中国科学院理化技术研究所仿生智能界面材料研究组王京霞

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王京霞，女，1971年6月生，工学博士。现为中科院理化技术研究所研究员。1990－1997 年在青岛科技大学高分子材料系攻读学士和硕士学位，1997－2000年在青岛帝科精细化学有限公司做科研工作；2000.9－2004.1 在清华大学高分子研究所攻读博士学位。2004年1月毕业于清华大学化工系高分子所，获材料学专业博士学位, 师从刘德山教授。博士论文题目：丙烯酸系自着色乳液的合成、共聚合反应和光色牢度研究。2004年2月－2006年7月在中国科学院化学研究所有机固体实验室功能界面组作博士后，合作导师为江雷研究员、宋延林研究员，期间发展了一种制备大面积聚合物光子晶体膜的简单快速的方法，实现了高强度、浸润性可调控光子晶体膜的制备。2006年7月，博士后出站并留在中科院化学所新材料实验室宋延林研究员课题组工作，2006年12月聘为副研究员。

姓 名:王京霞        
性    别:女
职 务:无        
职    称:研究员
学 历:无        
通讯地址:北京市海淀区中关村东路29号
电 话:010-82543510        
邮政编码:无
传 真:无        
电子邮件:jingxiawang@mail.ipc.ac.cn
主 页:
简历：
2000年9月－2004年1月， 清华大学材料学专业， 获博士学位；
2004年1月－2006年7月， 中科院化学研究所有机固体实验室，博士后；
2006年8月－2006年12月，中科院化学研究所绿色印刷实验室，任助理研究员；
2007年1月－2014年4月， 中科院化学研究所绿色印刷实验室，任副研究员；
2012年6月－2012年9月， 加拿大Alberta 大学化学系 Michael J. Serpe 课题组访问；
2014年4月－2014年7月， 中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学实验室，任副研究员；
2014年8月至今，中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学实验室，任研究员。
研究领域：
从事高质量光子晶体大面积制备及应用方面的研究，主要学术成就是发展了特殊浸润性在聚合物光子晶体制备及应用方面的研究。具体研究方向包括：
1）通过乳胶粒结构及表面官能团设计，制备浸润性可调控的聚合物光子晶体，并发展其在可见湿度、油、自振荡传感体系及高灵敏爆炸物检测等应用；
2）研究基材浸润性对胶体晶体组装行为的影响，通过调控基材粘附性制备高强度、无裂纹高光学性能的聚合物光子晶体单晶；
3）通过喷涂、喷墨打印等制备大面积图案化聚合物光子晶体。
获奖及荣誉：
2006、2008、2009，2010及2011年度中科院化学所青年科学特别优秀奖；
2007年度中科院化学所青年科学优秀奖；
2008、2009，2010 及2011年度中科院化学所优秀职工奖；
2007年全国高分子学术论文报告会上获优秀墙报奖；
2009国际纳米科学技术ChinaNANO 2009会上获最佳墙报奖；
2012年获第十四届中国发明专利优秀奖。
代表论著：
1). Jingxia Wang, Youzhuan Zhang, Shutao Wang, Yanlin Song*, Lei Jiang, Bio-inspired fabrication of  polymer colloidal crystals with controllable wettability, Acc. Chem. Res. 2011, 44(6), 405-415. (Invited review).  
2). Jingxia Wang, Yongqiang Wen, Junping Hu, Yanlin Song*, Lei Jiang*. Fine control over the  wettability transition temperature of colloidal crystal films: from superhydrophilicity to superhydrophobicity. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 219 - 225. (Inside Cover)
3). Jingxia Wang, Junping Hu, Yongqiang Wen, Yanlin Song*, Lei Jiang*. Hydrogen-bonding driven wettability change of colloidal crystal films from superhydrophobicity to superhydrophilicity. Chem. Mater. 2006, 18，4984 - 4986.
4). Jingxia Wang, Libin Wang, Yanlin Song, Lei Jiang. Research progress on inkjet printing pattern colloidal photonic crystals. J. Mater. Chem. 2013, 38,6048-6058  
5). Jingxia Wang, Yongqiang Wen, Xinjian Feng, Yanlin Song*, Lei Jiang*. Control over the wettability  of the colloidal crystal films by assembly temperature. Macromol. Rapid Commun. 2006, 27, 188 - 192.
6). Jingxia Wang, Yongqiang Wen, Hongli Ge, Zhongwei Sun, Yanlin Song*, Lei Jiang*. Simple fabrication of full-color colloidal crystal films with tough mechanical strength. Macromol. Chem. Phys. 2006，207，596 - 604. （Front Cover）
7). Yu Huang, Jinming Zhou, Bin Su, Lei Shi, Jingxia Wang*, Shuoran Chen, Libin Wang, Jian Zi, Yanlin Song*, Lei Jiang, colloidal photonic crystals with narrow stopbands assembled from low-adhesive superhydrophobic substrates, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134,17053-17058.
8). Yu Huang, Mingjie Liu, Jingxia Wang*, Jinming Zhou, Libin Wang, Yanlin Song*, Lei Jiang, Controllable underwater oil-adhesion-interface films assembled from nonspherical particles. Adv. Funct. Mater. 2011, 21,4436-4441.（Front Cover）
9). Liang Xu, Jingxia Wang*, Yanlin Song, Lei Jiang. Electrically tunable polypyrrole inverse  opals with switchable stopband, conductivity and wettability.  Chem. Mater. 2008, 20, 3554  
10). Youzhuan Zhang, Jingxia Wang,* Yanlin Song*, Lei Jiang, fabrication of functional colloidal crystals based on well-designed latex particles. J. Mater. Chem. 2011, 21, 14113 (Feature article). (Back Cover & hot paper)  
11). Heng Li, Jingxia Wang*,Zelin Pan, Liying Cui, Liang Xu, Rongming Wang,* Yanlin Song,*and Lei Jiang, Amplifying fluorescence sensing based on inverse opal photonic crystal toward trace TNT detection. J. Mater. Chem. 2011, 1730-1735.
12). Entao Tian, Jingxia Wang*, Yongmei Zheng, Yanlin Song*, Lei Jiang, Daoben Zhu. Colorful humidity-sensing photonic crystals hydrogel. J. Mater. Chem. 2008, 18, 1116 - 1122. （Highlighted by RSC news & Small Journal).
13). Liying Cui, Yingfeng Li, Jingxia Wang*, Entao Tian, Xingye Zhang, Youzhuan Zhang, Yanlin  Song*, Lei Jiang. Fabrication of Large-Area Patterned Photonic Crystals by Ink-Jet Printing. J. Mater. Chem. 2009, 19, 5499-5502 Back Cover）. (Highlighted by NPG Nature Asia Pacific).
14). Libin Wang, Jingxia Wang*, Yu Huang, Meijin Liu, Minxuan Kuang, Yingfeng Li, Lei Jiang, and Yanlin Song*, Inkjet Printed Colloidal Photonic Crystal Microdot with Fast Response Induced by Hydrophobic Transition of Poly(N-isopropyl acrylamide), J. Mater. Chem. 2012, 22, 21405-21411. （Back Cover）
15). Yu Huang, Jingxia Wang*, Jinming Zhou, Zhirong Li, Youzhuan Zhang, Yanlin Song*, Lei Jiang, Controllable synthesis of latex particles with multi-cavity structure. Macromolecules 2011, 44，2404-2409。
16). Jinming Zhou, Jingxia Wang*, Jinming Zhou, Jingxia Wang, Yu Huang, Guoming Liu, Libin Wang, Shuoran Chen, Xiuhong Li, Dujin Wang, Yanlin Song* and Lei Jiang, Large-area crack-free single-crystal photonic crystals via combined effects of polymerization-assisted assembly and flexible substrate, NPG Asia Materials, 2012, 4, e21.  
17). Liying Cui, Youzhuan Zhang, Jingxia Wang*, Yibing Ren, Yanlin Song*, Lei Jiang, Ultra-fast fabrication of colloidal photonic crystals by spray coatings. Macromol. Rapid. Commun. 2009，30，598-603（Front Cover）.
18). Liang Xu, Heng Li, Xi Jiang, Jingxia Wang*, Lin Li, Yanlin Song*, Lei Jiang, Synthesis of amphiphilic mushroom cap-shaped colloidal particles towards fabrication of anisotropic colloidal crystals, Macromol. Rapid Commun. 2010, 31(16). 1422-1426. （Back Cover）
19). Eentao Tian, Ying Ma, Liying Cui, Jingxia Wang*, Yanlin Song*, Lei Jiang. Color-oscillating Photonic crystal hydrogel. Macromol. Rapid Commun. 2009, 30, 1719-1724 （Front Cover）(Highlighted by Willy Materials view).
20). Entao Tian, Liying Cui, Jingxia Wang*, Yanlin Song*, Lei Jiang. Tough phtonic crystals fabricated by photocrosslinked. Macromol. Rapid Commun. 2009, 30, 509-514 （Back Cover）.
21). Zhirong Li, Jingxia Wang*, Youzhuan Zhang, Jianjun Wang, Yanlin Song*, Lei Jiang, Closed-air induced composite wetting on hydrophilic ordered nano porous anodic alumina, Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 233107.
22). Jinming Zhou, Huiling Li, Li Ye, Jian Liu, Jingxia Wang,* Tong Zhao, Lei Jiang, and Yanlin Song*, Facile fabrication of tough SiC inverse opal photonic crystals, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 22303-22308.
23). Yuqi Zhang, Xin Hao, Jinming Zhou, Jingxia Wang,* Yanlin Song,* Lei Jiang, Tough and hydrophilic photonic crystals obtained from direct uv irradiation, Macromol. Rapid Commun. 2010, 31, 2115-2120.（Front Cover).
承担科研项目情况：
1）国家自然科学基金面上项目（21074139）：两亲性非对称结构乳胶粒的制备及可控组装研究，36 万元，2011.1-2013.12。项目负责人
2）国家自然基金面上项目（51373183）：外场诱导喷墨打印制备聚合物 Janus 粒，80 万元，2014.1-2017.12。项目负责人
3）国家基金重大研究计划：培育项目（91127029）：无裂纹聚合物光子晶体的制备及性能研究，70 万元，2012.1-2014.12。项目负责人
4）国家自然科学基金面上项目（50973117）： 喷墨打印光子晶体的铺展行为及可控组装研究，37万元， 2010.1-2012.12。项目负责人
5）装备预研基金项目（9140A12060107ZK0501）：SiC 光子晶体制备及激光防护性质研究，16 万元， 2007.5-2009.4。项目负责人

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2018自然科学基金面上项目-兼具墨水直写及电擦除的PEDOT(聚3，4-乙烯二氧噻吩）光子晶体图案的制备及性能研究
批准号        51873221        学科分类        ( )
负责人        王京霞        职称                单位名称        中国科学院理化技术研究所
资助金额        65万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日

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中科院理化技术研究所仿生实验室江雷院士团队王京霞研究员就仿生光子晶体图案研究进展发表综述文章，系统总结了自然界光子晶体图案的神奇功能演化及仿生图案化光子晶体包括制备策略，功能演变和应用研究的新进展。

  首先，介绍了光子晶体图案的制备策略，包括模板诱导的组装和不带模板的直写。模板诱导组装指图案是基于模板限域诱导作用形成的，包括一般的模板诱导组装和“三明治”组装。直写指图案在没有模板诱导的情况下直接写入，包括喷墨打印、滴涂和喷涂等手段。

图1. 自然界和实验室制备的光子晶体图案

  其次，光子晶体图案的功能性经历了从非响应性到响应性图案的演变。非响应性光子晶体图案是通过组装非活性材料获得的，对外界刺激无反应。响应性图案源自将响应性材料引入到光子晶体图案中，并根据应用需求经历了可逆图案变化、图案固定及图案程序化的写入和擦除，特别是基于非球形粒子嵌段聚合物的具有应变适应性刚度的光晶图案。

  最后，总结了图案化光子晶体在传感、显示、信息安全和形状记忆等领域的最新应用。图案化光子晶体不仅具有光晶的结构色，还呈现出更加生动和独特的表达方式，可以设计特定的图案以识别目标应用环境。已扩展到具有高灵敏度和快速响应的传感设备，不仅具有传统传感装置光学信号的变化，新发展的驱动器型传感器，其形状和结构色会伴随外部刺激而变化；具有外场调节的光晶显示器经历了电场、磁性、液晶显示以及基于非虹彩结构色的广角显示；防伪标签，信息隐藏和信息存储加密体系；具有光学双稳性，构建可重写或可重复使用的形状记忆智能系统。

  尽管近年来光子晶体图案的制备和应用得到了很大发展，但光子晶体图案的开发仍然存在许多挑战，在材料改进方面还有很大的余地。这篇综述为基于图案化光子晶体的新型功能材料的构建提供了重要的基础。

  相关研究结果以 “Bio-inspired Photonic Crystal Pattern”发表在Mater. Horiz. 2019, DOI: 10.1039/C9MH01389J。该文章的第一作者武萍萍为理化所博士研究生。在此感谢国家自然基金的资助。

  论文链接：https://doi.org/10.1039/C9MH01389J

  延伸阅读：光子晶体超浸润性赋予具有独特光学调控性能的光子晶体材料在传感、检测、防伪、显示、驱动等方面的新应用（Chem. Soc. Rev., 2016, 45, 6833）。理化所仿生材料与界面科学重点实验室的江雷院士团队王京霞研究员在具有超浸润性光子晶体的制备及应用方面取得系列重要进展。他们结合特殊基底浸润性和水滴模板，制备了花瓣状，面包状光子晶体（Adv. Mater. Interf, 2015, 2, 1400365; Chem. Comm., 2015, 51, 1367; 2016, 3619; J. Mater. Chem. C. 2015, 3 ,2445; 2018, 6,3849）利用超亲水基材及超疏水模板形成的三明治限域作用，制备得到具有良好光波导行为的光子晶体微阵列（ACS Applied. Mater. Interfaces, 2016, 8, 4985）。利用金属-有机反蛋白石结构在电浸润情况下的独特的形貌演变，发展为水刻制备光子晶体图案的新方法(Adv. Funct. Mater., 2017, 27，1605221)。结合溶剂诱导效应与电化学调制，在PEDOT光子晶体上实现可逆的水写/电擦多色光晶图案(Adv. Funct. Mater. 2019, 29 1808473)。并进一步利用PVDF制备温度诱导的形状记忆功能的反蛋白石结构薄膜(ACS Applied. Mater. Interfaces, 2018, 10, 4243)。通过利用硅烷化碳点的特殊化学组成及闭孔反蛋白石结合引起的亲油不浸润性能，制备耐溶剂的户外光学涂层(ACS Applied. Mater. Interfaces, 2018, 10, 6701)及防伪图案(Nanoscale, 2018, 10, 4642)。利用蓝相液晶光子晶体制备大面积高质量光子晶体图案(J. Mater. Chem. C., 2019, 7, 9460; 7, 13764) 通过梯度填充法制备的Janus 型聚（离子液体-甲基丙烯酸甲酯）共聚物反蛋白石光子晶体膜具有定向弯曲驱动行为(Chem. Commun. 2016, 52, 5924; ACS Nano, 2018, 12, 12149-12158)，及采用液晶弹性体制备液晶驱动材料（J. Mater. Chem. C., 2019, 7, 3413; Soft Matt. 2018, 14, 5547）

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纸张的出现极大地促进了人类文明的发展，同时也导致了严重的资源浪费和环境污染。聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）由于其具有环境友好、生物相容和溶剂诱导变色等特点，在可重写纸方面具有潜在应用。在PEDOT膜上进行信息传递可基于多种刺激条件，例如光、热、电、压力和水。其中，水是最理想的触发条件，因为它清洁、环保且成本较低。高质量可重写纸的获得通常需要三个条件：墨水在纸表面受控扩散；墨水书写留下痕迹进行信息传递；纸的可回收性。然而，PEDOT薄膜在空气中是亲水/亲油的，墨水在PEDOT膜上的过度扩散会大大降低书写质量和信息传输。因此，PEDOT薄膜的浸润性调控对于它们作为可重写纸的应用至关重要。目前已发展了一系列策略用于调控PEDOT 膜表面浸润性，例如改变化学成分（引入亲水/疏水离子和接枝取代基）、构建微/纳米结构、制备复合层体系。但是这些方法通常需要预先设计化学反应，制备过程复杂且难以实现大面积。因此，发展一种简单策略调控 PEDOT 薄膜表面浸润性对于可重写 PEDOT 纸的应用非常重要。
　　在以前的工作中，中科院理化技术研究所仿生实验室江雷院士、王京霞研究员团队在PEDOT光子晶体上实现了多彩图案的水写和电擦除（Adv. Funct. Mater., 2019, 1808473）。他们通过电聚合制备聚3，4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）光子晶体（PEDOT-IO-0），揭示了所制备PEDOT-IO具有四种状态和三种不同的开关形式：第一个开关是从PEDOT-IO-0到PEDOT-IO-I（中性态）的不可逆的还原过程。第二个开关是PEDOT-IO-I（中性态）和PEDOT-IO-I（氧化态）之间的可逆电化学过程，伴随着由于离子掺杂/脱掺杂引起的可逆带隙（结构颜色）变化。第三个开关是水处理PEDOT-IO-I（氧化态）形成PEDOT-IO-II，由于水诱导LiClO4分子（Li +和ClO4-离子）的去除和周期性结构收缩，引起光晶带隙的蓝移。在此基础上，实现了在PEDOT光子晶体上水写-电擦多彩图案。
　　最近，中科院理化技术研究所仿生实验室江雷院士、王京霞研究员与中科院半导体所裴为华研究员合作基于水书写和电擦除制备可重写PEDOT薄膜。他们通过恒电位聚合制备聚3，4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）薄膜（图1），基于溶剂与PEDOT薄膜之间的相互作用呈现出三种溶剂调制行为。低极性溶剂 (LPS) 与PEDOT薄膜无相互作用；中极性/高挥发性溶剂（MP/HVS）去除亲水性电解质，有助于将水接触角从原始亲水膜 (6.5°) 转换为疏水性可写基材 (146.2°)；高极性溶剂 (HPS) 诱导 PEDOT 链中阴离子的去掺杂，导致薄膜颜色由蓝变紫，作为信息书写过程（图2，3）。同时，PEDOT 薄膜的本征电化学氧化还原使擦除过程成为可能。

　　图1.PEDOT膜的制备及表征

　　图2.PEDOT膜的三种溶剂调制行为

　　图3.PEDOT膜经三种不同类型溶剂处理变化过程的示意图

　　以PEDOT膜表面浸润性调控为前提，结合高极性溶剂诱导颜色变化（写入）和电化学氧化还原反应（擦除），实现了可重写的PEDOT薄膜（图4）。 这项工作为基于 PEDOT 的光学材料和器件的制备提供新的思路。

　　图4.PEDOT膜上水写/电擦图案

　　相关研究结果以 “Rewritable PEDOT Film Based on Water-Writing and Electroerasing”发表在ACS Applied Materials & Interfaces（DOI10.1021/acsami.1c09531）。该文章的第一作者武萍萍为中国科学院理化技术研究所博士研究生。感谢国家自然基金的资助（51873221，52073292， 51673207，51373183，61634006）。
　　论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c09531