华东师范大学张利东

gmao800

张利东，华东师范大学紫江青年学者、教授、博导。2013年韩国釜山大学高分子科学与工程学院获得博士学位，随后在纽约大学阿布达比分校进行了三年的博士后研究，2016年加入华东师范大学化学与分子工程学院，开始独立的科学研究及教学工作。研究兴趣主要集中在刺激响应型智能高分子膜制备及其性能研究、高强度弹性水凝胶制备及性能研究、多支水凝胶微流管开发及应用研究等领域。主持国家及省部级科研项目4项，在Nat.commun.，Adv.Mater.，Angew.Chem.Int.Ed.等期刊上发表科研论文40余篇，目前是Adv.Mater.，Mater.Horizon.，J.Mater.Chem.A/B/C，Matter，ACSAPPL.Mater.Interfaces.等期刊的特邀审稿及仲裁审稿人。


部门：化学与分子工程学院
联系电话：021-33503429
电子邮箱：ldzhang@chem.ecnu.edu.cn
办公地址：闵行化学楼529室
通讯地址：上海市东川路500号华东师范大学化学系

教育经历
安徽师范大学 本科硕士
韩国釜山大学 博士

工作经历:
2016年9月-  今：华东师范大学化学系紫江青年学者，研究员，博导。
2013年8月-2016年8月:  纽约大学阿布达比分校博士后研究员.
2009年3月-2013年3月: 韩国釜山国立大学高分子专业研究员助理.
2008年8月-2009年3月: 韩国釜山国立大学高分子专业专职研究员.

具体研究领域：
刺激响应型高分子凝胶制备及应用性能研究 （柔性机器人，仿生传感）
高强度弹性水凝胶制备及应用性能研究 （柔性传感，仿生皮肤）
高分子水凝胶微流管开发及应用研究 （微流控，可控催化）
生物医用高分子凝胶合成与应用研究 （仿生皮肤，伤口敷料，药物传递，生物探针）


近五年以第一或通讯作者发表的论文列表：
29.Electrochemistry-Induced Improvements of Mechanical Strength, Self-Healing, and Interfacial Adhesion of
Hydrogels.Yan Miao, Mengda Xu, and Lidong Zhang* (通讯作者).Adv. Mater. 2021, 2102308.
28. Conductive cold-resistant and elastic hydrogel: A potential bionic skin for human-machine interaction control over artificial limbs.Yan Miao, Mengda Xu, Jiahui Yu,* Li-dong Zhang（通讯作者), 2021, Sensors and Actuators: B. Chemical. https://authors.elsevier.com/sd/article/S0925-4005(20)31263-6.
27. Waxy rice amylopectin towards stretchable elastic conductive hydrogel for human motion detection. Xiao-dong Song, Xia-xin Qiu, Xiaowen Huang, Ya-qing Tu, Qiu-hua Zhao* Ruyi Sun* and Lidong Zhang (通讯作者), 2021, New J. Chem., 45, 4210.
26.Magnetic Actuation of Hollow Swarming Spheres for Dynamic Catalysis. Shumin Liang, Yan Miao, Xiaoyan Zhu, Jiang Wei, Qing-Feng Zhan, Xinhua Huang, Lidong Zhang (通讯作者) . ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c21021.
25.Quantitative Insights into the Post-Crosslinking Effects on Physical-Performance Improvement and Surface-Cracking Healing of Hydrogel,Xiaxin Qiu, Yan Miao, Lidong Zhang (通讯作者),* J. Phys. Chem. Lett.2020, http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c02116.
24.Macromolecular Phase Transition-Driven Motility of Hollow Hydrogel Tubes. Qing Chen, Wei Huang, Qiuhua Zhao, Lidong Zhang（通讯作者), ACS Applied, Polymer, Materials, 2020, https://dx.doi.org/10.1021/acsapm.0c00609.
23.In-situ swelling-driven chemical sensing actuator.Fushun Wang, Baoguo Chen, Lei Wu, Qiuhua Zhao, Lidong.    Zhang（通讯作者)*. Cell Reports Physical Science, 2020, 1, 100011, 1-14 (Cell旗下子刊).
22.Humidity-Driven Soft Actuator Built up Layer-by-Layer and Theoretical Insight into Its Mechanism of Energy Conversion. Huiyan Tan, Xiunan Yu, Yaqing Tu, Lidong Zhang (通讯作者)*.J. Phys. Chem. Lett.2019, 10, 5542−5551
21.Microscopical hollow hydrogel springs, necklaces and ladders: a tubular microrobot as a potential vascular scavenger. Shumin Liang, Yaqing Tu, Qing Chen, Lidong Zhang (通讯作者) *.Mater. Horiz.2019,6, 2135
20.Photocrosslinking Patterning of Single-Layered Polymer Actuators for Controllable Motility and Automatic Devices. Jiang Wei, Xiaxin Qiu, Lidong Zhang (通讯作者)*.ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019,11, 16252
19. Controllable Kinematics of Soft Polymer Actuators Induced by Interfacial PatterningHuiyan Tan, Shumin Liang, Xiunan Yu,Xiaodong Song,Wei Huang,Lidong Zhang (通讯作者) *. J. Mater. Chem. C. 2019, 7, 5410 - 5417
18.Anti-freezing heat-resistant hollow hydrogel tubeYaqing Tu, Qing Chen, Shumin Liang, Xuechang Zhou, Wei Huang, Xinhua Huang, Lidong Zhang (通讯作者) *.ACS Appl. Mater. Interfaces,2019,11, 18746
17.Highly-stretchable tough polymer actuator driven by acetone vaporsYihui Yuan, Jun Yuan, Ting Zhang, Huijing Han, Wei Huang, Lidong Zhang (通讯作者) *.Macromolecular Materials and Engineering. 2019, 304, 1800501
16.Experimental Insight into Evolutionary Mechanism of Solid-to-Hollow Hydrogel. Qing Chen, Huiyan Tan, Yaqing Tu, Lidong Zhang (通讯作者)*.Chem. Commun. 2019, 55, 11470 - 11473
15.Pre-patterning and post-oxidation-crosslinking of Fe(0) particles for a humidity-sensing actuatorXiaxin Qiu,a Shumin Liang, Xinhua Huang, Lidong Zhang(通讯作者) *.Chem. Commun.2019, 55, 15049
14.Molecular Engineering of Supercapacitor Electrodes with Monodispersed N-Doped Carbon Nanoporous Spheres. Xinhua. Huang,* N. Wang, F. Li, X. Zhu, K. liao, V. Chan, Lidong. Zhang（通讯作者）*. New Journal of Chemistry.2019. 43, 15892
13. Yaqing Tu, Jun Yuan, Dan Lei, Huiyan Tan, Jiang Wei, Wei Huang and Lidong Zhang (通讯作者) *, TiO2-Pattern-Modulated Actuation of Agarose@CNT/Agarose Bilayer Induced by Light and Humidity. J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 8238–8243.
12. Yubing Xiong, Lidong Zhang (共一作者), Philipp Weis, Panče Naumov, and Si Wu. A Solar Actuator Based on Hydrogen-Bonded Azopolymers for Electricity Generation.J. Mater. Chem. A,2018, 6, 3361–3366.
11. Shumin Liang, Xiaxin Qiu, Jun Yuan, Wei Huang, Xuemin Du, Lidong Zhang (通讯作者) *, Multi-Responsive Kinematics and Robotics of Surface-Patterned Polymer Film. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 19123.
10. Qilong Zhao, Huanqing Cui, Juan Wang, Hongxu Chen, Yunlong Wang, Lidong Zhang (通讯作者) *, Xuemin Du, and Min Wang, Regulation Effects of Biomimetic Hybrid Scaffolds on Vascular Endothelium Remodeling. ACS Appl. Mater. Interfaces,2018, 10, 23583-23594.
9.Jiang Wei, Fushun Wang, Wei Huang, Lidong Zhang (通讯作者) *, Micropatterning of highly stretchable tough polymer actuators for multistage detection of acetone vapors. 2018, ACS Appl. Mater. Interfaces,2018, 10, 29161-29168.
8.Qing Chen, Shumin Liang, Xiaodong Song, Panče Naumov, Lidong Zhang (通讯作者) *, Hollow hydrogel networks for temperature-controlled water fluidics. Chem. Comm.2018, 54, 10304--10307.
7. Lidong Zhang (通讯作者) *, Panče Naumov, Xuemin Du, Zhigao Hu and Juan Wang. Vapomechanically Responsive Motion of Microchannel-Programmed Actuators. Adv. Mater.,2017, 29, 1702231.
6. Lidong Zhang (通讯作者) *, Yihui Yuan, Xiaxin Qiu, Ting Zhang, and Qing Chen. Marangoni Effect-Driven Motion of Miniature Robots and Generation of Electricity on Water. Langmuir, 2017, 33, 12609−12615.
5.Lidong Zhang (通讯作者) * Xiaxin Qiu, Yihui Yuan, Ting Zhang. Humidity- and Sunlight-Driven Motion of a Chemically Bonded Polymer Bilayer with Programmable Surface Patterns. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 41599−41606.
4. Lidong Zhang (第一作者), Israel Desta and Pance Naumov*. Synergistic action of thermoresponsive andhygroresponsive elements elicits rapid and directional response of a bilayer actuator. Chem Commun., 2016, 52, 5920-5923, 封面文章.
3. Lidong Zhang (第一作者), Stanislav Chizhik,Yunze Wen and Pance Naumov*. Directed Motility of Hygroresponsive Biomimetic Actuators. Adv. Funct. Mater., 2016, 26, 1040.
2. Lidong Zhang (第一作者), Haoran Liang, Jolly Jacob. Panče Naumov*. Photogated Humidity-Driven Motility. Nature Commun., 2015, 6:7429, 1-8.
1. Lidong Zhang (第一作者), Panče Naumov*. Light- and Humidity-Induced Motion of Acidochromic Film. Angew. Chem. In. Ed. 2015, 54, 8642-8647, VIP文章.

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水凝胶由于独特的物理、化学及生物功能特性，已在医学检测、电子皮肤、柔性机器人等领域展现出重要应用。然而，如何实现水凝胶多项物理及生物性能的快速提升仍是一大科学挑战。因此，迫切需要提出一种新型的功能化策略，为水凝胶的应用带来新的机遇。
近日，华东师范大学张利东课题组报道了一种简单通用的电化学功能化策略，不仅全面提升了水凝胶的力学、粘附及愈合性能，还可快速实现水凝胶表面图案化，赋予了凝胶图案化的传感模式。

图1.水凝胶合成及电化学实现水凝胶多项功能的大幅度提升策略

       如图一所示，电化学功能化策略以聚丙烯酰胺（PAAm）/κ-卡拉胶水凝胶材料为基底，以铁丝为电极，通过对水凝胶施加不高于3伏特的电压，即可达到水凝胶多项功能的优化。κ-卡拉胶在水溶液下易电离，其分子链上带负电荷的硫酸酯基团赋予水凝胶优良的导电性能，这为实现电化学功能化提供了理论基础。在水凝胶的两端施加电压，阳极发生氧化反应，生成的Fe3+被引入水凝胶基质中，与κ-卡拉胶双螺旋结构外侧的硫酸酯基团形成离子交联网络结构。同时，Fe3+和阴极生成的OH-产生离子电泳，即阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，在电泳的过程中生成的Fe(OH)3以氢键的形式连接κ-卡拉胶与PAAm网络，实现分子缠结。
        从宏观形态上看，离子电泳（Fe3+，OH–）导致的非均质的分子间相互作用，将水凝胶分为三个模块。阳极附近的区域主要通过Fe3+与κ-卡拉胶双螺旋结构外侧的硫酸酯基团形成离子键，促使相邻的κ-卡拉胶双螺旋结构发生交联，形成浅色低交联区域，命名为“L区域”。Fe3+形成的离子键和基于Fe(OH)3絮凝作用的氢键共存于中间区域，形成深色的高交联区域，即“H区域”。在阴极附近的区域没有物理或化学交联相互作用,命名为“N区域”。其中H区域表现出最为显着的物理性能提升。
        电化学反应在聚丙烯酰胺/κ-卡拉胶复合水凝胶内部引入了两种典型的分子间相互作用：其一是Fe3+与κ-卡拉胶链上硫酸酯基团的离子键相互作用。另一种分子间相互作用来自Fe(OH)3的絮凝作用，为构建离子交联的Fe3+和κ-卡拉胶网络与聚丙烯酰胺网络之间的分子间氢键相互作用提供了多重位点。水凝胶的力学性能因此得到大幅提升。与原始水凝胶相比，电化学功能化可将水凝胶断裂强度提高6.5倍，断裂伸长率提高2.3倍。
受到爬山虎强粘附的启发，基于相似的粘附机理，电化学功能化的水凝胶与基底之间也具有超强的粘附力。爬山虎有许多吸盘结构，由海绵状微孔和微管结构组成。微孔的主要功能是分泌和累积植物激素，微管的主要功能是运输植物激素。当吸盘与基底接触时，植物分泌物氧化消耗内部氧气，同时，由于绿色植物的光合作用，大量氮气被消耗。氧化反应和光合作用消耗大量气体，吸盘内的密闭空间形成负压从而加强了爬山虎吸盘与基底的粘附强度。与爬山虎的吸盘相似，电化学功能化水凝胶与玻璃板之间的粘附力也可以归因于类似于爬山虎的强粘附机制。当柔软的水凝胶与亲水性基材（载玻片）接触时，由于凝胶本身的粘性以及界面处的氢键相互作用，二者可相互粘合。但是，该粘合性较弱，水凝胶容易从基底上剥离。将电压施加到水凝胶的两端时，一系列电解反应可在水凝胶内部触发氧化反应（）消耗水凝胶与基质之间的氧气，增加了凝胶与基底之间的接触面积。再者，电化学功能化过程在“L区域”与“H区域”引入大量的氢键作用，增强了水凝胶在基质上的粘附作用。理论测试表明，水凝胶与玻璃基底之间的粘附能可提高至1400 J/m2，远高于肌腱，软骨与其他组织的粘合强度（800J/m2）。
       电化学功能化法也可以作为一种有效的凝胶愈合策略，使两片聚丙烯酰胺/κ-卡拉胶水凝胶愈合为完整结构。该愈合机制受到三个因素的支持：1）水凝胶自身具有一定的粘性，水凝胶样条经电化学功能化之前可以紧密接触；2）Fe3+和κ-卡拉胶在电场作用下发生电泳，二者间的离子键在样条接触部位产生新的离子交联网络；3）Fe(OH)3的絮凝作用促进了愈合位点处κ-卡拉胶与聚丙稀酰胺分子之间形成氢键，促进了分子缠结，愈合效率可达到100%。
        电化学功能化提供了一种高效且易于操作的方法来实现水凝胶的图案化修饰，并使不同模块对外部压力具有差异性的敏感，这赋予了水凝胶更复杂的传感系统。
         作者提出了两种电化学图案化策略。其一是通过掩模板与片状电极的组合实现复杂图案化的形成，如水凝胶表面上可形成华东师范大学英文缩写的 “ECNU”图案。其二则是通过设计针状电极的位置来创建图案化区域。根据电极的不同分布方式，可以创建包括六边形，五边形，四边形和三角形的图案形状。
        以上研究成果以“Electrochemistry-InducedImprovements of Mechanical Strength, Self-healing, and Interfacial Adhesion ofHydrogels”为题，发表在Advanced Materials上。张利东为论文通讯作者，研究生缪妍为论文第一作者。该研究工作得到国家及上海市自然科学基金的支持。详细内容请参考原文：https://doi.org/10.1002/adma.202102308.