液体注入式多孔各向异性防污材料的设计及其液滴传输调控

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51673010
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0302.高分子材料物理
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Slippery liquid-infused porous surfaces (SLIPS) with excellent self-healing properties, self-cleaning properties and good stability, have important applications in the field of environmentally friendly materials and products. The remaining challenges are establishing methods for achieving an anisotropic self-cleaning and controlling a drop’s movement under external stimuli on the SLIPS. Inspired by the anisotropic liquid-infused self-cleaning mechanism of the biological surfaces, we will prepare anisotropic polymer porous materials by using spin-coating and freeze-drying method. After carefully designing polymer and lubricating liquid, we will explore the influence of parameters such as porous structure, chemical composition and the type of lubricating liquid on droplets anisotropic transport, the relationship of molecular level interface interaction and their stability and self-cleaning behavior; reveal the mechanism of their self-cleaning properties, a droplet anisotropic transport and smart regulation. By implementing this project, the directional self-cleaning and smart regulation model of liquid-infused porous surfaces will be established, an anisotropic droplet transport and smart regulation on this kind of surfaces will be achieved and a stable anisotropic smart antifouling material will be obtained. It will provide practical guidance for solving the directional anti-fouling problem of materials. This project has not only innovative but also important scientific significance because it will provide a new idea for designing stable environmentally friendly anisotropic antifouling material.
液体注入式多孔防污材料因具有优异的自修复性、卓越的自清洁性和良好的稳定性,在节能环保材料和产品领域具有重要的前景。但是目前如何在这类材料上实现各向异性的自清洁及液滴运动的智能调控依然没有解决。本课题拟从液体注入式生物表面各向异性防污机制出发,采用旋涂和冷冻干燥相结合的方法制备平行于基底的各向异性高分子多孔材料;通过设计响应性高分子和注入液,探索多孔结构、化学组成、注入液体类型等参数对界面上液滴各向异性传输的影响规律,分子层面的作用力与界面稳定性及自清洁行为的关系;揭示液体注入式多孔界面自清洁性、液滴传输各向异性及其智能调控的机理。通过本项目的实施,拟建立液体注入式多孔材料方向性自清洁和智能调控的结构模型,实现各向异性的液滴传输和外场刺激下的智能调控,获得稳定的智能防污材料,为各向异性防污问题的解决提供有价值的参考。本项目为设计稳定的新型环保各向异性防污材料提供新思路,具有重要的科学意义。

结项摘要

液体注入式多孔防污材料因具有优异的自修复性、卓越的自清洁性和良好的稳定性,在节能环保材料和产品领域具有重要的前景。但是如何在这类材料上实现各向异性的自清洁及液滴运动的智能调控依然没有解决。本课题从液体注入式生物表面各向异性防污机制出发,采用旋涂和冷冻干燥相结合的方法制备平行于基底的各向异性高分子多孔材料;通过设计响应性高分子和注入液,系统研究了多孔结构、化学组成、注入液体类型等参数对界面上液滴各向异性传输的影响规律,分子层面的作用力与界面稳定性及自清洁行为的关系;揭示液体注入式多孔界面自清洁性、液滴传输各向异性及其智能调控的机理,所取得的成果具体总结如下:(1)发展了普适性的界面薄层定向冷冻干燥技术,实现了高分子界面结构取向。(2)成功制备了各向异性的液体注入式多孔界面,实现了界面上液体传输的各向异性。协同智能响应高分子材料或者润滑剂的引入,实现了各向异性液体注入式多孔界面上液体传输的智能调控。(3)建立了界面自清洁行为与界面作用力之间的关系模型,探索了界面自清洁的规律和本质。从界面分子层面的相互作用力的角度探索了界面液体传输行为的影响因素。(4)构建了稳定的抗粘附自清洁界面。使用凝胶多孔网络、分子刷等代替高分子多孔网络提升了液体注入式界面的稳定性。此外,尝试使用固体润滑剂取代液体润滑剂,进一步实现了界面的稳定性提升。项目执行期间申请专利8项,获得授权4项,发表SCI论文15篇,其中影响因子大于10.0的10篇,项目负责人获得国家优秀青年基金资助。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Underwater Mechanically Robust Oil-Repellent Materials: Combining Conflicting Properties Using a Heterostructure
水下机械坚固的防油材料:使用异质结构结合冲突的特性
  • DOI:
    10.1002/adma.201706634
  • 发表时间:
    2018-03-15
  • 期刊:
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Meng, Xiangfu;Wang, Miaomiao;Jiang, Lei
  • 通讯作者:
    Jiang, Lei
Temperature-Responsive Anisotropic Slippery Surface for Smart Control of the Droplet Motion
用于智能控制液滴运动的温度响应各向异性光滑表面
  • DOI:
    10.1021/acsami.7b16818
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Wang Lili;Heng Liping;Jiang Lei
  • 通讯作者:
    Jiang Lei
Magnetocontrollable Droplet and Bubble Manipulation on a Stable Amphibious Slippery Gel Surface
稳定的两栖光滑凝胶表面上的磁控液滴和气泡操纵
  • DOI:
    10.1002/adfm.201808717
  • 发表时间:
    2019-03-14
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Guo, Pu;Wang, Zubin;Jiang, Lei
  • 通讯作者:
    Jiang, Lei
Preparation of Polyurethane/Graphite Composite Films with Stable Mechanical Property and Wear Resistance Underwater
水下力学性能和耐磨性稳定的聚氨酯/石墨复合薄膜的制备
  • DOI:
    10.1166/jnn.2018.15260
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Nanoscience and Nanotechnology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Miaomiao;Wang Zubin;Chen Qirong;Meng Xiangfu;Heng Liping
  • 通讯作者:
    Heng Liping
Temperature-induced switchable interfacial interactions on slippery surfaces for controllable liquid manipulation
光滑表面上温度诱导的可切换界面相互作用,用于可控液体操纵
  • DOI:
    10.1039/c9ta05164c
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Wang Zubin;Xu Quan;Wang Lili;Heng Liping;Jiang Lei
  • 通讯作者:
    Jiang Lei

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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