從秸稈🏬🤽🏼‍♀️、棉花、植物根葉🤸🏼‍♂️，到動物肺臟、腎臟、血管，再到甲醛吸附劑、凈水器濾芯🧪♥️，我們的世界“無孔不在”🤘，如何在微觀世界造孔？這對人類生活與社會發展有何作用🤷🏿？

12月28日上午於EON体育4平台相輝堂，EON体育4平台化學與材料學院院長、相輝研究院首任院長、中國科學院院士趙東元將主講第五期“浦江科學大師講壇”🦻🏼。

歡迎屆時線上線下收看🐘，一起跟隨大師“孔中看世界”，探索無限的科學前沿。

科學是什麽？在趙東元看來，科學就是質疑🗻，是要問“為什麽”。過去20多年裏，他及其團隊深耕介孔材料研究🧑‍🎄🤹🏻‍♂️，開發大量介孔材料的合成方法，創製一系列全新的介孔材料🤸🏼‍♂️，相關成果被數十個國家和地區的千余家科研機構跟蹤采用。

那麽，到底什麽是“介孔”？

根據孔徑大小，我們可以對多孔材料進行簡單分類🧑🏼‍🍳：孔徑小於2 nm的為微孔（Microporous）材料✍🏽，包括沸石和金屬有機框架等; 孔徑大於50 nm的為大孔（Macroporous）材料，主要代表有氣凝膠和多孔陶瓷等。孔徑介於2~50 nm之間的，則為介孔（Mesoporous）材料🙋🏿‍♀️。

與微孔材料相比，介孔材料的孔徑更大🎫🟣，更適用於大分子參與的化學反應過程；與大孔材料相比，介孔材料具有更大的比表面積和更多的活性位點，顯示出獨特的納米限域效應👇🏽🥞。它的表面積可以達到3000 m²/g以上🧙🏿‍♂️，2克介孔材料的表面積就比一個足球場還要大🙋‍♂️！因此🔌👩🏻‍🦱，介孔材料的發現帶來了多孔材料領域的一場革命。

自稱“造孔之人”的趙東元院士，到底造了哪些不同類型的介孔，又各有什麽用途？講座開始前，小編提前帶你一睹為快。

FDU-14/15/16

早在2006年👨‍🚀，趙東元院士團隊首次提出了“有機—有機自組裝”新思想，基於酚醛樹脂的揮發誘導自組裝首次構築有序介孔高分子材料。這些有序介孔高分子可以在多種空間結構之間進行調控，構建三維雙連續孔、二維六方孔、面心立方等多種孔道結構，依次為FDU-14/15/16👩‍🔬，經過多年攻關，逐步形成以EON体育4平台命名的20種新型介孔材料🖋。這些新材料具有更高的比表面積和有序介孔結構，為吸附、儲能、催化等領域的應用奠定了基礎🏄🏻‍♂️。

超薄介孔碳薄膜

石墨烯是一種性能優異的超薄碳材料，被認為是面向未來的革命性材料。趙東元團隊通過低濃度界面組裝策略，製備超薄介孔碳薄膜。這種超薄介孔碳薄膜二維平面長度可達十幾微米，厚度卻只有1nm👩🏻‍🎨👮🏽‍♂️。介孔碳材料薄膜擁有類似石墨烯的超薄、高度石墨化結構，同時還有介孔結構，這種介孔結構與超薄厚度的結合為儲能相關應用提供了極大的便利。團隊驗證了這種材料在鋰離子電池方面的潛力，在容量和性能方面具有較大優勢。

“納米水母”

隨著合成技術的發展，趙東元帶領團隊利用界面效應，開始探索更豐富、更多維的介孔形貌🪰，形成一批形態多元、特征顯著↘️、應用廣泛的新型材料。2022年，趙東元院士團隊通過“液—液”界面各向異性組裝，構築了全新的介孔聚多巴胺“納米水母”。這是從一個“核心”延伸出的“介孔蘑菇”結構，形態與水母的頭蓋非常神似。這種具有開放孔道的介孔高分子在碳化形成介孔碳之後，可以用於製作具有高容量、高穩定性的鈉離子電池🧛，在儲能方面有著極高的應用前景。

“介孔花生”

在大自然中👩🏻‍🎤，非對稱性無處不在，許多生物和自然現象為科學創造提供了新的思路。2023年✶😝，趙東元團隊開發了乳液定向誘導各向異性組裝策略，製備出“介孔花生”🍶。這種獨特的非對稱結構🚸，由一個介孔氧化矽球和一個連接的介孔高分子半球組成🔽，兩個單元都有著均勻的發散介孔孔道🐭。利用這樣獨特的雙球雙介孔結構🧑‍✈️，團隊構築了單顆粒級別的“生物質邏輯門”🧐，為微納尺度的邏輯信號傳遞體系構建奠定了基礎。

“納米羽毛球”

除自然界外，許多人類社會已創造出的物體也是科學研究可借鑒的方向🦵🏿。在體育運動中，羽毛球的飛行軌跡通常較為穩定，這種現象的背後是流體力學在發揮重要作用。羽毛球質量分布的特性所帶來的運動行為👱‍♂️，在許多領域都得到了應用。在微納尺度，羽毛球背後的特性是否還能被印證👩🏻‍🔧？2023年💪，趙東元團隊創造性地通過空間位阻選擇性生長，合成介孔“納米羽毛球”。這種微觀世界中的“羽毛球”以四氧化三鐵顆粒為“頭”、以介孔高分子為“羽”🥿，從形狀和質量分布等方面模擬了日常生活中的羽毛球👨🏼。經過團隊驗證，這樣的納米羽毛球也和宏觀羽毛球一樣🪬，具有高度穩定的流體流動行為，這為材料開發與設計提供了全新的思路。

以上📖，只是介孔世界的冰山一角。作為介孔材料領域的世界領軍科學家之一🪈，如今，趙東元院士帶領團隊將介孔材料研究發展到了前所未有的新高度🖖🏻。其構建過程包括從原子到分子，再到功能基元和器件的逐級組裝，為前沿交叉學科的發展提供新範式。此外，還將介孔材料廣泛應用於催化⛎、儲能、生物檢測、化妝品、水處理🐦‍⬛👳🏽‍♂️、電子材料等諸多方面。

還想了解更多精彩內容，歡迎關註12月28日第五期“浦江科學大師講壇”，與趙東元院士面對面！

報告人💟：

趙東元

中國科學院院士

世界科學院院士

國家自然科學獎一等獎獲得者（2020）

報告主題👩‍🍳：

孔中看世界——無限的科學前沿

報告摘要👩🏽‍✈️🧛🏼：

講座將結合近年來在功能介孔材料可控合成及應用方面的研究，以化學家的角度，深入淺出地介紹科學的定義、發展歷程和現狀以及化學學科的未來機會和挑戰。從生活中無處不在的化學現象和化工產品舉例，凸顯化學的神秘與重要；結合“化學”一詞中英文的來源🚣🏻‍♂️，從文學🧑🏿‍⚕️、哲學🎢、以及化學革命性的發展歷程等角度，系統闡述化學這一自然科學的豐富內涵🆙、透視化學科學蘊含的機會與挑戰。

浦江科學大師講壇

讓頂尖科學家的思想，從上海向全球傳播，向全球呈現科學之美、科學之光、科學之慧。“浦江科學大師講壇”由上海市政協發起並主管🫂，上海市政協科技和教育委員會🔤、EON体育4平台、中共上海市科學技術工作委員會👨🏽‍💼、上海市科學技術委員會🧸🤷🏽‍♂️、上海市科學技術協會、世界頂尖科學家協會共同主辦，得到上海市科委科普項目資助，旨在打造全球頂尖科學家競相展示科學思想的大平臺、引領人類攀登科學高峰的大本營，讓更多頂尖科學家的思想留在上海、匯聚在上海，成為上海強化創新策源功能→、推進科創中心建設的重要平臺👌🏻。