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[专家学者] 宁波材料所张佳玮

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发表于 2020-12-9 17:20:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
张佳玮,博士,宁波材料所研究员,高分子事业部研究生辅导员。招生方向:功能与高性能高分子,高分子合成与改性。(B407-1办公室)
      2005年7月毕业于南开大学化学学院,获理学学士学位。2010年7月毕业于南开大学高分子化学与物理专业,获理学博士学位。2007年9月至2009年9月作为交换生在加拿大蒙特利尔大学化学系学习。博士毕业后在清华大学化学系开展博士后研究工作,2013年7月加入中科院宁波材料所,现任高分子与复合材料事业部副研究员。近两年在Advanced Functional Materials, Chemical Communications等杂志发表SCI收录论文20余篇。作为第一负责人完成博士后基金一项,目前承担国家自然科学基金青年基金、浙江省公益技术应用计划研究项目和宁波市自然科学基金等。
       目前主要从事智能高分子材料方面的研究。具体研究方向包括:形状记忆高分子材料,自修复高分子材料,超分子自组装,高分子刷/碳基杂化材料。
       Email: zhangjiawei@nimte.ac.cn


近期论文
  • Jiawei Zhang, Fei Li, Bin Yuan, Qiao Song, Zhiqiang Wang, Xi Zhang. Layer-by-Layer Assembly of Azulene-Based Supra-Amphiphiles: Reversible Encapsulation of Organic Molecules in Water by Charge-Transfer Interaction. Langmuir 2013, 29, 6348-6353.
  • Jiawei Zhang, Yiliu Liu, Bin Yuan, Zhiqiang Wang, Monika Schönhoff, Xi Zhang. Multilayer Films with Nanocontainers: Redox-Controlled Reversible Encapsulation of Guest Molecules. Chem. Eur. J. 2012, 18, 14968-14973.
  • Jiawei Zhang, Yiliu Liu, Guanglu Wu, Monika Schönhoff, Xi Zhang. Bolaform Supramolecular Amphiphiles as a Novel Concept for the Buildup of Surface-Imprinted films. Langmuir 2011, 27, 10370-10375.
  • Jiawei Zhang, Matthias J. N. Junk, Juntao Luo, Dariush Hinderberger, Xiaoxia Zhu. 1,2,3-Triazole-containing Molecular Pockets Derived from Cholic Acid: The Influence of Structure on Host-Guest Coordination Properties. Langmuir 2010, 26, 13415-13421.
  • Jiawei Zhang, Juntao Luo, Xiaoxia Zhu, Matthias J. N. Junk, Dariush Hinderberger. Molecular Pockets Derived from Cholic Acid as Chemosensors for Metal Ions. Langmuir 2010, 26, 2958-2962.



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发表于 2021-3-10 17:41:54 | 显示全部楼层
自然界生物通过感知外界环境变化并调节自身运动模式从而能够更好地在周围环境中生存,例如能够感知被抓取物体的形态和压力,并据此来调整运动的程度以准确抓握物体并避免对自身的伤害。就人体而言,实现这一功能主要是通过皮肤和肌肉的协作配合,皮肤可及时准确感知外界刺激,肌肉对其做出相应的驱动反应。受到这些功能的启发,人们致力于利用各种软材料来模仿构建这种兼具传感和驱动功能的材料。水凝胶驱动器可在多种外界刺激下自发产生形变,具有良好的生物可容性,且对环境友好,在软体机器人方面具有广泛的应用前景。虽然目前已经报道了大量具有不同形变模式的水凝胶驱动器,但是这类材料通常仅具备驱动功能,驱动过程不能实现及时的数字化检测与反馈,限制了其进一步发展。

水凝胶

水凝胶
图1 (a)受皮肤和肌肉启发的驱动传感一体化CNTs-Ecoflex/PNIPAm水凝胶部件图示;(b)CNTs-Ecoflex/PNIPAm水凝胶部件的构建过程与结构示意图
  近年来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料课题组陈涛研究员与张佳玮研究员一直致力于智能变形水凝胶的研究(Chem. Commun. 2018, 54, 1229; Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704568; Adv. Sci. 2019, 6, 1801584; Research 2019, 2384347; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 16243; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 19237; Small 2020, 2005461等),同时在柔性传感器研究方面也有多年的积累(J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 6666; J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 5140; Chem. Mater., 2018, 30, 4343; J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 26631; ACS Nano, 2019, 13, 4368; Nano Energy, 2019, 59, 422; Adv. Mater., 2020, 2004290; Nat. Commun., 2020, 11, 4359等)。近期受到人体皮肤和肌肉协同工作的启发,开发了一种具有自传感功能的软驱动器。
  该工作通过将聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)水凝胶与超薄的Ecoflex弹性体/碳纳米管(CNTs)Janus膜集成为一个三层复合结构以模仿肌肉与皮肤的协作功能。以PNIPAm水凝胶的温度响应收缩与膨胀模仿肌肉的驱动行为,通过导电的Ecoflex/CNTs膜模仿皮肤的感知功能。同时借助CNTs的光热转换能力,当近红外光照射时,PNIPAm水凝胶温度升高,从而发生收缩形变。由于Ecoflex/CNTs膜不能在近红外光照射下发生形变,驱动器为各向异性驱动,整体向PNIPAm水凝胶侧弯曲,根据压阻传感机理,驱动器的形变会引起碳纳米管导电网络间接触电阻的变化,从而实现利用电信号对变形功能的实时监测。根据监测结果,可以得知驱动程度并据此控制近红外光照射时间,从而调控材料的变形行为。研究人员将该驱动器与其他机械部件结合,设计了可在近红外光照射下抬起的模拟手臂和能抓取不同大小物体的机械抓手。在机械抓手抓取不同大小物体过程中,可通过电信号的反馈比较物体的大小并调节近红外光照射的时间与强度。该工作成功地将传感与驱动功能集成到一个三层复合结构中,实现了驱动传感一体化,为开发新型智能集成软机器人提供了新思路。
  该工作以题为“symmetric bilayer CNTs-elastomer/hydrogel composite as soft actuators with sensing performance”的论文发表在Chemical Engineering Journal(2021, 415, 128988)。本研究得到了国家自然科学基金(51873223、52073295),中国科学院青年创新促进会(2017337),海洋新材料与应用技术重点实验室开放基金(2020K05),宁波自然科学基金(202003N4359)等项目的支持。




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