中国科学院兰州化学物理研究所新材料领域王道爱

shanhaiguan

王道爱，男，1982年生于山东省莱芜市，研究员，博士生导师。中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，中科院“百人计划”研究员。中国青年科技工作者协会基础专委会委员，中国机械工程学会摩擦学分会青年工作委员会秘书长，甘肃省化学会秘书长。2004年7月毕业于山东师范大学化学系，获得理学学士学位，同年考入中国科学院兰州化学物理研究所攻读硕博连读博士学位，师从刘维民院士。2009年获得理学博士学位。2009-2013年期间先后在德国马普微结构物理研究所Ulrich Goesele教授课题组和日本东京大学Domen教授课题组工作和学习。2013年4月以中科院“百人计划”引进兰州化物所开展独立研究工作，主要研究领域包括摩擦磨损与润滑、摩擦能源材料及表界面科学，先后主持了国家自然科学基金委的青年、面上和优秀青年基金，中科院百人计划项目，JPPT项目以及企业合作项目等。近年来，在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Nano Lett.、ACS nano、Adv. Func. Mater.、Nano Energy等国内外知名刊物发表SCI收录论文70多篇，其中第一作者文章IF〉10论文5篇，目前文章引用2000余次，H因子为22，申请国家发明专利7项，已授权4项。2009年获得中科院院长优秀奖，2011年博士论文入选中国科学院优秀博士论文，2014年获甘肃省自然科学一等奖（排名第三）。2015年获国家自然科学二等奖（排名第三），同年还获得清华大学温诗铸枫叶奖。2016年获得甘肃省杰出青年基金资助，2017年获得国家基金委“优青”资助。
　　2004．9—2009．11 博士，物理化学，中科院兰州化学物理研究所
　　2000．9—2004．7 本科，化学教育，山东师范大学化学系
工作经历
　　2013．4 —        "百人计划"研究员，中科院兰州化学物理研究所
　　2012．12—2013．3  博士后研究员，日本国立物质材料研究所（ＮＩＭＳ）
　　2010．11—2012．11 JSPS特任研究员，日本东京大学
　　2009．12—2010．11 博士后，德国马普微结构物理研究所
发表论著与专利
　　研究工作发表中英文SCI学术论文40多篇，其中第一作者在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Nano Lett.、ACSnano、Adv. Func. Mater. 等知名刊物发表论文 20余篇，目前文章它引1200余次，H因子为20。申请国家发明专利6项，已授权4项。
研究领域
　　海洋功能防护材料；海洋摩擦学；能源新材料及光电化学
获奖及荣誉
　　2009年 中国科学院 院长优秀奖
　　2011年 中国科学院 优秀博士学位论文
承担科研项目
　　1.海洋工程表面功能防护材料研究与应用 中国科学院百人计划项目，主持
　　2.加氢TiO2纳米线阵列的制备及其光解水制氢性能研究，基金委青年基金，主持
　　3.仿生表/界面的组分及结构设计与减阻防护涂层研发 所“一三五”重点培育项目，骨干
　　4.青岛市基金，企业合作项目
代表论著
联系方式
　　1. Xiaolong Zhang, Youbin Zheng, Daoai Wang*, Feng Zhou, Solid-liquid triboelectrification in smart U-tube for multifunctional sensors. Nano Energy, 2017, 40, 95-106.
　　2. Yange Feng, Youbin Zheng, Ga Zhang, Daoai Wang*, Feng Zhou, Weimin Liu. A new protocol toward high output TENG with polyimide as charge storage layer. Nano Energy, 2017, 38, 467-476.
　　3. 4.Siwen Cui, Youbin Zheng, Jun Liang, Daoai Wang*. Conducting polymer PPy nanowire-based triboelectric nanogenerator and its application for self-powered electrochemical cathodic protection. Chem. Sci., 2016, 7, 6477-6483.
　　4. Xiaolong Zhang, Youbin Zheng, Daoai Wang*, Zia Ur Rahman, Feng Zhou,Liquid–solid contact triboelectrification and its use in self-powered nanosensor for detecting organics in water. Nano Energy, 2016, 30, 321-329.
　　5. Guoqiang Liu, Daoai Wang*, Feng Zhou* and Weimin Liu, Electrostatic self-assembly of Au nanoparticles onto thermosensitive magnetic core-shell microgels for thermally tunable and magnetically recyclable catalysis, Small, 2015, 2015,11(23):2807–2816.
　　6. Daoai Wang, Takashi Hisatomi, Takata Tsuyoshi, Chengsi Pan, Masao Katayama, Jun Kubota, Kazunari Domen, Core/Shell Photocatalyst with Spatially-separated Cocatalysts for Efficient Water Reduction and Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 2013, 52，11252-11256.  
　　7. Daoai Wang, Lifeng Liu, Fuxiang Zhang, Kun Tao, Eckhard Pippel, and Kazunari Domen. Spontaneous Phase and Morphology Transformations of Anodized Titania Nanotubes Induced by Water at Room Temperature. Nano Lett., 2011, 11, 3649–3655.  
　　8. Daoai Wang, Bo Yu, Chengwei Wang, Feng Zhou, Weimin Liu, A Novel Protocol Towards Perfect Alignment of Anodized TiO2 Nanotubes, Adv. Mater. 2009, 21, 1964-1967.  
　　9. Daoai Wang, Ying Liu, Chengwei Wang, Feng Zhou, Weimin Liu, Highly Flexible Coaxial Nanohybrids Made from Porous TiO2 Nanotubes, ACS Nano 2009, 3, 1249-1257.  
　　10. Daoai Wang, Tianchang Hu, Litian Hu, Bo Yu, Yanqiu Xia, Feng Zhou, Weimin Liu, Micro-structured TiO2 Nanotube Arrays for Improved Photoelectrocatalysis and Mechanical Stability, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1930–1938.
　　电话：0931-4968169 传真：0931-4968163  邮箱：wangda@licp.cas.cn
　　地址：兰州市天水中路18号

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近日，中共中央组织部公布第四批国家“国家高层次人才特殊支持计划”（简称“万人计划”）入选人员名单。中国科学院兰州化学物理研究所王道爱研究员入选“万人计划”科技创新领军人才。至此，兰州化物所共6位专家入选国家“万人计划”。
　　王道爱研究员现为固体润滑国家重点实验室副主任，博士生导师。中国青年科技工作者协会基础专委会委员，中国机械工程学会摩擦学分会青年工作委员会秘书长，甘肃省化学会秘书长。主要从事材料表面摩擦磨损与润滑、摩擦电及静电防护领域的研究工作。近年来，在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等杂志发表SCI论文80余篇，文章引用2500余次，申请国家发明专利8项，已授权4项。2011年博士论文入选中国科学院优秀博士论文，2015年获国家自然科学二等奖（排名第三），清华大学温诗铸枫叶奖。2017年获得国家基金委“优青”资助，2018年中科院“百人计划”结题优秀。

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界面的摩擦起电性质与其所处环境密切相关，通常高湿度的大气会加速摩擦起电过程中静电荷的传输和耗散，大大降低摩擦纳米发电机（TENG）等器件在能源收集与自供电传感检测等领域的应用。另外，环境湿度对界面摩擦电荷的产生、传输和静电积累的影响机制尚不清晰。如何通过材料选择与设计实现高湿环境下器件的高性能输出与稳定运行仍是迫切需要解决的问题。
　　中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室王道爱研究员团队设计了一种基于氢键增强的聚乙烯醇（PVA）基TENG，并将其应用于医用口罩领域（图1），解决了传统聚丙烯（PP）基医用口罩长时间佩戴过程中口罩中间吸附层电荷耗散过快的问题。
　　PVA基中间吸附层材料富含的羟基官能团，能与呼出的水蒸气分子自发形成氢键固定水分子，实现高湿度下摩擦起电能力的增强。同时，PVA材料优异的电荷储存性能可大大减缓电荷的耗散速率，并可通过拍打、摩擦等简单易行的方式实现口罩自充电，延长其有效使用寿命（Adv. Funct. Mater., 2021, 31, 2009172）。

图1. PVA基耐湿、自充电口罩的结构设计与微观形貌

　　尽管PVA材料可作为一种性能优异的耐湿型摩擦电正极材料，但其较差的介电、耐磨损性能限制了其作为摩擦电材料的长期使用。基于此，该团队与中国海洋大学陈守刚教授团队合作，通过PVA与MXene材料的复合改性，设计了一种面向海洋湿热苛刻环境的PVA-PVDF基摩擦电器件。得益于MXene表面的亲水性基团和其在PVA基质中的平行层状分布，提高了PVA的耐湿性、耐磨性和介电性能，在海洋防污性能方面展现出优异的性能（图2）。
　　该工作为恶劣海洋环境下摩擦电材料耐湿设计和自供电环境治理提供了新的思路，相关成果发表在Materials Today Nano（2023，24，100410）上。
　　纯PVA材料的吸水速度慢、抗膨胀性差的特性限制了PVA基TENG在高湿环境下的机械稳定性和渗透性能。为此，研究团队设计制备了聚丙烯腈/聚乙烯醇-氯化钙（PAN/PVA-CaCl2）复合薄膜，提高了PVA在高湿度下的吸水和抗膨胀性能、机械力学性能和摩擦学性能。此外，使用该材料组装的TENG器件应用于海水淡化，其能耗仅为0.19 kWh m-3，大大低于传统直流电源供电的海水淡化，为利用风能、波浪能等蓝色能源原位实现海水淡化提供了一种可行、有效的方法。
　　该工作以“Humidity-Resistant Triboelectric Nanogenerator Based on a Swelling-Resistant and Antiwear PAN/PVA-CaCl2 Composite Film for Seawater Desalination”为题发表在Advanced Functional Materials（2023, 2306702）上。兰州化物所与西北工业大学联培博士生杨迪为第一作者，兰州化物所冯雁歌副研究员和王道爱研究员为通讯作者。
　　上述工作得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项和甘肃省重大专项等的支持。