课题组简介 课题组简介

回到完整页面

杨振忠

1968年5月出生，辽宁省开原人，锡伯族
研究员，博士生导师   中国科学院化学研究所
实验室主任  中国科学院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室 

教育背景

1986.09-1991.07  清华大学化学工程系高分子材料与化工专业，本科
1991.09-1994.07  吉林大学化学系高分子物理与化学专业，硕士
1994.09-1997.07  中国科学院化学研究所高分子化学与物理专业，博士

工作经历

1997.08-1998.09  德国BASF公司高分子中心实验室，博士后
1998.10-1999.04  中国科学院化学研究所，助理研究员
1999.04-2003.04  中国科学院化学研究所，副研究员
2003.04-至今   中国科学院化学研究所，研究员，博士生导师
2008-2012      中国科学院化学研究所，副所长
2013.03-至今   中国科学院化学研究所，高分子物理与化学国家重点实验室主任

学术兼职

中国化学会秘书长（第28届）
中国化学会常务理事
中国化工学会常务理事
国家自然科学基金委工程与材料科学部专家咨询委员会委员
全国高分子专业委员会委员
《高分子学报》副主编
《化学通报》副主编
《中国化学快报》（英文版）编委
《高分子科学》（英文版）编委
《Chemistry –An Asian Journal》编委
《SCIENCE CHINA Materials》编委
北京大学兼职教授
厦门大学客座教授
中国科学院大学兼职教授
哈尔滨工业大学客座教授
浙江大学高分子合成与功能构造教育部重点实验室学术委员
2012年 IUPAC World Polymer Congress （Virginia USA），Co-organizer
2015年 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies（Honolulu USA）——Janus材料分会，Organizer

奖励及人才计划

2000年 中央国家机关优秀青年
2001年 中国化学会高分子物理创新论文奖
2003年 国家杰出青年科学基金（结题特优）
2003年 柳大纲优秀青年科技奖
2004年 中国科学院优秀研究生导师奖
2005年 中国化学会(CCS)-巴斯夫（BASF）青年知识创新奖
2005年 中国科学院拜耳启动基金奖
2005年 GM中国科技成就奖
2009年 新世纪百千万人才工程国家级人选
2010年 政府特殊津贴
2012年 中国科学院优秀研究生指导教师奖
2013年 国家自然科学二等奖（化学学科，第一完成人）
2016年 第三届中国化学会-赢创化学创新奖
2016年 入选国家万人计划领军人才
研究资助

1.纳米研究重大科学研究计划（No.2012CB933200），高效节能微纳结构材料体系研究，2012/01-2016/08，首席科学家。
2.国家自然科学基金重点项目（No.51233007），Janus纳米复合材料可控制备与性能研究，2013/01-2017/12，主持。
3.横向课题，聚烯烃微孔膜制备及产业化开发，2010/05-2014/05，主持。
4.中科院重要方向项目（No.KGCX2-YW-236），节能相变储能材料及应用示范，2010/01-2011/12，主持。
5.国家自然科学基金重点项目（No.50733004），多层次结构复合微球材料，2008/01-2011/12，主持。
6.国家自然科学基金国际重大合作与交流项目（No.20720102041），纳米结构高分子复合功能体系的可控制备和性能，2008/01-2011/12，中方主持。
7.国家自然科学基金面上项目（No.50573083），高分子中空微球模板制备复合功能中空微球，2006/01-2008/12，主持。
8.中国科学院海外杰出青年学者基金（No.2004-1-9），纳米结构材料的可控制备及模板作用，2005/01-2007/12，中方主持。
9.国家杰出青年科学基金（No.50325313），多相多组份高分子材料，2004/01-2007/12，主持。
10.中国科学院仪器研制项目（No.Y2005019），用于放量制备功能粉体的联合装置2006/01-2007/12，主持。
11.国家自然科学基金杰出青年基金B（No.20128004），高分子化学，2002/01-2004/12，中方主持。
 

研究领域

 高分子复合功能体系制备方法学及其物理与化学问题

 

 

高分子多尺度多功能复合是高分子科学的重要问题，决定了体系高性能、多功能程度。发展微尺度加工制备方法学，控制体系形态、组分空间分布及多尺度微结构，实现体系的高性能及智能化。自2000年起，我们面向复杂结构复合颗粒和纳米孔复合膜两种典型复合材料形态，发展了模板合成微加工制备方法，控制宏观形态；通过软物质（高分子凝胶和嵌段共聚物）与其他物质的特殊作用，诱导其定位生长，精确调控多组份多尺度空间分布，系统研究了其物理与化学基本问题。近期，聚焦于Janus功能复合体系合成方法学及界面操控的基本过程，在新材料、能源环境及生物医用方面寻求新策略。主要学术贡献如下：

1. 高分子复合中空微球

高分子复合中空微球是一类典型形态的高分子功能复合体，在新材料、能源、催化、生物仿生等领域具有重要应用。围绕组分空间位点分布及微结构调控原理及方法学展开系统研究。首次提出了高分子凝胶微球模板功能复合制备中空微球新方法，并揭示了其物理与化学机制。以核/壳结构凝胶微球为模板，基于凝胶可渗透性和易复合等特性，提出高分子凝胶与功能物质特殊作用实现诱导定位优先生长新思路，解决了中空微球空腔尺寸和壳层厚度连续调控难题，揭示了优先生长的物理与化学机制（催化、静电作用和离子交换等），成为制备复合中空微球广泛使用方法之一。电场控制凝胶的结构涨落并已快速溶胶/凝胶固定，发展了构造纳米孔通道的简单方法（图1）。控制凝胶空间位点分布，控制高分子复合中空微球的微结构和组成空间位点分布（如单层/双层，表面微突等），实现了组份/功能分区（图2）。进一步发展制备高分子凝胶贯穿网络中空微球普适方法，利用诱导优先生长基本思路，衍生其他中空结构，组成在无机/氧化物/金属/碳等调控。应邀在Adv. Mater.发表综述文章。 

a)     b)

图1. a) 二氧化钛/磺化聚苯乙烯中空多孔微球；b) 聚苯胺/二氧化硅复合中空微球。

a)     b)

图2. a) 表面微突结构二氧化钛/聚苯乙烯中空微球；b) 双层结构复合中空微球。 

2. 功能性微胶囊

基础推动应用，利用高分子凝胶诱导物质优先生长的基本思路，建立了物质包覆制备微胶囊的高效方法（如相变储能、阻燃防火）。相变储能微胶囊焓值保有率高、壳层导热性能可调、环保、热循环稳定性好，制备方法简单、高效，适用面广，已实现中试生产。与北新建材公司合作，生产相变储能复合石膏板，建造样板房（图3a）。实测数据显示：在一年四季中，相变样板房室内温度波动小、舒适、节能显著（图3b）。连续五年节能显著效果稳定。部分产品已在隔热保温重要领域中得到实际应用。发展了阻燃剂微胶囊化基本方法，解决了其与基体界面相容性，使用方便，为适应不同应用领域阻燃防火提供了新思路（图4）。

a)     b)

图3. a) 相变储能微胶囊样板房；b) 夏季室内温度调节效果。

图4. 某类高分子泡沫（左）和与阻燃防火微胶囊复合后（右）燃烧对比。 

3. Janus复合体系及界面调控

Janus材料表面具有两个不同化学组成或性质分区，是物质空间分区和功能集成的典范。发展合成不对称Janus颗粒方法学，控制组成/尺寸/形状，系统研究其性质及界面调控行部分产品实现了中试生产，为实际应用奠定了基础（图5）。发展了乳液种子聚合诱导相分离方法，并结合凝胶复合功能物质思路，首次批量制备了组成严格分区的两亲性亚微米Janus胶体颗粒，为实际应用奠定了基础。发展了Janus界面材料化制备Janus中空球和纳米片简单高效方法，为油水分离，催化和可控装载释放提供了新思路。审稿人认为"该方法简单、易于批量制备，是一类文献几乎没有报道的新材料"。相关研究被Nature China和NPG Asia Materials作为Research Highlight给予了高度评价。选区复合聚合物，赋予Janus片外场（磁、光、离子、温度、pH等）响应性能,为Janus片外场操控和生物识别奠定了基础。应邀在Adv.Mater.发表综述文章。近期，聚焦一类全新的有机/无机杂化功能体系，其胶体特征尺寸与高分子链尺度比拟，首次提出Janus Colloidal Block Copolymer全新概念，实现嵌段聚合物的双亲/组装特性与纳米颗粒功能性的系统集成，将在组装结构，界面操控，和生物诊断及操控等方面带来新机遇。

图5. Janus复合体系。

4. 有机/无机有序纳米结构及介孔复合膜

嵌段共聚高分子超分子结构与无机物的溶胶/凝胶结合，制备有机/无机复合体系及介孔结构。选用不同的前驱体，控制纳米孔材料的骨架组成和孔表面的化学性质。首次以多孔氧化铝膜为模板，结合二氧化硅溶胶/凝胶和嵌段共聚物共组装，制备了高分子/无机复合纳米有序结构膜材料和相应介孔材料阵列体系（图6），解决了宏观形态和孔通道取向难以控制难题。调控模板孔表面润湿性，控制聚合物在受限空间的共组装行为，获得了传统方法无法制备的新型特殊纳米结构。审稿人认为"是一种意义重大的制备介观有序材料的新方法"和"概念性的重要思想"。美国工程院士，纳米孔材料的开创人之一Brinker教授在其综述（Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2006, 11, 126）中认为该工作"首次指明了氧化铝孔道受限效应影响组装结构取向排列的研究方向，一年后，Stucky等基于同样思路报道了更小空间内获得崭新的超分子结构（Nature Mater. 2004, 3, 816）；日本科学家报道了该复合膜用于纳米尺度分离纯化（Nature Mater. 2004, 3, 337）"。首创性也得到了著名材料学家Bein教授高度认可（Adv. Mater. 2011, 23, 2395）。该工作有助于进一步理解介观尺度受限空间的组装过程，为复合体系微纳结构设计提供了新思路。进一步拓展制备了柔性透明的高分子/无机介孔复合膜材料，为大规模应用奠定了基础。应邀在Chem. Commun.发表综述文章。

a)     b)

图6. a) 介孔二氧化硅管；b) 介孔二氧化硅纤维阵列。

5. 其他研究

发展了快速高效制备高交联度聚合物纳米纤维的方法，纤维微结构、尺寸、组成/功能可调（图7a）。是一类高效广谱的溶剂凝胶因子，用于油水体系的分离；将在高效阻尼和隔热方面具有重要意义。

发展了对肿瘤细胞环境pH敏感动态化学键结构，制备了胶束、可注射凝胶等肿瘤治疗制剂，提高化疗药物输送的特异性（图7b）。针对脑卒中形成血栓的局部环境，制备了基于尿激酶的高分子/蛋白复合纳米体系，用于超声介导下的溶栓治疗，提高药物的生物利用度，降低溶栓后出血并发症的发生。

a)    b)

图7. a) 聚合物纳米纤维；b) 肿瘤细胞外环境响应。

 

代表性论文

  1. F. X. Liang, C. L. Zhang, Z. Z. Yang*, "Rational design and synthesis of Janus composites", Adv. Mater. 2014, 26, 6944.（综述）
  2. R. H. Deng, F. X. Liang*, P. Zhou, X. Z. Qu, C. L. Zhang, Q. Wang, J. L. Li, J. T. Zhu*, Z. Z. Yang*, "Janus nanodisc of diblock copolymers", Adv. Mater. 2014, 26, 4469.
  3. F. X. Liang, K. Shen, X. Z. Qu, C. L. Zhang, Q. Wang, J. L. Li, J. G. Liu, Z. Z. Yang*, "Inorganic Janus nanosheets", Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2379.
  4. B. Liu, W. Wei, X. Z. Qu, Z. Z. Yang*, "Janus colloid formed by biphasic grafting at a Pickering emulsion interface", Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3973.
  5. W. Wei，Z. Z. Yang*, "Template synthesis of hierarchically structured composites", Adv. Mater. 2008, 20, 2965. （综述）
  6. M. Yang, J. Ma, C. L. Zhang, Y. F. Lu*, Z. Z. Yang*, "General synthetic route toward functional hollow spheres with double-shelled structures", Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6727.
  7. H. S. Peng, J. Tang, J. B. Pang, D. Y. Chen, L. Yang, H. S. Ashbaugh, C. J. Brinker, Z. Z. Yang*, Y. F. Lu*, "Polydiacetylene/silica nanocomposites with tunable mesostructure and thermochromatism from diacetylenic assembling molecules", J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12782.
  8. D. Wang, H. Luo, R. Kou, M. P. Gil, S. Xiao, V. O. Golub,Z. Z. Yang*, C. J. Brinker, Y. Lu*, "A general approach to macroscopic hierarchical 3D nanowire networks", Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6169.
  9. J. B. Pang, X. Li, D. H. Wang, Z. W. Wu, V. T. John, Z. Z. Yang*, Y. F. Lu*, "Silica templated continuous mesoporous carbon films by a spin-coating technique", Adv. Mater. 2004, 16, 884.
  10. Z. L. Yang, Z. W. Niu, X. Y. Cao, Z. Z. Yang*, Y. F. Lu*, Z. B. Hu, C. C. Han, "Template synthesis of uniform one dimensional mesostructured silica materials and their arrays in anodic alumina membranes", Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4201.
  11. L. Feng, Z. L. Yang, J. Zhai, Y. L. Song, B. Q. Lin, Y. M. Ma, Z. Z. Yang*, L. Jiang*, D. B. Zhu, "Superhydrophobicity of nanostructured carbon films in a wide range of pH values", Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4217.
  12. Z. Z. Yang*, Z. W. Niu, Y. F. Lu*, Z. B. Hu, C. C. Han, "Templated synthesis of inorganic hollow spheres with tunable cavity size onto core/shell gel particles", Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 1943.
  13. R. H. Deng, F. X. Liang, W. K. Li, Z. Z. Yang*, J. T. Zhu*, "Reversible transformation of nanostructured polymer particles", Macromolecules 2013, 46, 7012.
  14. Y. Chen, H. L. Yang, C. L. Zhang, Q. Wang, X. Z. Qu, J. L. Li, F. X. Liang*, Z. Z. Yang*, "Janus cages of bilayered polymer-inorganic composites", Macromolecules 2013, 46, 4126.
  15. C. Tang, C. L. Zhang*, Y. J. Sun, F. X. Liang, Q. Wang, J. L. Li, X. Z. Qu, Z. Z. Yang*, "Janus anisotropic hybrid particles with tunable size from patchy composite spheres", Macromolecules 2013, 46, 188.
  16. H. L. Yang, F. X. Liang*, X. Wang, Y. Chen, C. L. Zhang, Q. Wang, X. Z. Qu, J. L. Li, D. C. Wu, Z. Z. Yang*, "Responsive Janus composite nanosheets", Macromolecules 2013, 46, 2754.
  17. Y. Chen, F. X. Liang*, H. L. Yang, C. L. Zhang, Q. Wang, X. Z. Qu, J. L. Li, Y. L. Cai*, D. Qiu, Z. Z. Yang*, "Janus nanosheets of polymer-inorganic layered composites", Macromolecules 2012, 45, 1460.
  18. B. Liu, J. G. Liu, F. X. Liang, Q. Wang, C. L. Zhang, X. Z. Qu, J. L. Li, D. Qiu, Z. Z. Yang*, "Robust anisotropic composite particles with tunable Janus balance", Macromolecules 2012, 45, 5176.
  19. Y. H. Wang, C. L. Zhang*, C. Tang, J. Li, K. Shen, J. G. Liu, X. Z. Qu, J. L. Li, Q. Wang, Z. Z. Yang*, "Emulsion interfacial synthesis of asymmetric Janus particles", Macromolecules 2011, 44, 3787.
  20. C. Tang, C. L. Zhang*, J. G. Liu, X. Z. Qu, J. L. Li, Z. Z. Yang*, "Large scale synthesis of Janus submicrometer sized colloids by seeded emulsion polymerization", Macromolecules 2010, 43, 5114.