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我与“西部之光”
马鹏程 中国科学院新疆理化技术研究所
发布时间:2016-10-28 来源: 【字号:  

  很荣幸本人入选2011年度中科院“西部之光”人才培养计划。在该项目的支持下,本人及研究团队主要从事“功能型纤维材料在水污染治理中的应用研究”。 

  众所周知,纳米材料对污水中难降解有机物具有良好的处理效果。但是多数纳米材料只有在处于单分散状态时才会显示出独特的效果,材料在污水处理过程中后会随出水流失,故而会大大提高污水处理成本以及由此可能产生的水体二次污染。为了解决上述问题,我们的提出将纳米颗粒负载在传统的纤维材料表面,开发并制备既能有效负载纳米颗粒、化学性质稳定,又可有效地与污水接触,同时具有使用及回收方便等特点的功能性材料,为纳米复合材料用于污水处理领域开辟了新的应用领域。主要研究进展包括以下三个方面: 

  1、功能型纤维材料:通过在纤维表面涂覆碳纳米材料(碳纳米管、石墨烯)以及高分子纳米复合材料实现对纤维的修复,解决了如何提高纳米材料的分散性和保持分散稳定性的关键问题。研究结果表明高分子纳米复合材料涂层可以有效改善纤维的力学、电学以及阻隔性能,分析了高分子纳米复合材料用于风机叶片材料的可行性和独特优势。 

  2、多层级纳米复合材料的制备及应用:以玻璃纤维作为载体,制备了具有分级结构的TiO2/玻璃纤维复合材料,考察了材料的结构和光催化性能之间的关系,解决了困扰纳米颗粒在水处理中难以回收利用的问题;在对实验结果进行优化的基础上,制备了具有可见光响应的Ag-AgBr-TiO2/玻璃纤维复合材料,材料对可见光具有较好的响应,可用于水体中有机污染物的去除,并具有循环利用的优势。 

  3、油水分离用纤维复合材料:以油-水混合物中油的分散状态以及提高油-水分离材料的比表面积为出发点,设计并制备具有优异油-水分离效果的纤维膜材料,比较了由不同方法制备的材料在结构、形貌、亲油性等方面的区别;依据实验结果对制备条件和工艺进行了优化。 

  项目执行期间在国内外学术刊物上发表论文6篇,申请发明专利2件(已授权),相关研究工作得到《中国科学报》、新华网等媒体报道。依托该项目,我们研究团队逐步在中科院新疆理化技术研究所建立起以纳米复合材料和环境材料研究为主体的实验室,建立了复合材料制备平台,包括化学气相沉积系统、水热反应系统、机械化学制备系统等。在材料的性能测试与表征方面,添置了材料力-电耦合测试系统、显微成像测试系统、表面性能测定仪、材料微观结构表征系统等,组建了具有不同研究背景的科研团队。目前团队成员共计12人,包括研究员(博士)1名,副研究员(博士)1名、研究助理1名、博士生4名(含1名留学生)、硕士生5名(含1名联合培养研究生)。在项目执行过程中,参与本项目的团队成员获得了较好的成长,其中2013年获得新疆杰出青年自然基金项目,2014年获得中科院--王宽诚教育基金会资助,并入选国家留学基金委“中德科研合作(PPP)计划”,2015年获得丹麦高校联盟资助,在丹麦科技大学(DTU)风能系访学, 同年获得复合材料领域著名杂志Compos A最佳审稿人奖、“西部之光”项目结题被评为优秀并获得后续资助。团队成员杨苏东博士2013年入选新疆首批引进高层次人才,陈琳同学(博士研究生、已毕业)获得中科院三好学生、国家留学基金委员会公派留学资格,Masud Rana同学(博士研究生)获得CAS-TWAS院长奖学金,穆磊同学(硕士研究生、已毕业)获得国家奖学金。 

  团队的发展离不开国际合作与交流,研究团队积极与国外开展合作研究,其中与美国特拉华大学邹祖炜教授开展结构工程材料方面的合作,与加拿大蒙特利尔大学朱晓夏教授开展油水分离用纳米材料方面的研究,经研究团队推荐,上述2位教授入选中科院海外评审专家。此外,研究团队与德国莱布尼茨聚合物研究所 Edith Maeder教授开展功能型纤维材料方面的合作研究,并获得了由国家留学基金委与德意志学术交流中心联合资助的“中德科研合作(PPP)”项目。 

  项目执行期间完成了多项工业界相关研究报告,内容涉及油水分离材料、环境纳米材料等,其中有关纳米复合材料在风机叶片材料领域的应用前景展望受到法国JEC集团的关注,受邀于20136月在新加坡举办的亚洲JEC复合材料展览会(JEC Asia-2013)上做邀请报告。针对新疆油田在开发过程中遇到的环境问题,开展了油-水分离材料的现场试用,并对材料性能进行了评价。依托新组建的复合材料实验室及其设备,为新疆地方企业提供技术服务,包括石材力学性能比较、铝合金及塑钢门窗力学性能评价、导热材料及其纤维复合物性能测试、泡沫材料隔热性能表征等,为部分企业提高产品附加值提供技术指导和支持,取得了较好的社会效益。 

  积极参与研究所的学科建设与知识传播,为中科院新疆理化所研究所开设了Functional Polymer Materials, Nanocomposites Science and Technology2门英语课程,在不同活动中介绍复合材料及其最新发展和应用领域,与年轻科研人员分享科研理念和学术思想。 

  作为一个人才项目,“西部之光”项目对我这样一个刚刚独立开展科研工作的科研人员来讲是第一桶金,在这个项目的支持下,我个人在科研项目的规划、组织和实施等领域获得了宝贵的经验,取得了较好的成长,这为以后科研工作的可持续性发展积累了宝贵的经验,借此机会也表达我们对该培养计划的深深谢意。 

    

    

(责任编辑:麻晓东)
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