AMR Account｜浙江大学柏浩教授团队：冰模板技术制备仿生多孔材料

近日，浙江大学柏浩教授团队的AMR述评文章“Ice-Templated Fabrication of Porous Materials with Bioinspired Architecture and Functionality”在线发表，总结了应用冰模板技术制备仿生多功能多孔材料的最新进展、机遇和挑战，期望能为未来仿生新材料的设计与制备提供有效指导。

关键词：天然多孔材料，冰模板法，热管理，液体输运，力学性能

模仿天然材料结构与功能，利用冰模板技术制备新型多孔材料。

文章内容简介

天然材料，如动物毛发，木材，骨头等，通过将多种组分构筑成复杂有序结构从而实现了轻质、高强、绝热、减震等诸多优异的性能。受生物材料启发，在合成材料中构筑复杂多级结构实现具有上述优异性能的仿生新材料，对于航空航天、节能建筑、生物医用材料等领域都具有重要意义。在众多制备多孔材料的方法中，冰模板技术因其具有结构可控、绿色环保、可大规模制备等优势而受到广泛的关注。本篇述评文章基于本课题组的工作，总结了应用冰模板技术制备仿生多功能多孔材料的最新进展，主要包括三个方面：（1）探究天然材料性能与其多尺度结构之间的关系；（2）基于结构调控导向，开发了新的冰模板技术，包括双向冷冻、表面诱导冷冻、冷冻纺丝、乳液冰模板技术等；（3）制备了具有仿生结构与功能的新型多孔材料，包括高效保暖热隐身纤维材料、高效液体传输多孔材料、力学增强增韧复合材料等。最后，本文提出了冰模板技术制备仿生多孔材料的机遇和挑战，这都将为未来仿生新材料的设计与制备提供有效指导。

NO.1

AMR：请您和大家分享一下选择该研究领域的初心。

柏浩教授：

新材料的设计与开发是材料科学发展永恒不变的主题。天然材料经过亿万年的进化形成了独特的结构，实现了优异的性能，这为新材料的开发提供了宝贵的思路和灵感。向大自然学习，凝练仿生原理并通过新技术将其应用于高性能新材料的设计和制备中，将为社会可持续发展带来诸多机遇。

NO.2

AMR：请问您觉得这个领域目前可能出现哪些研究机会？

柏浩教授：

近些年，尽管冰模板技术已经发展得日渐成熟，但无论是材料的制备工艺还是冰晶生长过程的机理都还有待探索和完善。首先，在利用冰模板技术制备新材料的过程中，冷冻干燥依旧是一道耗能的工序，若能用室温常压干燥替代减压干燥将会拓宽冰模板技术的实际应用；其次，现在对于冰模板技术中冰晶生长的探索基本仅限于无机胶体颗粒的体系，而对于高分子溶液体系中冰晶生长过程和冰晶与组装基元相互作用的探究将为利用冰模板技术制备多功能仿生结构材料提供有效指导。

作者团队简介

浙江大学

化学工程与生物工程学院

博士研究生 李萌

李萌，2018年毕业于山东大学，获学士学位。于2018年加入浙江大学化学工程与生物工程学院柏浩课题组攻读博士学位。主要研究方向为冰模板技术的开发及具有仿生多尺度结构的多功能材料的制备。

浙江大学

化学工程与生物工程学院

博士研究生 戴暄耕

浙江大学

化学工程与生物工程学院

教授 柏浩

柏浩，浙江大学化学工程与生物工程学院长聘教授、博士生导师。2006年毕业于浙江大学高分子科学与工程学系，获高分子专业学士学位。2012年于中国科学院国家纳米科学中心获物理化学专业博士学位，师从江雷院士。2015年于美国Lawrence Berkeley国家实验室完成博士后研究（师从Antoni Tomsia教授），随后加入浙江大学化学工程与生物工程学院。主要研究兴趣为具有多尺度结构的多功能智能材料及系统的仿生工程，包括仿生多孔材料、复合材料、多功能聚合物、纤维、表面浸润、组织工程等方向。

扫码阅读柏浩教授团队的精彩Account文章：

Ice-Templated Fabrication of Porous Materials with Bioinspired Architecture and Functionality

Meng Li, Xuangeng Dai, Weiwei Gao, and Hao Bai*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.2c00169

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