华东理工大学庄黎伟

tianliang

姓名：庄黎伟
邮箱：lwzhuang@ecsut.edu.cn
电话：021-64253670
地址：实验十六楼215


教育/工作背景
2019年8月—2020年8月美国约翰霍普金斯大学(JHU) 纳米生物技术研究院(INBT) 访问学者
合作导师：美国工程院院士Prof. Michael Tsapatsis；美国工程院院士Prof. Yannis Kevrekidis
2018年7月—2021年8月华东理工大学(ECUST) 化工学院


职称：讲师
2016年7月—2018年7月华东理工大学(ECUST) 博士后
合作导师：许振良教授
2011年9月—2016年6月华东理工大学(ECUST) 化学工程专业工学博士
研究生导师：戴干策教授


研究方向
计算流体力学(CFD)，原子层沉积(ALD)，化工反应器，膜分离，传递过程


代表性项目
1.国家自然科学基金面上项目(22078091)，“原子层沉积膜制备过程的多尺度传递反应耦合机理研究”，2021-2024（主持）
研究简介：介孔、微孔多孔介质内的原子层沉积过程，涉及孔内扩散、传热、气固非均相反应以及薄膜沉积；原子层沉积反应器内高真空气体动力学、传热、传质；反应器与多孔介质基底的传递反应耦合；大尺寸气体分离膜连续化制备过程及其反应器开发。
2.国家自然科学基金青年项目(21706066)，“中空纤维膜组件流动分布机理研究”，2018-2020（主持）
研究简介：膜孔道、膜丝、膜组件的多尺度通道内流动分布、阻力损耗机理，以及流动均布、流体减阻技术。
3.企业委托项目，“基于过程强化模拟与实验的反应器开发（液相氟化反应器、环己烷氧化反应器、连续脱氟反应器）”，2018-2020（主持）
研究简介：气液鼓泡反应器、气液环流反应器、液液两相搅拌反应器的优化或开发。
4.企业委托项目，“ALD真空反应器优化与工艺开发”，2021-2023（主持）
研究简介：芯片制备技术。
5.美国能源部项目(DE-SC-0021212)，“Permeation Properties of Disordered Metal-Organic Framework Membranes Made by Vapor Phase Ligand Treatment”，2020-2023（主要参与人）
承担内容：大尺寸气体分离膜连续化制备过程及反应器的模型与模拟。
6.企业委托项目，“硫酸烷基化卧式搅拌反应器结构设计”，2012-2013（主要参与人）
承担内容：搅拌反应器流场模拟。
7.企业委托项目，“射流环流反应器开发”，2012-2013（主要参与人）
承担内容：气固两相环流反应器内催化剂悬浮的数值模拟。
8.企业委托项目，“中空纤维超滤膜组件流体流动建模与实验测试”，2012-2014（主要参与人）
承担内容：某型号商用中空纤维超滤膜组件的超滤、反洗、气擦洗、正向冲刷过程的数值模拟，膜组件流体分布和减阻技术。
9.企业委托项目，“高效脱硫技术开发与工程应用”，2014-2015（主要参与人）
承担内容：工业级高效脱硫喷淋塔的气液两相流建模和模拟。


代表性论文
1. Liwei Zhuang+*, Peter Corkery+, Dennis T. Lee+, Seungjoon Lee, Mahdi Kooshkbaghi, Zhen-liang Xu, Gance Dai, Ioannis G. Kevrekidis, Michael Tsapatsis*. “Numerical simulation of atomic layer deposition for thin deposit formation in a mesoporous substrate.” AIChE Journal, 2021, 67(8): e17305. (封面文章；2021年8月Editor’s Choice文章)
2. Liwei Zhuang, Gance Dai. Zhen-liang Xu*. “Three-dimensional Simulation of the Time-dependent Fluid Flow and Fouling Behavior in an Industrial Hollow Fiber Membrane Module.” AIChE. J. 2018, 64(7): 2655-2669.
3. Liwei Zhuang, Hanfei Guo, Gance Dai, Zhen-liang Xu*. “Effect of the inlet manifold on the performance of a hollow fiber membrane module-A CFD study.” J. Membr. Sci. 2017, 526: 73-93.
4. Liwei Zhuang, Hanfei Guo, Penghui Wang, Gance Dai*. “Study on the flux distribution in a dead-end outside-in hollow fiber membrane module.” J. Membr. Sci. 2015, 495, 372-383.
5. Liwe Zhuang, Yang Wang, Zhen-liang Xu*, Gance Dai. “Transient simulation of hollow fiber membrane filtration with non-uniform permeability distribution.” Chem. Eng. Technol. 2019, 42(1): 53-64.  

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近日，我校化工学院功能膜与电子化学品团队青年教师庄黎伟博士，与美国约翰霍普金斯大学、北卡罗来纳州立大学等单位合作，开发了一套原子层沉积（ALD）技术在多孔材料纳米孔道内进行薄膜沉积的数值模型，可用于预测2-5纳米孔道内前驱体扩散、吸附、脱附、沉积反应以及孔道收缩直至堵塞的动态过程。该研究工作以“Modeling of deposit formation in mesoporous substrates via atomic layer deposition: insights from pore-scale simulation”为题（DOI：10.1002/aic.17889），发表于美国化学工程师协会会刊AIChE Journal上。

图片说明：AIChE, e17889（左）；AIChE, e17305封面&编辑之选（右）

         作为集成电路先进制程中薄膜沉积的核心工艺，ALD可以在大尺寸（8-12英寸）晶圆纳米孔道内沉积埃米级精度的功能薄膜。基于ALD薄膜的保型性和均匀性，美国约翰霍普金斯大学Michael Tsapatsis教授和威斯康辛大学的Xiaoli Ma教授，前期开发了以ALD为核心单元操作（Unit operation）的“配体诱导选择性渗透化（Ligand-induced permselectivation, LIPS）”方法，制备了高性能丙烯-丙烷ZIF气体分离膜（Science, 2018, 361(6406): 1008-1011）。针对ZIF气体分离膜制备过程优化和放大问题，庄黎伟博士前期从反应器传递过程入手，联合Peter Corkery博士、Dennis T. Lee博士，共同建立了Veeco Savannah S200型号ALD反应器CFD模型和模拟技术（AIChE，e17305封面&编辑之选）。近期，庄黎伟博士与美国高校远程合作，共同开发了介孔基底内ALD薄膜沉积过程的动力学模型，预测了2-5纳米孔道内反应-扩散以及孔道随ALD循环数收缩直至堵塞的过程，提出了平面型和深孔型同步沉积机理，最后通过膜分离渗透性实验和在线石英晶体微天平（QCM）实验验证了模型和机理（AIChE，e17889）。相关研究工作为基于ALD技术分离膜制备过程的优化和放大奠定了理论和技术基础，其模型和模拟方法已应用于多种商业化ALD反应器的优化和新型ALD反应器的开发。
       上述研究共同第一作者分别为我校化工学院硕士研究生顾皓（导师：许振良教授）和约翰霍普金斯大学Dennis T. Lee博士、Peter Corkery博士，通讯作者为我校化工学院青年教师庄黎伟博士和美国工程院院士Michael Tsapatsis教授。计算模拟研究得到了美国工程院院士Yannis Kevrekidis教授的指导。ALD-QCM实验得到了ALD领域著名学者Gregory Parsons教授及其团队的协助。我校化工学院许振良教授和戴干策教授给予了大力指导与帮助。研究工作得到了国家自然科学基金委和美国能源部的资助。
        原文链接：https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.17889