一、项目背景
根据《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》,2035年远景目标要“广泛形成绿色生产生活方式,碳排放达峰后稳中有降,生态环境根本好转,美丽中国建设目标基本实现”,为达成这一目标,要求发展壮大战略性新兴产业,聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料等战略性新兴产业,加快关键核心技术创新应用,增强要素保障能力,培育壮大产业发展新动能。习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。《浙江省科技创新发展“十四五”规划》中着重强调要解决的重大科学问题之一是“低碳能源”,即要围绕化石能源清洁高效低碳利用,新能源及可再生能源高效安全利用、储能与多能互补、智能能源系统等领域开展基础研究,揭示能源物质转化的调控机理,电、光、热、化学、机械等能量间的转换机制,构建多能源互补的能势耦合与梯级利用及智能灵活调控的新方法。
目前浙江省正在制定实施碳达峰碳中和科技创新行动方案,围绕能源、工业、交通、建筑、农业、居民生活六大重点领域,开展低碳、脱碳以及负碳关键技术的研发与推广,聚焦能源高效开发、节约利用等重大科学问题开展科技攻关,抢占绿色低碳科技创新制高点。在碳排放重点行业和低碳试点地区,加快绿色低碳先进适用技术的应用,助力生产生活方式绿色低碳转型。
本项目围绕双碳的国家重大需求,开展面向双碳的高分子新材料研究,包括但不限于二氧化碳利用、储能和能源转化材料和大健康材料等方向的研究,培养高分子材料领域的专业人才。
二、项目特点
围绕双碳目标的国家重大需求、“一带一路”国家战略,拟培养一批具有高分子材料专业素养和实践创新能力、家国情怀和国际视野的高水平专业硕士研究生,并具有在双碳材料技术领域解决复杂工程问题的能力。
本项目依托高分子合成与功能构造教育部重点实验室、中国-葡萄牙先进材料联合实验室等研究平台,立足浙江大学海宁国际校区的国际化培养环境,通过高水平的专业实践或交流、海外合作科研等方式实现人才的国际化培养,通过与行业、企业的深度合作,共建研发实验室、实训基地、专业课程、师资队伍等,共同推进技术创新,形成人才共育、过程共管、成果共享、责任共担的校企合作办学体制。
三、项目培养特色
1.课程设置:设有多门专业核心课程,聚焦有机高分子材料与节能环保、新能源等高端装备制造业之间的理论和技术体系,聚焦其中的卡脖子问题。与此同时结合我国高分子材料产业尤其涉及若干行业共性技术难题的若干领域,分析和讨论从基础理论研究到产业转化过程中存在的问题。课程体系主要围绕专业基础课、学科前沿课、实践实训课等类型展开。
2.项目实践:实践训练拟采用集中实践和分段实践相结合的方式进行,充分利用国家级研究平台及重点企业等资源,让学生在实战中科研。包含以下形式:1)论文工作主要结合国重项目,在合作单位参与科研或工程项目、在技术岗位进行锻炼等;2)进入研究生教育创新示范校外培养基地,结合论文工作进行专业实践;3)进入校企联合实验室进行科研。撰写实践报告,由学校和企业导师组成答辩小组,公开评审。
联合培养基地有:1)车用生物燃料技术国家重点实验室,围绕生物源二氧化碳基化学品和新材料的基础研究和应用技术转化,研究发展完整的生物炼制能源与新材料技术;2)浙江大学高分子系-中策橡胶集团有限公司实践基地;3)浙江大学高分子系-蒲城陕煤技术研究院工业化示范基地有限公司实践基地等。
四、项目合作企业简介
构建“双师制”研究生指导教师组合,以企业核心工程技术人员为引导,通过构建全方位、全过程、稳定的校企合作长效机制,以校企联合培养、校企资源共享、校企共建课程、校企项目合作等为主要载体,构建涵盖先进材料与高端制造技术框架内多领域的综合性的专业人才培养机制。
目前已经参与或达成合作意向的企业有:车用生物燃料技术国家重点实验室、中策橡胶集团有限公司、蒲城陕煤技术研究院、新和成股份有限公司、宁波中加低碳研究院有限公司、浙江碳谷上希材料科技有限公司、长兴德烯科技有限公司等。
五、项目研究方向及导师团队简介
研究方向一:有机高分子光电功能材料
导师团队介绍:李寒莹教授现任浙江大学高分子科学与工程学系教授/常务副系主任,高分子合成与功能构造教育部重点实验室主任、浙江大学高分子新物质创制国际研究中心主任。本科和硕士毕业于浙江大学高分子科学与工程学系,2009年获美国Cornell大学材料系博士学位。之后,在美国Stanford大学做博士后研究。2011年底到浙江大学工作。研究致力于将材料有序化与复合化思想有机融合,面向光电应用,形成“单晶复合有机光电功能材料与器件”的独特研究方向,获国家基金委优秀青年科学基金、杰出青年科学基金资助。
研究方向二:石墨烯材料及高效能量转化应用
导师团队介绍:高超教授领衔的团队,由4名教师、10多名博后、4名科研助理、15名博士生及19名硕士生,共计50余名成员组成。团队长期从事石墨烯化学与组装材料等方面的研究,并致力于将高性能、多功能石墨烯宏观组装材料为国家“碳达峰”和“碳中和”目标贡献科技力量。团队面向二维物质的特性揭示及宏观组装世界科技前沿,开展了氧化石墨烯液晶及可控组装材料的系统研究。发现了氧化石墨烯的多构象及转变等二维分子特性、手性液晶新相态、胶体液晶慢松弛动力学效应及氧化石墨烯纤维的可逆融合与分裂现象,建立了液晶湿法加工可控组装方法学,发明了石墨烯纤维、超轻高弹全碳气凝胶及高柔性高导热膜材料,推进石墨烯纤维为结构功能一体化的新型碳纤维,解决了轻质柔韧热控材料难题,实现了航天关键应用。通过成果转化,打通产学研用全链条,建成全球首条单层氧化石墨烯量产线。高性能、多功能石墨烯宏观组装材料在吸声、吸波、能量转化、储能及光电子器件等方向均大有可为,且切实有大可为。团队在Science等期刊发表SCI论文200余篇,授权中国发明专利百余件、国际专利10余件,出版石墨烯著作1本。团队近年承研或完成了基金委重大、重点、优青、杰青及青年基金项目,科技部国家重点研发计划课题,及其他标志性项目。成果入选Nature 2011年度图像、“2013年中国十大科技进展新闻”及“最轻固态材料”吉尼斯世界纪录。获首届钱宝钧纤维材料青年学者奖、2021年度最佳石墨烯产品创新奖及2021年度浙江省自然科学奖一等奖。
研究方向三:低碳高分子合成及工业化关键技术
导师团队介绍:张兴宏教授领衔的碳一聚合团队由1名教授、1名特聘副研究员、3名博士后、2名科研助理、13名博士/硕士研究生等组成。
团队负责人张兴宏,浙江大学教授,2006年博士毕业于浙江大学化工系高分子化学与物理专业,曾在伊利诺伊大学香槟分校,贝克曼研究所作访问学者。现任浙江大学高分子科学与工程学系副系主任,浙江省粘接技术协会常务理事,浙江省光学学会理事等。长期从事于高分子合成化学研究,致力于把石化工业中的“废气”碳一(C1)化合物,发展为可大规模应用的聚合单体,合成富氧、硫元素的“低碳”高分子。这是符合可持续发展理念的新路线,可为我国“双碳”目标提供新的方案,其中二氧化碳共聚技术进入了产业化生产。目前主持国家自然科学基金项目6项,浙江省杰出青年基金项目1项,承担香港建滔化工集团、德国巴斯夫和河南天冠等企业委托研究课题多项。在JACS、Nat. Comm.、 Angew. Chem. Int. Ed.、 Prog. Polym. Sci.、 Acc. Chem. Res.、 Chem. Sci.和Macromolecules 等国内外期刊发表SCI论文120余篇,受邀撰写专著5章;主编《Sulfur-containing Polymers: From Synthesis to Functional Materials》(Wiley出版社);获中国授权发明专利30余项,美国授权专利3项。
研究方向四:储能电池专用包装材料制备及关键技术
导师团队介绍:上官勇刚教授长期从事多相多组分高分子材料结构-性能及流变学理论研究,并围绕通用高分子高性能化、高分子纳米复合材料及橡胶与弹性体功能材料开展了一系列应用研究。在国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目和省市重大科技计划项目支持下,针对纳米复合材料中纳米调控选择性分布和调控的关键问题,实现了纳米填料在聚合物相界面定向分布的,建立了具有界面定向分布特征的高分子纳米复合材料制备技术并实现了材料的功能化;发展了基于不同原理,如基于组分间膨胀系数不匹配或聚合物核壳粒子的热塑性树脂低温增韧理论,突破了聚丙烯材料难以实现低温增韧的技术瓶颈。相关成果先后获得浙江省自然科学一等奖、贵州省科技进步一等奖等。
本项目拟设计和开发以聚丙烯为主的长寿命储能电池用外壳材料,解决现在储能电池用聚丙烯材料低温冲击性能差、成本高、难黏结等问题,建立长寿命、低温高抗冲储能电池用聚丙烯外壳专用料量产技术。
研究方向五:生物医用降解型高分子材料关键技术
导师团队介绍:任科峰教授团队长期从事大健康材料的研究,围绕“生物医用涂层材料的动态设计和功能构筑”开展研究。本项目拟从生物降解型高分子材料的制备出发,设计开发生物材料表界面修饰和医疗器械表面涂层材料。本项目团队近年来,系统研究了材料界面硬度对内皮细胞行为的影响,依据血管仿生微环境,提出了“新生内皮层的功能表达是保证心血管植介入材料内皮化的关键因素”;建立了一系列生物材料表界面修饰和医疗器械表面涂层材料的新方法,这些研究用于调控材料与生命体之间的相互作用、改善医疗器械润滑、抗菌、抗凝血、组织相容性等功能,并积极将研究成果转化应用于生物医用装置中,完成制备了多种植介入医疗器械原型器件,完成动物模型验证。团队参与建设了中国-葡萄牙先进材料联合创新中心、中国葡萄牙先进材料“一带一路”联合实验室、浙江省心血管介入与再生修复研究重点实验室。近年来主持或完成了国家自然科学基金区域联合创新项目、国家重点研发计划项目、浙江省自然科学基金重大项目等标志性项目。团队结合本项目,未来拟进一步加强生物医用材料关键技术的转化研究,联合浙大附属邵逸夫医院、附属儿童医院、杭州协和医疗、山东安得医疗等三甲医院和业内龙头企业开展了一系列产学研合作,产生了显著的社会经济效益。
六、项目招生人数说明
本项目欢迎高分子、化学、材料、化工、物理、生物、药学及相关专业同学报考。
本项目招收全日制专业学位研究生2023年计划如下,最终以研究生院下达计划数为准。
专业名称 | 专业代码 | 领域名称 | 领域代码 | 研究方向名称 | 招生计划 |
材料与化工 | 0856 | 材料工程 | 085601 | 面向双碳的高分子新材料研究 | 5 |
注:浙江大学高分子系2023年材料与化工类别材料工程领域全日制专业学位硕士研究生学制2.5年,学费4万元/全程。