近日,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心申长雨院士和刘宪虎博士,在国际著名学术期刊Science发表了“DNAandgelatin—acoolaerogelmix”的观点(Perspective)论文。郑州大学是论文唯一通讯单位,该工作得到了河南省杰出青年科学基金等项目的资助支持。
申长雨,中国科学院院士,塑料成型及模具技术专家。现任国家知识产权局局长,郑州大学国家橡塑模具工程研究中心主任。长期从事塑料成型加工、塑料模具优化设计与制造等领域的理论、技术和数值模拟方法的研究。
刘宪虎,德国埃尔朗根-纽伦堡大学博士,英国皇家化学会会士,研究领域主要集中在高分子加工及其功能化方向。在申长雨院士和刘春太教授指导下提出了基于相分离法的聚合物多孔材料构筑及功能化策略;近年来将光谱选择性概念引入高分子加工领域,提出利用光调控填料对光进行选择性调控的策略来制备具有特定功能的高分子基共混型新材料等。
结合近年来辐射制冷领域的新进展,文章对当期Ma等发表的Science论文“Aphotoluminescenthydrogen-bondedbiomassaerogelforsustainableradiativecooling”研究工作进行了评述,并对可降解生物高分子辐射致冷材料进行了展望。
与传统制冷系统相比,聚合物被动辐射冷却器(PPRCs)具有能耗低,温室气体排放少的优点。然而,其大量的使用会引起人们对不可降解塑料的担忧。
评述论文指出,尽管明胶-DNA气凝胶具有良好的辐射冷却性能,但其稳定性和耐候性远不如陶瓷冷却器。陶瓷材料可以承受恶劣的条件,包括高温、高压、酸碱环境,以及强烈的紫外线辐射。在室外环境中,它们不仅表现出长时间的持续冷却性能同时还不受雨水和灰尘的污染。因此,提高生物聚合物基PPRCs的稳定性和耐候性是一个挑战。
聚合物的老化速度与其结晶度成反比。因此,通过对可生物降解PPRCs结晶程度的可控调节,可以有效提高其稳定性和耐候性。在这方面,最有希望的生物基聚合物是聚乳酸(PLA),其具有与石油基聚合物相当的机械性能。而且,其辐射冷却潜力也已经被证实。此外,由于手性碳原子的存在,PLA被分为聚(l-丙交酯)或聚(d-丙交酯)。这两种大分子链在晶格内的交替排列可形成立构复合晶体,其熔点要比单分子链结晶形成的均质晶体高出50℃,具有更好的耐候性。
因此,采用生物基PPRCs是减轻环境污染的一种有效方法,如由立体复合晶体组成的PLA可以在大型建筑物的稳定冷却中得到应用,从而提供大量的能源节约,并有助于在不损害环境的情况下缓解全球变暖。
一直以来,郑州大学坚持“顶天立地”,以基础研究为源头,以高端平台为支撑,以协同创新为动力,以成果转化为落点,构建与一流大学相契合的科研创新体系,助力发展新质生产力,打造战略科技力量。
而郑州大学橡塑模具国家工程研究中心作为我国首批利用世行贷款建设的47个国家工程研究中心之一,是学校高水平科研平台建设卓越成果的一个缩影。中心经过多年的发展,已成为我国材料成型和模具技术领域理论研究、技术开发、高层次人才培养和相关产业技术发展主要基地。年底中心顺利通过国家发改委优化整合审定批准,正式纳入国家工程研究中心新管理序列。
积极搭建高水平科研平台的过程中,中心承担和完成了包括国家重点科技攻关、国家、国家、国防、“十二五”科技支撑计划等在内的多个科研项目,已经取得了一大批重大创新成果。
年,正式接受中国航天员科研训练中心委托研制宇航员出舱头盔面窗。模具中心的科研和工程技术人员在申长雨院士的带领下团结协作,突破了航天和军工塑料制品的成型和模具技术,成功研制出太空工作站用新一代航天服面窗等关键防护装置,为“神舟”系列飞船与“天宫”实验室交会对接飞行任务的圆满成功做出重要贡献,科研团队作为全国20家获奖单位之一,荣获“中国载人航天工程突出贡献奖”。
科技的前沿永无止境,每一次的创新和进步都离不开科研人员的潜心钻研。面向科技前沿,一批批郑大科研人锐意进取,勇攀科学高峰,敢闯敢拼敢啃“硬骨头”,在建设科技强国的道路上不断留下郑大足迹。
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