一、金属主链高分子
纵观过去100多年高分子学科的发展,高分子主要以碳、氮、氧等非金属原子作为主链,高分子学科的理论都是建立在上述基础上。而在元素周期表中,金属元素种类占据了已知元素的80%以上,但此前从未报道过主链全部由金属构成的高分子。我们实验室设计和合成全部以金属原子作为主链的新型高分子体系;揭示组成和结构对金属主链高分子性能的影响规律;实现优异的电学和力学性能,发展全新的高分子材料研究方向。
二、纤维器件
人类5000多年前开始使用纤维,功能主要停留在防寒保留基本的材料功能上。我们实验室突破电子器件传统三明治结构研究范式,把电子器件的功能和纤维的形态有机融合,创建出全新的纤维器件,包括纤维太阳能电池、纤维锂离子电池、纤维传感器件、纤维发光器件、纤维显示器件和纤维信息处理器件。重点理解电荷在高曲率纤维中快速分离与传输的机制,建立纤维器件连续化构建方法,实现规模生产与应用。
三、新方向
(1)突破传统电化学电池理论,提出通过内层电子构建能源器件的新路线,从理论和实验两个方面建立了具有极高能量密度的全新电池体系。(2)突破传统化学研究思路,提出了分数元素的全新概念,建立了初步的物理模型,致力于系统的理论分析和实验探索。(3)突破传统学习范式,借鉴武侠小说中快速传递内功的经典场景,建立在极短时间内快速学习大量知识的新模式。