研究方向

      在材料领域，结构设计存在着一个普遍的共性缺陷：只关注纳微尺度的孔隙、界面及纳米形貌，没有赋予材料宏观结构功能性，难以满足实际应用的综合需求。多孔结构材料是一类新型的多孔材料，不仅具有三维连通的纳米网络孔道结构，而且在宏观上具有一定的整体结构特征，赋予了材料特殊的功能及应用。如球形结构材料能够解决传统多孔材料强度差、耐磨性差等瓶颈问题，提升其在化工吸附、分离、催化等反应体系的应用潜力；纤维增强的多孔结构材料，充分发挥材料在航空航天领域的防隔热效能。此外，与微孔材料、中孔材料和大孔材料等单一孔结构材料不同，这类材料一般具有微孔、中孔和大孔等各层次纳米孔道相互协同效应，在能源、催化、吸附、分离等领域具有热质传递的优势。如何在保证具有实用性结构的同时，又要发现不同尺度下传质和传热的耦合效应产生的新现象和新性能，将是一项极具挑战性的工作。

     我们研究团队重点开展多孔结构材料的构筑与应用研究。运用化学工程原理、方法和研究手段，基于溶胶-凝胶的化学反应途径，从特定功能的溶胶单元的设计构筑、微相分离、单元结构的演化过程、外源物质（功能添加剂、纤维增强体等）和外场（剪切、能量场等）作用下复杂结构的构筑机理出发，综合运用对分子结构、分子组装、组装体间相互作用的调控，探寻新型多孔聚合物及碳结构材料微纳和宏观结构的协同构筑与综合优化，发展出多个尺度上调控多孔材料结构、协同各种相互作用的新方法与新原理。在此基础上，围绕多孔网络通道内的化学反应、传质与传热行为，开展宏观结构导向的热防护、电化学储能及环境催化等应用性能研究，建立分子结构、网络结构、主客体复合结构、宏观整体结构与材料应用性能之间的定性、定量关系，为高性能多孔结构材料的合成、加工和应用提供理论指导和技术支撑。