北京航天航空大学材料学院高分子及复合材料系陈爱华副教授

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陈爱华，北京航天航空大学副教授，2005年毕业于北京化工大学材料科学与工程学院，获博士学位，2006年4月获日本学术振兴会（JSPS）外国人特别研究员奖学金到东京工业大学资源化学研究所弥田智一教授课题组进行博士后研究，2008年11月起任日本国立山梨大学清洁能源研究中心助理教授（Assistant Professor），2011年12月作为“卓越百人”引进人才计划加入北京航空航天大学材料科学与工程学院，任副教授。先后入选北京市科技新星、教育部“新世纪优秀人才”。

职称职务：副教授，博士生导师
所在单位：高分子及复合材料系
专业方向代码：0
联系电话：010-82317738
电子邮箱：chenaihua@buaa.edu.cn
办公地点：D336


主讲课程
《高分子材料成型》、《专业英语》（高分子方向）

研究方向
精细结构纳米材料的可控制备及其在燃料电池、太阳能电池等新能源领域的应用，主要包括两亲性嵌段共聚物的设计、合成、自组装及应用，有机-无机纳米复合材料的可控制备、介孔材料、纳米阵列等

研究成果
近年来，作为第一作者和通讯作者于Angew. Chem. Int. Ed. (IF=13.734) （Hot Paper）, Advanced Materials (IF=14.829), Chem. Common. (IF=6.378), J. Phys. Chem. B (IF=3.607)等国际知名期刊发表SCI收录文章多篇，累计SCI他引460多次，单篇最高他引90次，他引90上文章3篇，国际公开专利2项，获第106届日本催化年会优秀报告奖，被日本的《日经产业新闻》、《环境新闻》等新闻报刊报道2次，受邀为日本《催化》杂志撰稿1篇。

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北京航空航天大学材料科学与工程学院陈爱华副教授团队长期从事偶氮苯液晶嵌段共聚物的相关研究工作。最近，该团队将偶氮苯液晶基元引入PISA体系，结合液晶有序排列构建聚合诱导多级自组装体系，得到了长方体、短带状等多种各向异性形貌纳米粒子。（ACS Macro Lett. 2018,7, 358−363）截至目前，纳米尺度的长方体形嵌段共聚物粒子鲜见报道。如图1，他们以聚甲基丙烯酸（PMAA）作为大分子链转移剂，研究了含偶氮苯液晶基元的甲基丙烯酸类单体（MAAz）的乙醇相RAFT分散聚合。该体系成功地实现了各向异性纳米粒子的高效制备（固含量20% w/w）。在此基础上，研究了纳米粒子的形貌演化过程，当PMAA重复单元数为90时，随着液晶形核链段PMAAz重复单元个数不断增加，纳米粒子形貌经历了长方体、短带状、片层、椭囊泡的逐渐演化。

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北航&中科院纳米能源所：一种基于摩擦起电触发液晶排列的自驱动光学开关用于无线传感

北京航空航天大学陈爱华研究团队和中科院北京纳米能源与系统研究所朱光研究团队、王中林院士研究团队通过采用单电极摩擦纳米发电机和聚合物分散液晶薄膜制备了一种新型的自驱动光学开关，其工作原理为利用接触摩擦起电产生的电压驱动液晶分子的排列，从而使聚合物分散液晶薄膜能够快速地在初始的半透明态和瞬时的透明态之间切换。为了实现两种状态下鲜明的对比度，液晶微滴的尺寸被调节至500 nm左右，此时光学开关的透过光相对光强的调节范围为0.05至0.85，表现出非常好的光开关效果。基于上述原理，一系列机械参数包括：接触材料的种类、接触面积、接触速度和分离距离对光学开关的机械-电-光性能的影响被系统地研究。此外，将该光学开关与可见光控制电路进行集成，得到了具有完全无源化传感节点的无线传感系统，该系统在许多人机交互应用中展现出了巨大的应用潜力，比如：安全与安防系统、远程操作、自动化控制等。

 这一成果以题为“Self-Powered Optical Switch Based on Triboelectrification-Triggered Liquid Crystal Alignment for Wireless Sensing”发表在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》上，文章第一作者为北航材料学院博士研究生张臣。该研究为自驱动光学系统的设计提供了一种新的策略，并展示了其在人机交互领域应用的可能性。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201808633

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北京航空航天大学陈爱华课题组设计了一种新型的液晶高分子交联体系，通过带有活性酯基团的偶氮苯液晶嵌段共聚物和富含氨基的支化聚乙烯亚胺反应，得到具有光、湿度多响应的交联液晶高分子。并利用交联体系中氢键作用以及高温再交联的特性，研发其自焊接的工艺。此外，通过这种裁剪-焊接工艺有效制备了多种2D和3D的复杂结构，可以集成到机械手臂中实现毫米级物体的远程操控，在人工肌肉、软体机器人领域中有巨大的应用潜力。

图1（a）CLCP体系化学结构；（b）CLCP薄膜制备示意图；（c）CLCP薄膜光、湿度响应变形示意图与照片。

  这一成果以题为“A Cut-and-Weld Process to 3D Architectures from Multiresponsive Crosslinked Liquid Crystalline Polymers”发表在国际著名期刊《Small》上，文章第一作者为北航材料学院博士研究生郑晓雄，通讯作者为陈爱华副教授。该研究为交联液晶高分子的制备工艺提供了一种新的策略，并展示了其在软体机器人领域应用的可能性。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201900110

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 北京航空航天大学陈爱华课题组在嵌段共聚物体系中引入偶氮苯基元，通过聚合诱导多级自组装的方法得到了长方体、短带状、片层、椭囊泡等系列各向异性形貌粒子。（ACS Macro Lett. 2018, 7, 358-363）最近，该课题组在此基础上，除去连接主链的柔性基团，进一步增大刚性疏水段的空间位阻作用，设计了PMAA-b-PMA(0C)Az 嵌段共聚物分子(如图1)。通过RAFT聚合诱导自组装的方法在高浓度（5-25% w/w）的条件下制备了形貌均一的蠕虫状纳米粒子。（ACS Macro Lett. 2019, 8, 460-465）由于刚性偶氮苯基元的引入，使得蠕虫状纳米粒子的相空间较宽，有效地解决了传统嵌段共聚物体系中蠕虫状粒子相空间较窄的问题。

图1 嵌段共聚物结构及光触发可逆“瘦身”示意图

  有趣的是，蠕虫状纳米粒子中的偶氮苯基团具有光致可逆顺反异构的特性。当粒子被紫外光照射时，体积膨胀、直径变粗；可见光照射时，体积收缩、直径回复；五个可逆的紫外-可见光照循环过程中，粒子均保持较好的可逆变形特性。这种光触发的可逆“瘦身”行为可以为智能材料、智能器件、智能系统的设计与制备带来新的思路。

  该工作在高效制备光控可逆“瘦身”的蠕虫状纳米粒子的基础上，构筑了光控智能纳滤开关。当纳滤开关被紫外光照射时，水通量下降、罗丹明B染料截留率升高；被可见光照射时，水通量升高、罗丹明B染料截留率降低；五个可逆的紫外-可见光照循环过程中，纳滤开关均保持较好的可逆特性。这种光控“快/慢”状态调节的智能纳滤开关在智能污水处理等领域具有较大的应用潜力。

  这一成果以题为“Light-Triggered Reversible Slimming of Azobenzene-Containing Wormlike Nanoparticles Synthesized by Polymerization-Induced Self-Assembly for Nanofiltration Switches”的文章发表在美国化学会期刊《ACS Macro Letters》上，文章第一作者为北航材料学院博士研究生关松，通讯作者为陈爱华副教授。这是该课题组在光触控可逆自吞噬纳米粒子之后的又一可逆形变成果（ACS Macro Lett. 2018, 7, 1475-1479），该研究为大规模可控地合成形貌均一的光响应蠕虫状纳米粒子提供了一种新的策略，并展示了该粒子的光触发可逆“瘦身”行为及其在智能污水处理领域应用的可能性。

  文章链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsmacrolett.9b00146

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北京航空航天大学陈爱华团队通过链内光交联含二苯乙烯的两亲性嵌段共聚物（BCPs），首次报道了具有可调液晶（LC）性能的两亲性聚合物单链Janus纳米粒子（SCJNPs）的制备及自组装。通过改变紫外光照射时间和BCPs的组成，观察到了纳米粒子从管状、环状、马鞍状等非球形组装体到球形纳米粒子的形貌转变。作者认为这项工作提供了一种具有可调功能性的聚合物纳米粒子的简易制备方法，可潜在用于远程光操作的先进材料。相关成果以“Self-Assembly of Single Chain Janus Nanoparticles with Tunable Liquid Crystalline Properties from Stilbene-Containing Block Copolymers”发表于Macromolecules期刊。