差（一般导热系数为0.2 ~ 0.5 W/mK），无法满足高导热的需求，开发高导热的聚合物复合材料已经成为该领域的一个研究热点。采用复合高导热填料（如石墨烯、碳纳米管、氮化硼、金属氧化物等）是一种简单而高效的方式来提高聚合物基体的热导率，目前在工业生产已经有了广泛的应用。现有的大量研究表明，在聚合物材料内部构建导热网络可以在低添加量的条件下实现热导率的大幅度提高，这种三维渗流网络（如图1所示）可以为声子的快速传递提供通道，从而加速热量沿着三维网络进行传递。 封伟团队在综述中重点介绍了不同三维导热网络的构建及在制备聚合物导热复合材料方面的最新进展，如石墨烯三维网络、碳纳米管网络、氮化硼网络、金属三维导热网络等。讨论了不同导热材料三维网络的构建方法、结构取向调控方法及影响导热性能的关键因素（取向性、界面连接性、网络密度等）。同时，比较了不同的填料形式（分散颗粒填料与三维连续填料网络）对复合材料热导率的影响。相比于共混法制备的导热复合材料，基于三维填料网络的复合材料在填充比、分散性、取向控制及热导率提升率上都具有明显的优势。毫无疑问，三维连续导热网络的形成对于提升聚合物热导率至关重要。可以预见，三维导热填料网络的设计将作为一种实现聚合物高导热率的重要手段，成为新一代热管理系统的研究热点。 极端环境热管理系统在能源化工、通讯卫星、高速飞行器及人工智能等领域都发挥重要作用。导热复合材料作为热管理系统的关键材料，直接影响着其在不同环境内的热传导方向和效率。近年来，天津大学封伟教授团队以高导热碳复合材料为研究基础，针对其存在的导热各向异性、易损伤、压缩回弹性差以及与高弹性难以兼顾的问题，提出了通过微观结构设计、界面优化、分子级相互作用优化，分别实现复合材料的定向高导热、弹性高导热及自修复高导热，探索其在复杂界面和极端环境热传导领域的应用。

基因治疗通过纠正患病细胞基因缺陷或者调控细胞内特定蛋白因子的表达，在攻克威胁人类健康的重大疾病（如癌症，帕金森等）方面展现出广阔的应用前景。但核酸分子在递送过程中非常容易被酶降解，因此缺乏高效的基因载体材料已成为基因治疗的最大障碍。本工作通过将廉价低分子量阳离子聚合物（如，聚乙烯亚胺和聚赖氨酸等）修饰上一种生物体内可还原的金属配位单元，得到一种高效安全的锌配体修饰阳离子聚合物基核酸载体材料。 项目特色: 本项目具有制备简单，生产成本低，基于该材料的基因载体复合物对多种细胞系具有极高的转染效率，且细胞毒性小，具有很强的抗血清能力。该产品对多种细胞系在转染性能上显著优于目前市场上商品化主流转染试剂。该项目技术已申请国家发明专利。

1、高密度接枝改性的 CNTs 纳米复合材料的制备 2、应用电场力协同制备聚合物复合材料 3、聚合物基微纳复合材料流变学及界面特性4、在 ACS Appl. Mater. Interfaces, Chem. Comm., Acta Biomater., Carbon,Macromolecules 等发表相关论文多篇，申请发明专利 40 余项，其中已授权 24 项。

配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 祝涣钧 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 吴凌志 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 郑毅 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 王梓 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 武辰禹 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 覃玲 化学与化工学院 副教授 多功能配位聚合物材料的合成及应用研究 四、项目简介 配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。它具有多样的拓扑结构，并且稀疏多孔，密度较低。这些特点使得它在吸附，催化，储能的各个方面有着优良的效果。 本项目主要目的在于合成钴/镍基配位聚合物，选择合适的有机配体与金属离子钴/镍通过配位键构筑得到钴镍基配位聚合物，利用单晶衍射、元素分析、红外光谱等方法对其结构及组成进行表征，或者通过合成和掺杂的方式，调控它的析氢性能，设计出高催化活性和稳定性、低成本的非贵金属催化剂。 项目组成员通过设计选择有机配体与金属离子，通过溶剂热方法合成了多种金属有机框架材料，并将其热解得到衍生材料。通过线性伏安扫描法等多种实验方法测试了它们的电催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始电位为-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通过掺杂Zn2+后，过电位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我们还合成了一种对金属离子（Fe3+）与抗生素（加替沙星）有明显检测效果的锌基材料，可作为多功能探针检测水中金属离子和抗生素的残余量。由于化合物没有催化位点，我们通过掺杂钴金属的方式，改善了它的电催化析氢性能，使它具有较低的初始电位(-423 mV)、较低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和较好的循环稳定性。 项目为研究高性能和稳定性的HER电催化剂及金属离子和抗生素荧光探针材料的设计合成提供了可行的思路。

本技术充分利用材料中的可配位基团，如腈基 (C≡N) 、酯基 (O=C-0) ，同金属阳离子进 行配位交联，创建了一个新的非共价键交联的网络体系。由于金属配位的键能高于氢键键能， 而且变化范围也比较大，因此通过配位交联所获得的材料的力学性能优于通过氢键组装的橡胶 材料；由于配位键的键能低于共价键，可以在一定情况下破坏配位交联而不影响聚合物材料的 主链结构；配位键具有电、磁特性及非线性光学特性，通过选择不同配位数和配位方式的金属 离子，调节金属离子的浓度，改变加工温度和时间等方法控制聚合物的交联程度和交联密度， 实现了聚合物微观结构和材料最终使用性能按需要进行调控；金属离子同橡胶材料的配位是直 接在材料加工过程中一步实现，工艺简单；这种配位交联橡胶的添加剂和加工过程也无污染， 且几乎不需要其他助剂，是一种环境友好的高性能、多功能材料，降低了对环境的污染和产品 的成本。无炭黑添加的配位交联NBR的拉伸强度可超过60MPa，伸长率达到1000﹪，远远优于 硫磺交联、炭黑补强的NBR (拉伸强度通常为20Mpa，伸长率<500%) 。而且由于金属离子的引 入，橡胶材料也具有了一些特殊的性能，例如更加优良的耐油性及同金属材料很好的粘接性 等。这些结果表明金属配位交联的绿色橡胶具有很高的实用价值和广阔的应用前景。

据世界卫生组织统计，全世界每年死于细菌感染的人数已超过1700万人。从历次疾病流行的教训中，人们清楚地认识到,有害细菌的传播能通过各种途径迅速蔓延。因此，这就迫切需要开发用于日常生活的抗菌材料解决忧关人们健康的难题，例如：各种卫生纸巾、擦拭纸、食品包装材料、医药包装、过滤、口罩或面罩、一次性医疗用品、包装标签等。然而,传统的上述材料并不具备杀菌功能。行之有效的方法就是让材料或纸张表面具有自然抑制或阻止病菌生长和传播的能力。抗菌材料，其性能是破坏病菌

课题组此前在国际上率先开展了酰亚胺基n-型高分子半导体材料的研究。目前，酰亚胺基高分子已经逐渐发展成为重要的n-型半导体材料，能够实现全聚合物太阳能电池领域中的最高能量转化效率。尽管酰亚胺基高分子半导体取得了巨大成功，但其对太阳能光的吸收不足是限制其性能进一步提升的瓶颈。 针对此问题，课题组开发了基于苯并噻二唑的新颖n-型高分子半导体，该半导体具有对太阳光更为有效的吸收，实现了超过8%