李闯教授课题组围绕高分子材料、超分子化学、软物质科学中的前沿问题展开多学科交叉研究,旨在通过分子设计、化学合成、高(超)分子聚合、分子自组装等手段构筑新型功能高分子材料,研究微观分子结构变化与材料宏观性能之间的构效关系和规律,开发具有仿生形变和响应致动能力、可循环利用的动态水凝胶材料,探索在软体机器人、生物医学工程等领域的应用。
1. 新型功能高分子水凝胶材料:通过分子设计和有机合成开发新型的刺激响应基元,进而整合到高分子水凝胶网络中,利用构筑基元的动态响应性调控水凝胶的相变行为、体积变化、力学性能等,探索在细胞培养、组织修复以及智能材料等领域中的应用。
2. 超分子组装功能软物质:设计合成DNA、多肽、分子开关以及其他新型两亲性功能分子,利用超分子相互作用(包括DNA碱基互补配对、主客体识别、氢键、疏水相互作用等)通过自组装方法构筑动态可逆、可循环利用的超分子水凝胶等软物质材料,进而改变微观尺度下组装基元的分子性质变化,调控软物质材料的宏观性能,揭示微观分子变化与宏观性能之间的构效关系,探索动态软材料在仿生形变、信息加密和自修复材料中的应用。
Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 3957. Adv. Mater. 2015, 27, 3298. Small 2015, 11, 1138. Mater. Chem. Front. 2017, 1, 654. Chem. Commun. 2016, 52, 10668.
3. 仿生智能软体驱动器、机器人:设计合成新型的有机功能分子,包括分子开关和分子机器等,可在外界刺激条件下产生分子构型、亲疏水性、带电状态等性质的变化,通过将其接枝到高分子交联网络中,利用功能分子的性质变化间接带动高分子交联网络的拓朴结构转变,进而调控高分子材料的体积变化、力学强度等宏观性能,开发新型的具备仿生形变和运动能力的软体驱动器和软体机器人,探索在药物靶向传输和可控释放和组织医学工程等领域中的应用。
Sci. Robot. 2020, 5, eabb9822. Nat. Mater. 2020, 19, 900. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 8447. Matter, 2021, 4, 1377. Soft Matter, 2022,18, 2193.