中國海洋大學前沿講座

1、 前 沿 講 座姓名： 高標 專業(yè)： 材料學 學號： 21121711025 2014年1月4日 前沿講座一主講人Jean-Marc Greneche講座時間2012年10月26日講座題目Magnetic Complex Nano-architectures講座內(nèi)容摘要：本次講座主要內(nèi)容是有關(guān)有序磁性納米結(jié)構(gòu)材料的研究。Jean-Marc Greneche博士首先介紹有序磁性納米結(jié)構(gòu)材料是制備磁性納米器件的基礎(chǔ)，并對有序磁性納米結(jié)構(gòu)材料的性質(zhì)及應(yīng)用進行了評述，對目前應(yīng)用較多的制備技術(shù)（平板印刷術(shù)和自組裝法，其中平板印刷術(shù)是制備有序磁性結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的方法）進行了討論，并分析了可能存在的問題；強調(diào)自組

2、裝是生命最本質(zhì)的內(nèi)容之一，如人體體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等復雜的超分子系統(tǒng)正是通過自組裝而形成的。最后Jean-Marc Greneche博士對有序磁性納米結(jié)構(gòu)材料制備技術(shù)的未來發(fā)展作了展望。講座心得：該講座讓我們了解了納米技術(shù)的藝術(shù)科學，了解了有序磁性納米結(jié)構(gòu)材料的神奇，讓我們感受到納米科學的魅力所在，同時也感覺到自己對納米材料知識的渴望。該講座討論了有序磁性納米結(jié)構(gòu)材料的制備技術(shù)以及存在的問題，展望了有序磁性納米結(jié)構(gòu)材料制備技術(shù)的未來發(fā)展方向。該講座使我們對有序磁性納米結(jié)構(gòu)材料有了一定的了解，拓展了我們的知識面，豐富了我們的知識儲備，讓我們對對納米材料有了進一步認識，對今后的科研起到了一定的促進

3、作用。前沿講座二主講人吳季懷教授講座時間2012年11月5日講座題目染料敏化太陽能電池的研究進展講座內(nèi)容摘要：首先，吳教授講述了自己從事新型材料和化學領(lǐng)域的研究，主要在新型太陽能電池、光催化納米插層材料、納米功能材料、高分子基礦物復合材料等領(lǐng)域。然后，這次講座主要講述了染料敏化太陽能電池研究進展，其內(nèi)容主要分為以下幾個部分：能源問題、染料敏化太陽能電池、凝膠電解質(zhì)、納米光電極、對電極、揭示天然色素的提取等幾個方面。詳細講解了染料敏化太陽能電池的工作原理、各組成部分的研究、染料敏化太陽能電池研究的最新進展、以及其存在的主要問題等。最后，總結(jié)了染料敏化太陽能電池是一種模仿光合作用原理的、廉價的薄膜

4、太陽能電池。它是基于由光敏電極和電解質(zhì)構(gòu)成的半導體，是一個電氣化學系統(tǒng)。雖然它的能量轉(zhuǎn)換效率比最好的薄膜電池低，但理論上它們的性能比已足夠高，在完成市電平價的情況下可以與化石燃料相提并論。講座心得：通過該講座，我對染料敏化太陽能電池有了更全面的了解，它有很多優(yōu)勢，它的原材料豐富、成本低、工藝技術(shù)相對簡單等，可以付諸于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，同時所有原材料和生產(chǎn)工藝都無毒、無污染，還有部分材料可以得到充分的回收，對保護人類環(huán)境具有重要意義。并且其比硅電池有更廣泛的用途，如可用塑料或金屬薄板使之輕量化，薄膜化；可使用各種色彩鮮艷的染料使之多彩化；另外，還可以設(shè)計成各種形狀的太陽能電池使之多樣化?？傊?，染

5、料敏化太陽能電池有著十分廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景，是具有相當廣泛應(yīng)用前景的新型太陽能電池。前沿講座三主講人王忠勝教授講座時間2012年11月5日講座題目高效穩(wěn)定染料敏化太陽能電池的材料設(shè)計講座內(nèi)容摘要：首先，王教授講述了自己的主要研究領(lǐng)域：染料敏化太陽能電池、有機薄膜太陽能電池、聚合物太陽能電池、量子點太陽能電池。講述了維持人類社會可持續(xù)發(fā)展的兩個重要問題：能源和環(huán)境，由于傳統(tǒng)能源不可再生，所以傳統(tǒng)能源終將被新能源所替代，而太陽能又成為首選新能源之一。此外，我們了解到2001年染料敏化太陽能電池器件的效率到達12.3%，近年來染料敏化太陽能電池發(fā)展很快，目前研究的最高理論效率約為30%。然后，他主要講

6、述了染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)組成：光敏材料、光陽極、電解質(zhì)、對電極，以及各部分的研究進展，重點講解了光敏材料的分子特點及材料分子的設(shè)計。最后，對染料敏化太陽能電池的前景進行了展望。講座心得：通過該講座，我了解了染料敏華電池，對光敏材料、光陽極、電解質(zhì)、對電極有了完整的了解。對光敏材料分子的設(shè)計，使我們既開闊了視野，也深刻感受到了來自學術(shù)前沿的新思想。此外，報告中所用到的各項數(shù)據(jù)、圖表等都完美的展現(xiàn)在我們面前，所取得的各項研究成果也讓我們肅然起敬，尤其是為取得更高效穩(wěn)定的染料敏化太陽能電池光陽極材料而進行的各種設(shè)計，其全面系統(tǒng)的思路和取得的研究成果令人羨慕，同時其對科研工作的細致認真的態(tài)度更是讓

7、人佩服，是材料院的所有師生的榜樣，更能激勵我們更加專注地做科研。前沿講座四主講人唐群委講座時間2012年11月15日講座題目凝膠基中高溫質(zhì)子交換膜研究講座內(nèi)容摘要：主要講述了水凝膠是以水為分散介質(zhì)的凝膠。具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部分疏水基團和親水殘基，親水殘基與水分子結(jié)合，將水分子連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水殘基遇水膨脹的交聯(lián)聚合物，是一種高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)柔軟，能保持一定的形狀，能吸收大量的水。利用水凝膠的吸收性，解決了很多生物醫(yī)學與技術(shù)應(yīng)用的疑難問題，如人造器官、隱形眼鏡、生物傳感器、重金屬離子回收甚至新型導電水凝膠的合成。互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠由于優(yōu)異的結(jié)構(gòu)，更重要的是具有環(huán)境敏感性而

8、備受關(guān)注，如pH敏感、溫度敏感、離子強度敏感、電敏感、光敏感等。采用新型兩步水溶液聚合法合成了正溫度敏感性聚丙烯酸鹽/聚乙二醇IPN水凝膠，第一步中，首先將丙烯酸單體及丙烯酸鹽單體在交聯(lián)劑及引發(fā)劑作用下預聚合；在第二步中引入聚乙二醇水溶液，并再次交聯(lián)形成IPN水凝膠。溶脹性能研究表明該水凝膠具有正溫度敏感性且其最低臨界溶解溫度（LCST）為25。講座心得：通過此講座我了解了水凝膠的概念，水凝膠的吸收性有很好的應(yīng)用價值。隨著工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，生活污水的排放使大量對人體有嚴重危害的重金屬離子嚴重威脅到人們的健康，如何有效的對重金屬離子進行回收已成為需要迫切解決的難題。傳統(tǒng)的處理工業(yè)及

9、生活廢水中重金屬離子的方法主要有化學處理、超濾等，但是工藝復雜，效果不佳。唐老師所研究的水凝膠材料用于處理重金屬離子的方法簡單有效，這為解決重金屬污染問題提供了新的思路，將會進一步改善人們的生活質(zhì)量?？傊?，我們做科研要與實際生活相聯(lián)系，學以致用。用科研成果解決實際問題。前沿講座五主講人劉敬權(quán)講座時間2012年12月4日講座題目RAFT 聚合及其在改造生物分子和石墨烯納米材料中的應(yīng)用講座內(nèi)容摘要：首先，劉教授介紹了自己的求學以及科研經(jīng)歷，并以此鼓勵大家好好學習，規(guī)劃自己的求學之路。然后，他對自己近些年的科研工作進行了報告，主要包括RAFT試劑控制聚合，納米帽的制備及改造生物分子，通過電化學法制備

10、石墨烯納米材料提高其導電性等等。最后還介紹了校企合作項目，并強調(diào)科研只有應(yīng)用于社會才會具有最大功效。劉教授在談到利用RATF方法制備兩親大分子，并將石墨烯剝離，對這種分子設(shè)計感受頗深，方法新穎獨到，而且操作不太復雜，并由此想到自己的課題，想通過這種方法制備磷酸鐵鋰/石墨烯復合材料來改性電極，利用各部分材料的性質(zhì)，提高電極的電化學性能。其中主要內(nèi)容：RAFT聚合，又名自由基加成斷裂轉(zhuǎn)移聚合，由澳大利亞CSIRO 的Rizzado教授等發(fā)明。其與原子轉(zhuǎn)移活性自由基聚合（ATRP）并列為當今最流行的活性自由基聚合技術(shù)，未來有可能一起獲得諾貝爾化學獎。RAFT聚合能實現(xiàn)絕大多數(shù)單體的聚合，聚合工藝窗口

11、寬泛：既可在有機相也可在水相中進行，既可常溫引發(fā)也可熱引發(fā)，所得高分子的PDI一般小于1.2。更重要的是，RAFT聚合不使用金屬催化劑（金屬離子往往能引起生物分子的活性降低），所以該方法在改造生物分子方面有巨大的優(yōu)越性，可以廣泛的應(yīng)用于生物療法等領(lǐng)域。最后，重點討論RAFT聚合在合成各種各樣的功能高分子和生物降解多枝化高分子以及在改造生物分子（蛋白，酶，多肽等）、碳納米材料（碳納米管，石墨烯等）和金屬納米材料(金、銀等)領(lǐng)域中的應(yīng)用。講座心得：通過講座我了解了RAFT聚合，即自由基加成斷裂轉(zhuǎn)移聚合。了解到該方法在改造生物分子方面有巨大的優(yōu)越性，可以廣泛的應(yīng)用于生物療法等領(lǐng)域。該方法必然會在以后

12、的應(yīng)用中越來越廣泛。前沿講座六主講人史志成講座時間2013年9月6日講座題目多孔金屬陶瓷雙負材料制備和雙負性質(zhì)機理研究講座內(nèi)容摘要：從研究背景及方案、氧化鋁及金屬陶瓷、釔鐵石榴石基金屬陶瓷、理論計算與雙負機理四個方面依次展開，深入淺出的介紹了雙負材料的基本知識、兩種雙負性金屬陶瓷的制備方案和性能表征以及相關(guān)的理論模型與計算方法。同時介紹了雙負材料的研究進展。隨后主要針對自己的科研領(lǐng)域，即多孔陶瓷負載金屬復合材料的高頻電磁性能，介紹了向多孔陶瓷Al2O3中添加Ag和Ni后，利用Drude模型、等效電路模型、HFSS數(shù)值仿真及有效介質(zhì)理論（EMT）對材料的高頻電磁性能進行分析，發(fā)現(xiàn)通過控制材料的組

13、成和微觀形貌可以得到介電常數(shù)和磁導率均為負數(shù)的雙負材料。講座心得：通過本次講座，我對雙負材料有了初步了解，同時也對它們的應(yīng)用有了初步的認識。雙負材料（又稱左手材料）是指介電常數(shù)和磁導率均為負的材料，雙負材料具有與普通材料不同的電磁特性。此外，根據(jù)雙負材料不同凡響的特性，科學家已預言可以應(yīng)用于通訊系統(tǒng)以及資料儲存媒介的設(shè)計上，用來制造更小的移動電話或者是容量更大的儲存媒體；等效的負折射媒質(zhì)電路可以有效減少器件的尺寸，拓寬頻帶，改善器件的性能。未來，雙負材料將會在無線通信的發(fā)展中起到不可忽略的作用。 前沿講座七主講人陳卓元講座時間2013年9月9日講座題目光電化學陰極保護研究進展講座內(nèi)容摘要：本次

14、講座的主要內(nèi)容由腐蝕的危害性、光電化學陰極保護原理、光電化學陰極保護研究進展幾部分組成，由腐蝕造成的危害與損失引入腐蝕的防護對策，并對其機理與前沿的研究成果進行了介紹。金屬腐蝕是指其在各種環(huán)境條件下發(fā)生的破壞和變質(zhì)。在常溫下，絕大部分的金屬腐蝕是通過電化學腐蝕的途徑進行的。光電化學防腐蝕原理，當用能量高于半導體吸收閾值的光照射半導體時，半導體的價帶電子發(fā)生帶間躍遷，即從價帶躍遷到導帶，從而產(chǎn)生電子e-和空穴h+。（光生電子)空穴對在空間電荷層電場的作用下，空穴被遷移到半導體粒子表面與溶液中的電子供體發(fā)生氧化反應(yīng)，而電子向電極基底運動并通過外電路到達金屬對電極，從而使金屬的腐蝕電位負移，自腐蝕電

15、流密度減小，實現(xiàn)陰極保護。講座心得：通過本次講座，我對光電化學陰極保護方法的防腐蝕的化學原理及研究現(xiàn)狀有了一定的了解。了解了目前腐蝕的危害，明白了光電化學技術(shù)是研究腐蝕和緩蝕行為的有效手段。前沿講座八主講人孫承君講座時間2013年9月9日講座題目海洋污損生物研究與材料科學講座內(nèi)容摘要：本次講座的主要內(nèi)容是主要從沙堡蟲的水下粘接、貽貝的自我修復以及現(xiàn)階段工作內(nèi)容跟大家暢談海洋生物與材料發(fā)展研究的可能性，依次向大家展示了沙堡蟲和貽貝的膠黏蛋白和自我修復功能這兩種獨特的性質(zhì)，從生物學、化學和材料學的角度對其進行了研究，并對相應(yīng)的仿生材料的研發(fā)與設(shè)想進行了介紹。講座心得：通過本次講座，我對沙堡蟲的水下

16、粘接和貽貝的自我修復有了一定的了解，并且得到了一個很有意義的想法就是，把海洋生物與材料科學結(jié)合在一起，更好地利用海洋生物學，更好地促進材料科學的發(fā)展。通過海洋生物的一些特殊的習性和其具備的特殊功能，來相應(yīng)的對一些仿生材料進行設(shè)計和研發(fā)。所以，作為一名材料科學專業(yè)的學生，要把自己的眼光放大，把生物學、化學和材料科學緊密結(jié)合在一起，甚至把其他更多的學科與材料科學結(jié)合在一起，促進材料學科更好地發(fā)展。前沿講座九主講人江雷講座時間2013年9月24日講座題目具有超浸潤性質(zhì)的仿生智能多尺度界面材料講座內(nèi)容摘要：本次講座的主要內(nèi)容是從荷葉和魚鱗的超疏水表面的微納米結(jié)構(gòu)，解釋了微納米結(jié)構(gòu)超疏水和超疏油的機理，

17、并從界面、通道等方面介紹了仿生材料在日常生活和海洋領(lǐng)域的應(yīng)用。其次，講述了通過向自然學習，研究多種生物體表面特殊浸潤性，揭示了生物體表面超疏水性的形成機理，為相關(guān)仿生界面及智能材料的設(shè)計制備提供依據(jù)；仿生制備超疏水界面材料，并實現(xiàn)多功能化組合的超疏水表面，又同時將不同種類的特殊浸潤性如：超疏油/超疏水（超雙疏）、超親油/超親水（超雙親）、超疏油/超親水、超疏水/超親油組合，建立仿生超疏水界面材料體系；通過將單一物性（浸潤）的二元（親/疏）設(shè)計理念推廣到其它物性體系，提出了仿生智能多尺度界面材料的設(shè)計方案，為仿生界面材料體系的發(fā)展提供了新方法。講座心得：通過本次講座，我對超疏水的概念有了深入的了

18、解，理解了通過系統(tǒng)研究界面材料結(jié)構(gòu)和特性規(guī)律，可以提出“納米界面材料的二元協(xié)同效應(yīng)”，然后創(chuàng)造性地將仿生微納米復合結(jié)構(gòu)與外場響應(yīng)性分子設(shè)計相結(jié)合，實現(xiàn)了在單一或多重外場控制下材料表面浸潤性的可逆變化。本次報告內(nèi)容豐富、生動有趣、深入淺出，使我受益匪淺，不僅了解了該領(lǐng)域的主要研究進展，更啟發(fā)和拓寬了科學研究思路。 前沿講座十主講人張鐵銳講座時間2013年9月25日講座題目介孔空心的微納米結(jié)構(gòu)材料講座內(nèi)容摘要：本次講座的主要內(nèi)容是介紹了介孔空心的微納米結(jié)構(gòu)材料的自模板制備方法，此方法優(yōu)缺點并存，指出當前正在努力克服步驟多、依賴表面強等負面影響。此類材料應(yīng)用廣泛，主要用在藥物、吸附、能源等方面，并結(jié)合生動的漫畫及圖片給大家講述了諸多科研實例。介孔空心的微納米結(jié)構(gòu)材料具有密度低、比表面積大和獨特的納米反應(yīng)空腔等優(yōu)點，使其在催化、傳感和可控釋放等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的軟、硬模板法相比,近期發(fā)展的自模板法具有反應(yīng)步驟少和無需額外模板等眾多優(yōu)點。同時，介孔空心無機微/納米結(jié)構(gòu)在催化、能源和醫(yī)藥等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景也使其制備方法備受關(guān)注。它可以將難溶的功能活性成分擔載在介孔空心的微納米結(jié)構(gòu)的孔隙中，可以提高難溶物質(zhì)的溶解度；將特異性藥物擔載在介孔空心微納米結(jié)構(gòu)的孔隙中，為藥物