华东理工大学硕士学位点介绍：材料化学工程

　　■ 研究方向
　　
　　▲A.热塑性材料化学与工程

　　材料科学的发展正处在新的时期，而热塑性材料因其易于加工成型，且可进行回收再利用，在材料科学中占有重要的地位。热塑性材料从实验到大规模工业化过程中，遇到许多问题，如高粘物系的传质与传热问题，高聚物的组织形态与控制问题，高聚物与添加剂的作用机理，通用热塑性材料高性能化过程中界面组成与作用机制等诸多需待解决的问题。

　　当代科学技术已经发展到了能在微观尺度上（纳米及微米尺寸）制造和控制材料，这些发展提出了在微纳米尺度上研究热塑性材料行为及其工程学的问题。其中涉及到的一个重要分支即是热塑性材料的纳米和微观力学(nano-and micro-mechanics)。微观力学是研究热塑性材料的宏观行为与其微观结构和材料形变的微观机理之间的关系。纳米力学则研究尺度从原子尺寸至里德伯(Ryd-berg)常数R的倒数范围内材料的形变和变化(里德伯常数R反应了光谱与原子结构的密切关系，R=10977.591～109737.309㎝－1)。由于聚合物长链分子的运动单元是尺寸较大的链段或整个分子链，而且单个或若干个长链分子可以形成不同层次的微结构，如非晶、结晶、缠结和交联等，因此聚合物的微观形态及力学是在亚微米至纳米尺度上研究具有 (heterogeneous)微结构的分子链，如无规聚集、有序聚集、缠结和交联的分子链的受力变化和运动，以及聚合物宏观行为的关系，是热塑性材料高性能化必由之路。

　　开展热塑性材料的纳米和微观形态及调控技术的研究，能直接解决当代高新技术(如微电子技术、信息技术和生物工程技术)发展中需要解决的一些重要问题。集成电路和器件的进一步微型化不仅需要大力改进制造过程，还有赖于控制器件的薄膜结构中热、力和电载荷的相互影响，以及定量测定亚微米尺度上薄膜结构的表面力、界面应力、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率等。热塑性材料作为一种广泛应用于微电子和信息技术中的材料，开展热塑性材料纳米和微观形态学及力学的研究具有必要性和重要性，为通用热塑性材料的高性能化奠定坚实的理论基础。

　　特色：本方向重点研究热塑性材料在外来物质，如成核剂、相容剂及其它化学助剂作用下其微观形态变化规律及其与宏观性能的关系；热塑性材料制备、加工过程中的热量、质量传递现象及规律；研究聚合装置的数模放大、优化等；界面组成及作用规律、聚合物微晶形态及调控技术，为通用热塑性材料的高性能化奠定理论基础。
　　
　　▲B.新型炭材料制备及应用

　　基于碳本身结构的多样性以及良好的可设计性和复合性，以碳为主体的具有特殊结构和功能的材料和以炭材料为主体的具有交叉、边缘学科特征的一些新的学科及产业生长点，尤其针对国家安全需求的新型炭材料的研发将成为21世纪材料领域的主流发展方向之一
　　众多的同素异形体及其不同的键合方式（SP、SP2、SP3），使炭材料的特性几乎可包括地球上所有物质的各种性质甚至相对立的性质，使其同时兼具金属、陶瓷、高分子材料的基本性能，而其在航空航天、能源等应用领域的作用又使得炭材料成为一种典型的军民两用的新型材料。
构成炭材料的学科基础：主要有含碳前驱体的控制合成、化学裁剪技术；相转变（汽、液、固）过程中微晶结构的调控；缺陷的形成机制、演化行为、控制手段；非碳元素与碳的键合行为、性能耦合行为；应用环境下材料的服役行为、响应机制、失效机理。
　　目前作为新型炭材料的主导研究领域主要包括：
　　高性能炭纤维方面：
　　高性能炭纤维原料的可控合成技术。
　　高性能炭纤维制备过程中纺丝, 氧化稳定化, 炭化, 石墨化关键基础性问题研究, 细晶化结构的控制技术
　　高性能炭纤维的表面处理技术及界面结合机制的阐明
　　炭基多组元复合材料：
　　 炭/炭/陶/树脂/金属多组元复合材料的结构设计、性能耦合及其制备基础性研究。
　　复合材料体系在受到外部环境扰动时引起内部结构发生变化时所产生响应机制研究，材料性能的预报及非破坏检测体系。
　　苛刻条件下使用时具有自愈合、自修复功能的多组元复合材料的制备技术。
　　炭质多孔功能材料
　　多孔炭质活性材料的制备及其表面物理化学性质的控制技术
　　 特种多孔炭质活性材料研制（宽频微波、粒子吸收，血液净化）
　　多孔炭质储能材料的制备技术
　　米炭材料
　　纳米炭材料的应用研究
　　纳米炭材料的低成本制备技术

　　该研究方向的建立，对于形成一个高水平、有凝聚力的"研发基地"，保证学科前沿的交叉，原创性思想、系统性理论的形成，以及国家目前重大战略现实需求，具有重大意义。

　　▲C．膜科学与工程、传质与分离工程、集成分离工程、污水治理工程
　　
　　膜材料与高效分离技术是当代新型高效分离技术，是多学科交叉的产物，亦是化学工程学科发展的新增长点。与传统的分离技术比较，它具有高效、低能耗、过程简单、操作方便、不污染环境、便于放大、便于与其它技术集成等突出优点。它最适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要。在近几十多年来获得了极其迅速的发展，已广泛而有效地应用于石油化工、制药、生化、环境、能源、电子、冶金、轻工、食品、航天、海运、人民生活等领域，形成了独立新兴的技术产业。它不仅自身以每年14-30%的速度发展，而且有力地带动了相关行业的科技进步，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。特别是，它的研究与应用，与节能、环境保护、水资源开发利用和再生关系极为密切。在当今世界上能源短缺、水荒和环境污染日益严重的情况下，膜分离科学研究得到了世界各国的高度重视，欧、美、日等发达国家从战略的高度，投巨资、立专项加强研究，许多国家建立了与膜分离科技开发有密切相关的政府机构。例如欧共体将膜技术列为9个优先发展的课题之一，仅水处理一项每年就投资3亿法郎。美国、日本、德国等一些大公司（Monsanto， Dow，Dupont、GE等）也对膜技术开发计划进行相应的调整，增加了力度，加快了步伐。在国际会议上，多次对膜分离技术在21世纪的工业技术改造中所扮演的战略角色进行讨论。

　　从1980年以来，经常与国内外膜技术科研机构进行技术交流，并去国外开展膜技术项目合作研究，已拥有较为先进的膜科学与工程研究开发和分析手段。在研究和开发方面，已形成一支稳定的膜科学与工程研发队伍。在膜分离方面，微滤、超滤、纳滤、渗透汽化和气体分离等技术已掌握，从事研究和开发都已有膜制备和检测设施，并已成功制备醋酸纤维、聚砜、聚醚砜、磺化聚砜、磺化聚醚砜、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯和聚酰亚胺等高分子材料的微滤、超滤、纳滤、渗透汽化和气体分离膜，可有效地控制膜的结构形态，可应用于生物化工、石油化工和环境保护等不同领域。另外，有中空纤维和平板等制膜装置，以及有微孔过滤、超滤、纳滤、渗透汽化、气体分离等实验装置与膜性能的评价设备。已开发海水淡化、超纯电子化学品、水处理等数十种成套装置与技术，可进行膜法水处理技术工艺开发与成套装置设计，并提供各种膜法纯化的工业装置与技术。主要研究领域如下： 膜科学与工程：中空纤维膜/平板膜及其复合膜的制备技术重点研究高分子膜形成机理、模型（热力学和动力学）、膜表面改性、合金膜、膜表征等；气体/液体分离膜工程重点研究反渗透、超滤膜、纳滤膜、渗透汽化膜、气体分离膜等；膜材料重点研究含氟高分子材料、聚酰亚胺、碳分子筛等； 集成分离工程：分离与反应、渗透汽化与反应等耦合过程，以及生物与中药产品、电子化学品、石油化工等集成膜分离过程； 污水治理工程：各种膜分离技术在环境工程中的应用和开发。
膜材料与高效分离技术经过几十年的发展，在人类社会发展中产生了举足轻重的作用。然而它毕竟是一门年轻的发展中的综合性学科，正处于发展和上升阶段，无论是理论上还是应用上都有许多工作要做，许多新的学术问题等待着科学工作者去发现、去研究、去掌握。本研究方向除了膜科学技术的自身发展需要以外，更重要的是我国经济可持续发展具有重大的经济和社会需求。