杨振忠
　
　

杨振忠

1968年5月出生，辽宁省开原人

锡伯族 清华大学 化学工程系 教授 博士生导师

教育背景

  • 1986.9-1991.7 清华大学化学工程系高分子材料与化工专业，本科
  • 1991.9-1994.7 吉林大学化学系高分子物理与化学专业，硕士
  • 1991.9-1997.7 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

  • 1997.8-1998.9 德国BASF公司高分子中心实验室，博士后
  • 1998.10-1999.4 中国科学院化学研究所，助理研究员
  • 1999.4-2003.4 中国科学院化学研究所，副研究员
  • 2003.4-2018.4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
  • 2013.3-2018.4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
  • 2018.4-至今 清华大学化学工程系，教授

学术兼职

  1. 中国化学会常务理事
  2. 中国化工学会常务理事
  3. 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
  4. 全国高分子专业委员会委员
  5. 《化学通报》副主编
  6. 《高分子学报》编委
  7. 《中国化学快报》（英文版）编委
  8. 《高分子科学》（英文版）编委
  9. 《Chemistry – An Asian Journal》编委
  10. 《SCIENCE CHINA Materials》编委
  11. 北京大学兼职教授
  12. 厦门大学客座教授
  13. 中国科学院大学岗位教授
  14. 中国科学技术大学兼职教授
  15. 哈尔滨工业大学客座教授
  16. 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
  17. 复旦大学聚合物分子工程教育部重点实验室学术委员
  18. 2012年 IUPAC World Polymer Congress （Virginia USA），Co-organizer
  19. 2015年  International Chemical Congress of Pacific Basin Societies （Honolulu USA）——Janus材料分会，Organizer

奖励及人才计划

  1. 2000年获“中央国家机关优秀青年”称号
  2. 2001年获中国化学会高分子物理创新论文奖
  3. 2003年获国家杰出青年科学基金（结题特优）
  4. 2003年获柳大纲优秀青年科学奖
  5. 2004年获中国科学院优秀研究生导师奖
  6. 2005年获中国化学会-BASF（巴斯夫公司）青年知识创新奖
  7. 2005年获中国科学院-Bayer（拜耳公司）启动基金奖
  8. 2005年获国家自然科学基金委-GM（通用汽车）科技成就奖
  9. 2009年获“新世纪百千万人才工程”国家级人选
  10. 2010年获政府特殊津贴
  11. 2012年获中国科学院优秀研究生导师奖
  12. 2013年国家自然科学奖二等奖（第一完成人）
  13. 2013年入选科技部中青年科技创新领军人才
  14. 2015年获中国化学会/赢创化学创新奖
  15. 2016年入选中组部万人计划科技创新领军人才

研究资助

  1. 纳米研究重大科学研究计划，2012CB933200，高效节能微纳结构材料体系研究，2012/01-2016/08，2800万元，已结题，主持（项目首席科学家）。
  2. 国家自然科学基金重点项目，51233007，Janus纳米复合材料可控制备与性能研究，2013/01-2017/12，295万元，已结题，主持。
  3. 横向课题，聚烯烃微孔膜制备及产业化开发，2010/05-2014/05，280万元，已结题，主持。
  4. 中科院重要方向项目，KGCX2-YW-236，节能相变储能材料及应用示范，2010/01-2011/12，200万元，已结题，主持。
  5. 国家自然科学基金重点项目，50733004，多层次结构复合微球材料，2008/01-2011/12，180万元，已结题（特优），主持。
  6. 国家自然科学基金国际重大合作与交流项目，20720102041，纳米结构高分子复合功能体系的可控制备和性能，2008/01-2011/12，96万元，已结题（特优），中方主持。
  7. 国家自然科学基金面上项目，50573083，高分子中空微球模板制备复合功能中空微球，2006/01-2008/12，30万元，已结题，主持。
  8. 中国科学院海外杰出青年学者基金，2004-1-9，纳米结构材料的可控制备及模板作用，2005/01-2007/12，40万元，已结题，中方主持。
  9. 国家杰出青年科学基金，50325313，多相多组份高分子材料，2004/01-2007/12，120万元，已结题（特优），主持。
  10. 中国科学院仪器研制项目，Y2005019，用于放量制备功能粉体的联合装置2006/01-2007/12，120万元，已结题，主持。
  11. 国家自然科学基金杰出青年基金B，20128004，高分子化学，2002/01-2004/12，40万元，已结题，中方主持。

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.

研究方向：

高分子多尺度多功能复合方法学及其基本问题研究

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。

具体研究方向如下：

1．复合中空微球

中空微球结合空腔和特定的壳组成，有着广泛实际应用，其微结构控制和规模化制备方法学是关键。我们发展了规模化制备中空微球的普适性新方法，首次提出了模板合成技术结合高分子凝胶软物质诱导功能物质定位生长新概念（Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 1943; Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 949），充分利用凝胶可渗透性和容易与功能物质复合等特点，制备了壳层厚度与腔体尺寸可连续调节的中空微球，系统研究了高分子凝胶诱导功能物质定位生长的物理与化学问题，指出如催化、络合、静电吸附和离子交换等多重作用决定空间精确定位的生长过程机制，在国际上具有重要影响，已成为广泛使用的方法。该工作的创新性得到了国际材料学家Archer教授的高度认同（Adv. Mater. 2008, 20, 3987）：首次利用高分子凝胶特性制备复合功能中空微球的新概念。上述概念进一步从单个胶体颗粒拓展到三维阵列。相关工作以封面文章发表（Macromol. Mater. Eng. 2002, 287, 627）。以多孔中空高分子微球为模板，通过控制物质生长的位点，制备系列新型结构复合微球，同步实现了物质的空间分布和形态精确控制（如单层/双层，表面微结构等）（Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6727; Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1523）。该方法具有普适性，高分子凝胶种类/微环境可调，保证其可与宽泛组成的功能物质进行复合，中空球的组成可在更宽范围内调节，为材料微结构控制和诱导优先生长复合功能物质奠定了基础。

2．相变储能微胶囊

相变材料在窄温度区域发生相变，吸收或释放大量相变潜热，在储能、隔热、智能控温等领域具有重要应用价值。相变材料发生固液相变时，易引起流动、挥发和迁移，严重影响了其潜在应用。对相变材料进行微胶囊化是解决该问题基本途径。基于凝胶诱导物质优先生长和聚合诱导相分离的原理，利用乳液聚合技术，建立了批量制备相变微胶囊的方法，壳体材料组成与微胶囊尺寸可调，所制得微胶囊具有焓值保有率高、环保、热稳定性好等特点，制备方法简单、高效，并已实现中试生产。并对于微胶囊进行改性，改善与基体材料的界面相容性、改善相变材料的热输运效率。与北新建材公司合作，成功实现相变微胶囊与石膏板的复合，并建造了样板房，连续四年的实测数据显示在春夏秋冬四季中，相变样板房都具有温度波动小、舒适度高、显著节能特点。部分产品已在重要领域中得到实际应用。

3．阻燃防火微胶囊

 

泡沫保温材料在建筑物外墙保温中具有广泛的应用，但其广泛使用带来的一个重要隐患就是消防安全问题。通用阻燃剂在实际使用过程中常常存在诸多问题，例如阻燃剂易吸水失效、与聚合物基体相容性不好、影响聚合物发泡、降低材料机械性能、小分子阻燃剂扩散失效等。阻燃剂微胶囊化是行之有效方法。囊壁隔离阻燃剂与外界环境接触，提高阻燃剂耐久性，改善阻燃效果。我们将高效液体阻燃剂通过包覆形成微胶囊粉末，改善阻燃剂与聚合物材料相容性，减少对复合材料机械性能的不利影响，使用更方便，应用更广泛。微胶囊材料表面进一步改性，以适应不同环境。该阻燃剂为适应不同的应用的防火提供了新思路。

4．Janus复合材料

古罗马神Janus的头部具有双面结构，分别朝向过去和未来，与中国的阴阳概念类似，体现了事物的辩证统一。1991年，de Gennes在诺贝尔颁奖演讲中，首次借用Janus一词描述同一颗粒两面具有不同化学组成或性质，并预测Janus颗粒类似双亲性分子可在液/液界面自组装具有明确指向，颗粒间的缝隙为物质在两相间传输提供了通道。de Gennes充满启发性的演说引发了Janus颗粒的研究热潮。

Janus材料是物质空间分区和功能集成的典范。进一步将控制复合结构与功能分区拓展到组成和性质分区概念，发展合成不对称的Janus颗粒基本方法，系统研究其性质，为实际应用奠定基础。利用单分散二氧化硅在Pickering乳液油水界面分区特性，结合双相原子转移自由基聚合，制备了有机/无机复合Janus球形胶体，解决了颗粒在液体界面转动难题（Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3973）。发展了Pickering乳液界面颗粒选区刻蚀并复合方法，制备组成和结构可控的非球形Janus胶体（Chem. Commun. 2009, 3871）。进一步发展了乳液种子聚合诱导相分离方法并结合我们发展的凝胶复合功能物质技术，首次批量制备了组成严格分区的亚微米两亲性Janus胶体颗粒（Chem. Commun. 2010, 46, 4610; Macromolecules 2010, 43, 5114; 2011, 44, 3787）。首创性得到了充分肯定（Prog. Polym. Sci. 2012, 37, 445）。

发展了利用界面双亲性环境，诱导溶胶-凝胶在其界面自组装制备Janus中空球方法，Janus中空球作为容器能选择性地在空腔内装载物质，为中空微球在油水分离，催化和可控装载释放等方面应用提供了新途径（Chem. Commun. 2011, 47, 1231）。进一步选区复合高分子并控制微结构，制备了聚合物复合的多孔Janus中空球（Polymer 2012, 53, 3712；Macromolecules 2013, 46, 4126）。在空腔内装载功能性纳米颗粒，如具有光催化作用的二氧化钛纳米颗粒，实现了有机染料的富积和催化降解（Chem. Commun.2013, 49, 6161）。将上述Janus中空球磨碎得到Janus纳米片材料，作为颗粒乳化剂，能高效稳定流体，甚至可在空气中获得稳定的“干液滴（dry droplets）”（Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2379）。选择生长复合物质如Fe3O4赋予其功能性如乳液液滴的磁操纵及颗粒乳化剂的磁回收。上述特性在油水分离和强化采油等领域中具有重要意义。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”。相关研究结果发表后，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，实现Janus片表面不同化学分区向功能分区转化，赋予Janus片外场（磁、光、离子、温度、pH等）响应和操控性能（Macromolecules 2012, 45, 1460；Macromolecules 2013, 46, 2754；Chem. Commun. 2014, 50, 5706）, 为赋予Janus片外场操控和生物识别奠定了基础。研究了材料表面微结构对浸润性的影响，利用嵌段聚合物自组装特性，制备了形状规则、均一的盘状Janus材料 （Adv. Mater. 2014, 26, 4469；Macromolecules 2013, 46, 7107；Macromolecules 2014, 47, 3701）。基于以上Janus材料研究，受邀为Advance Materials撰写综述（Adv. Mater. 2014, 26, 6944）。

5．介孔复合膜

高分子链与聚集态结构的控制为制备有机-无机复合体系的物质复合与微结构控制提供了物质基础和理论依据。以嵌段共聚物超分子结构为模板，与无机物复合得到系列有序纳米孔材料，选用不同硅源物质，控制纳米孔材料骨架与孔表面的组成与化学性质。首次以多孔氧化铝膜为模板，结合二氧化硅的溶胶/凝胶和嵌段共聚物的共组装过程，制备了有机高分子/无机复合纳米有序结构膜材料和相应的一维材料和阵列体系 （Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4201）。改变模板润湿性控制聚合物在受限空间的组装行为，获得了传统方法无法制备的新型特殊纳米结构。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）中对工作的首创性高度认同，认为 “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）。相关研究工作应邀撰写综述（Chem. Commun.2009, 2270）。

6．复合多孔膜

动力电池隔膜是关键组件，约占电池总成本的30 %。电池隔膜在电池过热时，通过闭孔功能阻隔电池中的电流传导，实现电池的安全保护。中国科学院化学研究所从“七五”开始就致力于高性能多孔隔膜的研制及其中的关键物理化学问题研究，提出了双向拉伸制备聚丙烯多孔（PP）隔膜的新技术，但单层结构无法满足动力电池高温闭孔保持膜完整性的需要。我们提出界面增强在PP膜基础上复合耐热涂层提高隔膜热稳定性，实现了复合隔膜的中试生产。复合膜具有多层结构，中间层高温闭孔，涂层保证隔膜完整性。与PP原膜相比，复合膜具有优异耐高温和高温闭孔特性：经180度高温处理，PP膜破裂；复合多孔膜保持完整，变得透明（表明膜已闭孔）。复合膜生产工艺能够满足电池组装线，可放量制备。充放电500次循环电池容量保持90%以上，通过过充、短路、穿刺等安全检测。对比单层PP膜，在多项测试中爆炸、冒烟。

7．纳米纤维

聚合物纳米纤维材料比表面积高、长径比高、结构组成可调，在很多方面如有机溶剂吸附、高效离子交换、水处理等方面都有潜在应用价值。自组装和静电纺丝等方法成本高，产量有限，产品耐溶剂、耐热、机械性能差，聚合物纳米纤维材料应用受到限制。我们合成了高交联的聚合物纳米纤维材料，直径在40-150 nm可控。纳米纤维可加工成多孔无纺布和块体材料，能高效吸附有机溶剂，通过挤压实现富集回收和吸附材料循环使用。对有机溶剂具有广谱性，有望在污水深度处理方面具有重大价值。 油田污水经过处理，水中原油含量小于10 ppm。针对难以分离的油水乳液和农药乳液，纳米纤维可通过过滤方法实现油溶性物质吸附分离，净化水体。尤其对于水溶性有机染料污水处理尤为有效。复合改性，有望在金属离子深度处理方面实现应用。

8．药物制剂

高分子药物载体的安全性和特异性是人们长期关注问题。针对肿瘤、脑卒中等治疗需求，我们设计对上述病变组织具有响应性的动态化学结构，制备了多种抗肿瘤药物和溶栓蛋白药物的高分子药物载体，实现利用化学信号和生物识别的协同作用提高载体特异性；进一步调控载体微结构、表面组成等，控制药物输送的动力学过程，满足不同的给药途径。制备了在固态肿瘤组织内具有增强内化效应的多功能聚合物载体，研究了不同剂型阿霉素/紫杉醇联合化疗对肿瘤动物模型中位生存期的影响；合成了超声响应和pH响应的尿激酶/高分子药物制剂，实现通过外场和内源性pH改变等控制蛋白药物的分布和活性，在降低蛋白药物神经毒性的同时保护血脑屏障，提高蛋白药物生物利用度并减少副作用。


　

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