浙江大学高分子科学与工程学系张兴宏

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张兴宏，浙江大学高分子科学与工程学系教授，博士，博士生导师。现任高分子科学研究所副所长。近年来作为项目负责人主持国家自然科学基金项目4项，中国博士后自然科学基金一等资助项目1项，浙江省杰出青年基金1项，浙江省自然科学基金项目1项；浙江省科技厅社会公益技术项目1项；承担香港建滔化工集团、德国巴斯夫和河南天冠集团等委托的国内外研究课题多项。在Accounts of Chemical Research, Angewandte Chemie International Edition, Chemical Science,Macromolecules, Polymer Chemistry, Macromolecular Rapid Communications, Journal of polymer science Part A: Polymer Chemistry, Polymer 等国内外期刊发表 SCI论文60余篇，授权中国发明专利20项，授权美国专利2项。受邀在Accounts of Chemical Research(IF=22)和Polymer上发表专题综述,总结了在C1可控共聚领域的进展.
工作研究领域
1) 催化C1单体可控聚合
非均相催化二氧化碳与环氧化物共聚合成可降解聚碳酸酯，近年扩展到其它碳一单体如二硫化碳、硫氧化碳与环氧化物的共聚研究，合成聚硫代碳酸酯。
2) 高分子力反应化学
大分子的力化学响应行为研究。
3) 高性能热固性树脂及其复合材料
微纳米结构及其功能化的热固性树脂。
4) 3D打印基础与应用研究
联系方式
电话：0571-87953732
电子信箱：xhzhang@zju.edu.cn
个人主页
http://xhzhang.polymer.cn/
博士后招聘：
  因科研工作需要，本组拟面向海内外招聘博士后，共同合作开展高分子合成化学(一碳单体聚合及催化剂)和高分子机械力化学等研究。
应聘要求：
1. 新近毕业的博士研究生（2年内）。
2. 具备良好的团队合作意识、吃苦耐劳精神、沟通协调能力和浓厚科研兴趣。
待遇：
1. 课题组提供科研业绩奖和团队年终奖， 高水平博士后：年薪20万+奖励；
2. 出站博后可申请浙江大学技术研发及知识转化系列或教师系列的技术职务；
3. 享受浙江大学对于博士后人员的相关政策待遇 （浙大发人〔2017〕19号），详见：
http://hr.zju.edu.cn/postdoctor/redir.php?catalog_id=68087&object_id=77728
应聘方式：请将申请材料发至：xhzhang@zju.edu.cn
申请资料应包括个人简历、发表论文清单、研究兴趣的简要陈述和拟开展的研究内容。
(本招聘长期有效）
2017年发表文章
1. [New] Yang, J.L.，Wu, H.L.，Li, Y.，Zhang, X.H.*，Darensbourg, D. J.*. Perfectly Alternating and Regioselective Copolymerization of Carbonyl Sulfide and Epoxides by Metal-Free Lewis Pairs. Angewandte Chemie International Edition 2017,56(21): 5774-5779.
2. Duan, H.Y.，Wang, Y.X.，Wang, L.J.，Min, Y.Q.，Zhang, X.H*.，Du, B.Y.* An Investigation of the Selective Chain Scission at Centered Diels–Alder Mechanophore under Ultrasonication. Macromolecules 2017,50(4): 1353-1361.
2016年发表文章
1. Luo, M.; Zhang, X.H.*; Darensbourg, D. J.* Poly(monothiocarbonate)s from the Alternating and Regioselective Copolymerization of Carbonyl Sulfide with Epoxides. Accounts of Chemical Research  2016, 49, 2209-2219.
2.  Wu, H.L.，Yang, J.L.，Luo, M.，Wang, R.Y.，Xu, J.T.，Du, B.Y.，Zhang, X.H.*，Darensbourg, Donald J.* Poly(trimethylene monothiocarbonate) from the Alternating Copolymerization of COS and Oxetane: A Semicrystalline Copolymer. Macromolecules 2016,49,8863-8868.
3.  Liu, B.; Zhang, Y.Y.; Zhang, X.H.*; Du, B.Y.; Fan, Z.Q. Fixation of carbon dioxide concurrently or in tandem with free radical polymerization for highly transparent polyacrylates with specific UV absorption. Polymer Chemistry 2016, 7, 3731-3739.
4. Luo, M.; Zhang, X.H.*;Darensbourg, D. J.* Synthesis of cyclic monothiocarbonates via the coupling reaction of carbonyl sulfide (COS) with epoxides. Catalysis Science & Technology 2016, 6, 188-192.
5. Luo, M.; Li, Y.; Zhang, Y.Y.; Zhang, X.H.*. Using carbon dioxide and its sulfur analogues as monomers in polymer synthesis. Polymer 2016, 82, 406-431.
6.Wang, L.-J.; Zhou, X.-J.;  Zhang, X.-H.*; Du, B.-Y*. Enhanced Mechanophore Activation within Micelles. Macromolecules 2016, 49, 98-104.

2015年发表文章
1. Li, Y.; Hong, J.; Wei, R.; Zhang, Y.; Tong, Z.; Zhang, X*.; Du, B.; Xu, J.; Fan, Z. Highly efficient one-pot/one-step synthesis of multiblock copolymers from three-component polymerization of carbon dioxide, epoxide and lactone. Chemical Science 2015, 6, 1530-1536.  
2. Min, Y. Q.; Huang, S. Y.; Wang, Y. X.; Zhang, Z. J.; Du, B. Y.; Zhang, X. H*; Fan, Z. Q. Sonochemical Transformation of Epoxy-Amine Thermoset into Soluble and Reusable Polymers. Macromolecules 2015, 48, 316-322.               
3. Zhang, X.-H*.; Wei, R.-J.; Zhang, Y. Y.; Du, B.-Y.; Fan, Z.-Q. Carbon Dioxide/Epoxide Copolymerization via a Nanosized Zinc–Cobalt (III) Double Metal Cyanide Complex: Substituent Effects of Epoxides on Polycarbonate Selectivity, Regioselectivity and Glass Transition Temperatures. Macromolecules 2015, 48, 536-544.
4. Zhang, Y.-Y.; Wei, R.-J.; Zhang, X.-H*.; Du, B.-Y.; Fan, Z.-Q. Efficient solvent-free alternating copolymerization of CO2 with 1, 2-epoxydodecane and terpolymerization with styrene oxide via heterogeneous catalysis. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 2015, 53, 737-744.   
5. Zhang, Y. Y.; Li, Y.; Zhou, X. J.; Zhang, X. H*.; Du, B. Y.; Fan, Z. Q. Synthesis of an Amphiphilic Brush Copolymer by a Highly Efficient “Grafting onto” Approach via CO2 Chemistry. Macromolecular Rapid Communications 2015, 36, 852-857.
6. Luo, M.; Zhang, X.-H*.; Du, B.-Y.; Wang, Q.; Fan, Z.-Q. Well-defined high refractive index poly(monothiocarbonate) with tunable Abbe's numbers and glass-transition temperatures via terpolymerization. Polymer Chemistry2015, 6, 4978-4983
7.  Luo, M.; Zhang, X.-H*.; Darensbourg, D. J.* An Investigation of the Pathways for Oxygen/Sulfur Scramblings during the Copolymerization of Carbon Disulfide and Oxetane. Macromolecules 2015, 48, 5526-5532.
8.  Luo, M.; Zhang, X.-H*.; Darensbourg, D. J.* An Examination of the Steric and Electronic Effects in the Copolymerization of Carbonyl Sulfide and Styrene Oxide. Macromolecules 2015, 48, 6057-6062.
9. Luo, M.; Zhang, X.-H*.; Darensbourg, D. J.* Highly regioselective and alternating copolymerization of carbonyl sulfide with phenyl glycidyl ether. Polymer Chemistry 2015, 6, 6955-6958.
2014年发表文章

1. Luo, M.; Zhang, X.-H*.; Du, B.-Y.; Wang, Q.; Fan, Z.-Q. Alternating copolymerization of carbonyl sulfide and Cyclohexene Oxide catalyzed by zinc–cobalt double metal cyanide complex. Polymer 2014, 55, 3688-3695.
2. Wei, R.-J.; Zhang, X.-H*; Zhang, Y.-Y.; Du, B.-Y.; Fan, Z.-Q.; Qi, G.-R. Functional poly (carbonate-co-ether) synthesis from glycidyl methacrylate/CO2 copolymerization catalyzed by Zn–Co (iii) double metal cyanide complex catalyst. RSC Advances 2014, 4, 3188-3194.
3. Wei, R.-J.; Zhang, Y.-Y.; Zhang, X.-H*.; Du, B.-Y.; Fan, Z.-Q. Regio-selective synthesis of polyepichlorohydrin diol using Zn–Co (iii) double metal cyanide complex. RSC Advances 2014, 4, 21765-21771.
4. Zhang, Y.-Y.; Zhang, X.-H.*; Wei, R.-J.; Du, B.-Y.; Fan, Z.-Q.; Qi, G.-R. Synthesis of fully alternating polycarbonate with low T g from carbon dioxide and bio-based fatty acid. RSC Advances 2014, 4, 36183-36188.
5.Hong, J. L.; Zhang, X. H.*; Wei, R. J.; Wang, Q.; Fan, Z. Q.; Qi, G. R. Inhibitory effect of hydrogen bonding on thermal decomposition of the nanocrystalline cellulose/poly (propylene carbonate) nanocomposite. Journal of Applied Polymer Science 2014, 131.

2013年发表文章
1. Ren-Jian Wei, Xing-Hong Zhang*, Bin-Yang Du, Zhi-Qiang Fan, Guo-Rong Qi, Highly active and selective binary catalyst system for the coupling reaction of CO2 and hydrous epoxides, Journal Molecular Catalysis A: Chemical, 2013, 379, 38– 45.
2. Ren-Jian Wei, Xing-Hong Zhang*, Bin-Yang Du, Zhi-Qiang Fan, Guo-Rong Qi, Highly regioselective and alternating copolymerization of racemic styrene oxide and carbon dioxide via heterogeneous double metal cyanide complex catalyst, Macromolecules, 2013, 46, 3693−3697.
3. Ren-Jian Wei, Xing-Hong Zhang*, Bin-Yang Du, Zhi-Qiang Fan, Guo-Rong Qi,  Selective production of poly(carbonate-co-ether) over cyclic carbonate for epichlorohydrin and CO2 copolymerization via heterogeneous catalysis of Zn-Co (III) double metal cyanide complex, Polymer, 2013, 54, 6357-6362.
4. Ren-Jian Wei, Xing-Hong Zhang*, Bin-Yang Du, Zhi-Qiang Fan, Guo-Rong Qi,  Synthesis of bis(cyclic carbonate) and propylene carbonate via a one-pot coupling reaction of CO2, bisepoxide and propylene oxide, RSC Advances, 2013, 3,17307-17313.
5. Ming Luo, Xing-Hong Zhang*, Bin-Yang Du, Qi Wang, Zhi-Qiang Fan, Regioselective and alternating copolymerization of carbonyl sulfide with racemic propylene oxide, Macromolecules, 2013, 46, 5899−5904.

参加会议
2015年 全国高分子学术论文报告会 （苏州，口头报告）
2013年 IUMRS 国际先进材料会议 （青岛，口头报告）
2013年 全国高分子学术论文报告会 （上海，口头报告）

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浙江大学张兴宏教授课题组在无金属催化环氧与酸酐共聚领域取得新进展

聚酯是一类用途广泛的高分子材料，可用作纤维、塑料、包装材料和医用卫生材料等。国内聚酯市场发展迅速，截止2017年底，中国聚酯产能达到5055万吨。合成聚酯的传统方法是采用二元醇与二元酸缩聚，反应过程需不断脱除小分子，所得聚酯分子量分布较宽，能耗相对较高。利用内酯开环的方法制备聚酯具有原子经济性，但内酯单体的成本一般较高，可用的单体种类有限，一定程度限制了聚酯的性能。相比之下，利用环氧化合物与环酸酐开环共聚的方法制备聚酯，不仅具有原子经济性，且环氧化合物和环酸酐单体的种类多，来源广，理论上可制得结构丰富的系列聚酯；同时目前很多种环氧或酸酐可由生物源的途径获得，如能大规模工业化，则可以减少聚酯合成对石化资源的依赖。鉴于此，利用环氧与酸酐开环聚合合成聚酯的路线得到了广泛的关注与研究。一系列金属有机催化剂已成功应用于该共聚反应，在共聚活性、产物分子量、区域选择性和抑制副反应等方面取得了优异的效果。但至今，利用有机小分子化合物催化环氧与酸酐共聚制备聚酯仍是巨大的挑战。

基于Lewis酸碱理论，金属（如铝、铬、钴）络合物与Lewis碱组成的催化剂可以视为金属Lewis酸碱对。康奈尔大学Coates教授利用金属铝络合物与双（三苯基膦）氯化铵（PPNCl）为催化剂，成功地催化环氧与酸酐的开环交替共聚，并显著抑制了副反应。考虑到硼与铝属同族元素，且硼能与负电性杂原子O、N等配位，张兴宏教授课题组利用三乙基硼（TEB）、三苯基硼（TPB）或三五氟苯基硼（TFPB）与�f盐组成Lewis酸碱对，实现了有机催化环氧与酸酐的高活性共聚，该有机催化剂的催化活性达到了金属催化剂的水平（图1）。

图1. 有机Lewis酸碱对催化环氧丙烷和马来酸酐共聚及其效果。

此前，阿卜杜拉国王科技大学的冯晓双博士等和浙江大学张兴宏教授课题组先后成功利用TEB与Lewis碱组成Lewis酸碱对，分别实现了催化环氧与二氧化碳、氧硫化碳的共聚，得到了聚碳酸酯及聚硫代碳酸酯。

研究发现：TEB或TPB与多种�f盐组成的Lewis对催化环氧与酸酐交替共聚时，即使酸酐完全转化，也不会导致酯交换或环氧自聚等副反应的发生；相比于�f盐单独催化的体系，TEB、TPB的加入显著提高了共聚反应的区域选择性与反应活性，如在80℃时，TEB/四苯基氯化膦（PPh4Br）催化环氧丙烷（PO）分别与马来酸酐（MA）、邻苯二甲酸酐（PA）共聚，转化频率（TOF）值分别为102和303 h-1，接近或达到一些金属催化剂的水平。研究认为，Lewis酸碱对中TEB与羧酸根的配位，形成的TEB保护的增长链阴离子是增长链活性种。

上述由TEB与�f盐组成的催化体系具有较广的单体适应性。如可以催化PO、环氧氯丙烷（ECH）、苯基缩水甘油醚（PGE）与MA、PA、SA（丁二酸酐）、二甘醇酐（DGA）等的开环共聚。同时，所形成的增长链具有较长的寿命，因而共聚反应具有较好的可控性。如图2所示，在35℃下可在近3天的时间内，催化PO与两种酸酐单体先后共聚，制得了结构明确的嵌段交替共聚物。

图2. （A）分步加入酸酐制备Poly(PO-alt-MA)-b-(PO-alt-SA)嵌段共聚物；（B）PO/MA共聚物及Poly(PO-alt-MA)-b-(PO-alt-SA)嵌段共聚物的GPC曲线；（C）PO/MA、PO/SA共聚物及Poly(PO-alt-MA)-b-(PO-alt-SA)嵌段共聚物的核磁碳谱。

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浙大一项最新成果变“废气”为高附加值的高分子材料

工业革命之后，人类的生产生活进入了极大依赖石化资源的时代。相伴而来的是大量“废气”的排放。氧硫化碳就是在燃煤、炼油和化工过程中产生的一种“废气”，它既会严重腐蚀设备，当散逸到高空中既产生二氧化硫导致酸雨，又会被光氧化破坏臭氧层，因而是严禁排放的环境污染物。

浙江大学高分子系张兴宏教授课题组，近日将常见的有机小分子硫脲和有机碱在氢键作用下结合起来，首次实现了室温下催化氧硫化碳与环氧化合物的“活性”阴离子交替共聚合，制备了一种无色透明且无金属残留的含硫高分子材料。这项研究成果发表在《自然通讯》上。在化学工作者眼中，对氧硫化碳的回收和利用对于煤炭和石油消费大国有着极大的社会和经济意义。

这项研究中，第一作者为浙江大学高分子系硕士生张成建，通讯作者为张兴宏教授。

硫脲和有机碱协同催化环氧化合物和氧硫化碳“活性”交替共聚，这些有机小分子都是商品化的小分子

共聚的游戏

在合成高分子的世界中，有的单体可以自己聚合，有的单体可以与别的单体共聚合。前者就好比只从一群白兔子中抓兔子，让它们整整齐齐地排列起来。而两种单体共聚合就像从一群白兔子和黑兔子中抓它们并按照一定的顺序排列起来，因而可以排列出很多种样式来。在解决活蹦乱跳的同性问题时还要解决不同性格的个性问题，关键在于抓兔子的人。在高分子合成化学里，这个抓兔子的“人”就是催化剂。

由此可见，设计共聚合的催化剂在高分子反应设计中具有更大的挑战。

氧硫化碳是较为稳定的分子，很难自己聚合，但用高能量的环氧化物和氧硫化碳是可行的方式。可是，如果这两种物质只是纯粹地混在一起，可能很多年都不会有任何的“交流”，因此需要设计能激发它们“来电”牵手的催化体系。

张兴宏团队提出了“两人同时抓两种兔子”的方法，即让一种常见的分子硫脲来抓取环氧化合物，而用另一种常见的分子，有机碱来抓取氧硫化碳，然后一个接一个交替排列起来，从而聚起来。这里重要的是，两个人要默契地配合，才能抓住不同的兔子，让它们老老实实地排队。

这是一个什么样的聚合反应？

硫脲和有机碱就如同两个配合默契的人，通过它们之间的氢键作用这种“默契”的关系，让环氧化合物和氧硫化碳乖乖就范，交替排列成了长链。当用不同的环氧化物时，产生的含硫高分子具有不同的特性。它们看上去有时如同亚克力一样透明的光学树脂，有时候又是蜡白色的坚硬塑料，因而有广泛的用途。

碳酸酐锌酶的启示

张兴宏团队的这项研究，始于十年前，他们的研究目标很清晰，即寻找最为“默契”的催化体系，让气态的氧硫化碳固定下来。当然，寻找的道路一波三折。

张兴宏首先想找到一种自然界中能高效活化氧硫化碳的物质。在自然界中，确实有这样一种酶——碳酸酐锌酶。据研究，这种酶在地球早期有生命的时候就广泛存在了。它是生命体中的一种活性酶，能将空气中的极少量的二氧化碳水合，变成碳酸氢根离子，是已知自然界中转化二氧化碳能力最强的物质。它广泛存在于动物的肺泡中，对于调节酸碱性、维系生命具有重要的作用。在自然界中，碳酸酐锌酶也能抓到氧硫化碳，并把它转化为硫化氢——动植物腐败臭味的主要来源之一。

“我们离自然界的创造还有很远的距离。”张兴宏不禁感叹道。从转化二氧化碳的效率来讲，至今人类制造的催化剂最快大概为每秒转化43个分子，而碳酸酐锌酶每秒钟能够转换100万个。

碳酸酐锌酶的功能结构包含锌离子和氢氧键，可以看作是酸碱协调来活化反应物的体系。张兴宏从中受到启发，找到了功能类似的路易斯酸碱对。碱提供电子对与酸由某种弱的分子作用力结合起来，从而调控两者的结构使它们“默契”地抓取不同的兔子并排队。

方向选对了，张兴宏课题组就在如何寻找或设计路易斯酸碱对上下了许多功夫。

无需金属也可催化

早在2008年，张兴宏发现并提出了“氧-硫交换反应”的概念，解释了二硫化碳难以与环氧化合物完全交替共聚的原因。“这就好比医生治病，明晰了病因就好对症下药。”7年之后的2013年，它们能够成功将氧硫化碳与环氧化合物共聚合起来，使用的催化剂是金属催化剂。科研工作者并不止步，因为作为面向应用的研究，在很多场合，人们最大的诉求就是材料中不能含有重金属。

进而，张兴宏团队继续寻找没有金属的催化剂。“传统都是金属来做催化剂，要改变这一惯性思维，当用非金属催化剂时，就需要重新建构一套新的方法。”2017年，博士生杨嘉良找到了含硼的路易斯酸碱体系作为催化剂，可以得到无色透明的含硫高分子。虽然具有很高的催化活性，但是在使用过程中，硼化合物易燃，操作难度较大。2018年硕士生张成建找到了硫脲和有机碱的这个组合，形成了简单、便宜、效果好的催化体系。

把硼换成硫脲的关键一跃，看似简单，但非常有趣，换了另一种“默契”抓兔子的方式。得到的催化体系可以在温和的条件下，使得氧硫化碳和环氧化合物“活性”共聚，同时又有很高的效率。在这之前，含硫高分子的合成常用缩聚或开环聚合的方法，以难以储运的剧毒光气和硫醇等为原料。张兴宏团队的这一技术是非光气路线合成含硫高分子的新突破。

本课题得到国家自然基金委(21774108)和浙江省自然科学基金委杰出青年基金项目(LR16B040001)的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-04554-5

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荧光粉转化型LED在学术界和产业界均受到广泛的青睐和关注。其中白光LED的使用最为广泛，制备白光LED最为主流的方法包括两种：一种是利用紫外芯片激发红绿蓝（RGB）三种荧光粉得到白光；另一种是市场上最常见的，即利用廉价的蓝色芯片激发黄色荧光粉得到白光。虽然前者所得白光LED的显色指数高，但是由于三种荧光粉之间很难避免相互间的干扰，容易造成颜色重吸收，且需要大量实验探究三种荧光粉的比例调色，成本相对较高。相比较，利用蓝色芯片结合黄色荧光粉更加简单方便，只需要选择合适的黄色荧光粉即可。但是此类LED由于缺少长波长的光导致其显色指数偏低，色温较高，一般只能用于户外。因此，利用蓝光芯片激发黄色荧光粉制备具有高显色指数，低色温的纯白光LED极具挑战。

近日，浙江大学张兴宏教授（通讯作者），博士生刘斌（第一作者）等在Materials Horizons发表了题为“A fluorescein-centered polymer as a phosphor for fabricating pure white light-emitting diodes”的研究论文，报道了通过利用ATRP的方法，将具有高荧光量子产率且可发射黄色荧光的荧光素共价键接到丙烯酸类聚合物链的中央，从而有效抑制了荧光素的聚集诱导淬灭现象，最大程度地发挥荧光素的发光性能。通过改变聚合物侧基的种类，实现了聚合物荧光发射峰的调控。将所得聚合物作为荧光粉并与蓝光芯片结合，进一步调控LED器件的发光特性。研究发现，将侧基为五元环状碳酸酯的丙烯酸酯聚合物作为黄色荧光粉，于460 nm蓝光芯片激发下，所得LED器件的色坐标为（0.33, 0.33），位于纯白光区，且显色指数高达82，可与RGB法得到的白光LED相媲美。有意义的是，该聚合物的侧基由二氧化碳与环氧基偶合法制备，其中含二氧化碳质量分数为23.6%。

本文报道了通过调控聚合物侧基改变其发光性质的方法，成功制备了具有高显色指数和较低色温的纯白光LED。同时，这一工作是CO2基聚合物功能化应用的一条新途径。

文章链接：

http://dx.doi.org/10.1039/C8MH00749G

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2018年6月25日下午，浙江大学张兴宏教授在常州大学材料楼219报告厅作了题为“催化含硫一碳共聚”的学术报告，报告由常州大学副校长蒋必彪教授主持，材料学院部分师生参加了本次报告。
张教授首先从聚碳酸酯合成、工业催化环氧丙烷开环聚合以及非均相催化CO2等方面介绍了课题研究的背景以及发展前景。然后从聚合反应机理以及遇到的关键科学问题等角度阐述了含硫一碳化合物与环氧化物共聚过程中单体的区域选择性和对映选择性以及氧-硫交换反应等问题。并且，针对金属催化剂残留及聚合物样品有颜色等问题提出了有机催化含硫一碳共聚的思路。最后，张教授对含硫一碳化合物进行了总结，并对硫一碳聚合物的发展及应用进行了展望。

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催化二硫化碳和环氧乙烷共聚制备结晶性共聚物
批准号        51973190       
学科分类        环境友好高分子材料 ( E031302 )
项目负责人        张兴宏       
依托单位        浙江大学
资助金额        61.00万元       
项目类别        面上项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2023 年 12 月 31 日