華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院導(dǎo)師：劉洪來(lái) 正文

　　劉洪來(lái)，男，1960年10月生，浙江省富陽(yáng)人。1982年7月浙江大學(xué)化工工程專業(yè)本科畢業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位； 1985年2月華東化工學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)碩士研究生畢業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位；1992年6月華東化工學(xué)院化學(xué)工程專業(yè)博士研究生畢業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。1985年3月至今華東理工大學(xué)化學(xué)系工作；1995年8月被聘為教授；現(xiàn)為《化學(xué)學(xué)報(bào)》、《Chinese J. Chem.》和《過(guò)程工程學(xué)報(bào)》編委。2000年獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金資助，2005年獲被聘為教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授。在國(guó)際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表研究論文110余篇，研究成果曾獲省部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
　　歡迎物理、化學(xué)工程、化學(xué)及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生報(bào)考.
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　　 主要研究方向和研究成果
　　1、分子熱力學(xué)和分子傳遞現(xiàn)象研究
　　分子熱力學(xué)主要從分子水平上研究分子結(jié)構(gòu)、分子間力和流體結(jié)構(gòu)與宏觀熱力學(xué)性質(zhì)、相平衡性質(zhì)間的定量關(guān)系，為化學(xué)工程和工藝設(shè)計(jì)、新型分離過(guò)程的開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和模型。分子熱力學(xué)是在六十年代開(kāi)始逐漸建立起來(lái)的化學(xué)工程領(lǐng)域的分支學(xué)科，近代分子熱力學(xué)的典型研究方法是在嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)力學(xué)推導(dǎo)基礎(chǔ)上，適當(dāng)引入合理的簡(jiǎn)化假設(shè)，得到含有一定數(shù)量的普適性常數(shù)的模型，而用嚴(yán)格準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)分子模擬結(jié)果確定這些普適性常數(shù)，使最終得到的分子熱力學(xué)模型不僅具有嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ)，而且其形式又相對(duì)比較簡(jiǎn)單，適合于工程應(yīng)用。分子傳遞是從分子水平上研究工程或應(yīng)用中出現(xiàn)的傳遞問(wèn)題，其主要內(nèi)容是提供表達(dá)分子結(jié)構(gòu)的分子參數(shù)與傳遞性質(zhì)(如粘度、導(dǎo)熱系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)等)間的定量關(guān)系。
　　在該研究方向上，本課題組主要從事復(fù)雜系統(tǒng)相平衡數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，分子熱力學(xué)和分子傳遞模型的建立，曾建立了多元系由tpx推算y的曲面樣條函數(shù)法，基于格子模型的多元高分子溶液混合亥氏函數(shù)模型，基于自由空間模型的鏈狀分子系統(tǒng)狀態(tài)方程，聚電解溶液分子熱力學(xué)模型，鏈狀非均勻流體的密度泛函理論，小分子在高分子膜中的分子傳遞模型等。
　　2、計(jì)算機(jī)分子模擬
　　流體的熱力學(xué)性質(zhì)及相平衡規(guī)律的計(jì)算機(jī)模擬是二十世紀(jì)50年代以后發(fā)展起來(lái)的方法，計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，是這一方法迅速發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)模擬分為兩種：一是Monte Carlo法(MC)，它按照一定的統(tǒng)計(jì)分布隨機(jī)構(gòu)作系統(tǒng)的微觀狀態(tài)，主要適用于平衡性質(zhì)的模擬；另一種是分子動(dòng)力學(xué)法(MD)，包括平衡態(tài)和非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)方法，它采用求解粒子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程的方法，除了平衡性質(zhì)外，它還能模擬遷移性質(zhì)及非平衡態(tài)傳遞現(xiàn)象。計(jì)算機(jī)分子模擬的另一作用是直接提供極端條件(高溫、高壓、輻射等)下的機(jī)器“實(shí)驗(yàn)”數(shù)據(jù)以代替困難的實(shí)驗(yàn)測(cè)定。分子模擬已與理論和實(shí)驗(yàn)研究形成三足鼎立之勢(shì)，成為認(rèn)識(shí)客觀世界規(guī)律的第三種基本手段。
　　在該研究方向，本課題組主要用MC和MD模擬的相平衡、界面吸附和組裝等，曾開(kāi)發(fā)了基于格子模型的鏈狀分子系統(tǒng)相平衡的構(gòu)型偏倚蒸發(fā)MC模擬方法，在國(guó)際上首次報(bào)道了鏈長(zhǎng)為1~200的二元和三元系的液液平衡數(shù)據(jù)，用MC方法模擬研究了高分子在固體表面的吸附規(guī)律及構(gòu)型分布、表面活性劑溶液的結(jié)束結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)了鏈狀流體的分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬方法并模擬了聚電解質(zhì)和兩性聚電解質(zhì)溶液的滲透系數(shù)等。
　　3、高分子系統(tǒng)的微相分離及其演化研究
　　共聚高分子由兩種或多種不同性質(zhì)的單體聚合而成，可以在不同尺度上區(qū)分其結(jié)構(gòu)。從分子尺度來(lái)看，可以形成線性、星型、梳狀、無(wú)規(guī)接枝和交聯(lián)網(wǎng)狀等高分子，即使由兩種單體組成的簡(jiǎn)單線性共聚高分子，也可以區(qū)分為兩嵌段共聚物、無(wú)規(guī)共聚物、交替共聚物、梯度共聚物等不同結(jié)構(gòu)。如果是由多種單體形成的共聚高分子，其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜多變。從分子聚集態(tài)尺度來(lái)看，可以無(wú)定型的玻璃態(tài)存在，也能形成微晶顆粒分散在玻璃態(tài)本體中。當(dāng)不同單體之間的相互作用差異較大時(shí),高分子共混物或嵌段共聚物傾向于發(fā)生相分離，但由于高分子的運(yùn)動(dòng)受到限制或嵌段共聚物不同單體之間有化學(xué)鍵相連，不能形成通常意義上的宏觀相變，而只能形成納米到微米尺度的微相分離結(jié)構(gòu)或介觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)組成的不同，可以形成層狀、柱狀、體心立方、雙連續(xù)等介觀結(jié)構(gòu)。高分子材料的宏觀性能不僅決定于單體的結(jié)構(gòu)，還與單體的排列方式、高分子的聚集狀態(tài)和介觀分相結(jié)構(gòu)等不同尺度的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
　　在該方向上，本課題組主要采用實(shí)驗(yàn)觀察、理論分析和計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的方法，研究高分子系統(tǒng)不同尺度結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律、外場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響及不同尺度結(jié)構(gòu)的演化過(guò)程，為用宏觀手段調(diào)控高分子材料結(jié)構(gòu)及其性能提供理論依據(jù)。本組已開(kāi)發(fā)了基于不同粗?；椒ǖ倪m用于高分子熔體介觀分相結(jié)構(gòu)及其演化過(guò)程模擬的鍵長(zhǎng)漲落空穴擴(kuò)散算法和協(xié)同運(yùn)動(dòng)算法等MC模擬方法、耗散粒子動(dòng)力學(xué)(DPD)方法、用元胞動(dòng)力學(xué)方法(CDS)和動(dòng)態(tài)密度泛函理論(DDFT)等模擬和計(jì)算方法。建立了基于狀態(tài)方程的動(dòng)態(tài)密度泛函理論，可以計(jì)算壓力對(duì)高分子系統(tǒng)有序無(wú)序相變的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可以用不同的表面活性劑調(diào)控澆注于表面活性劑溶液表面的嵌段共聚物薄膜的微相結(jié)構(gòu)。
　　4、Gemini表面活性劑溶液研究
　　表面活性劑分子由親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)組成，少量加入即能大大降低溶液表面或液/液界面張力，改變系統(tǒng)的界面狀態(tài)，從而產(chǎn)生潤(rùn)濕或反潤(rùn)濕、乳化或破乳、起泡或消泡、加溶等作用，在醫(yī)藥、機(jī)械、石油、煤炭、生化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。表面活性劑可以分為陰離子型表面活性劑、陽(yáng)離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑和兩性表面活性劑四大類。表面活性劑的廣泛應(yīng)用與其在溶液中能形成復(fù)雜的聚集體結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，是一個(gè)典型的具有多尺度結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)。尋找、合成新的性能更好的表面活性劑，以及通過(guò)不同表面活性劑的復(fù)配，利用不同性能的表面活性劑的性能互補(bǔ)或協(xié)同作用，達(dá)到降低表面活性劑用量和提高產(chǎn)品性能的目的，是表面活性劑研究的主要內(nèi)容之一。利用表面活性劑溶液能形成不同介觀結(jié)構(gòu)的特性，還可以用來(lái)作為模板劑制備具有各種復(fù)雜介觀結(jié)構(gòu)的分子篩、藥物緩釋膠囊、功能性超細(xì)粉末等。
　　在該方向上，本課題組主要從事Gemini表面活性劑的合成、表(界)面性質(zhì)表征、溶液多尺度結(jié)構(gòu)和界面膜結(jié)構(gòu)的觀察、與蛋白質(zhì)和DNA等生物大分子的相互作用，以及Gemini表面活性劑在復(fù)雜材料制備中的應(yīng)用。發(fā)現(xiàn)正離子Gemini表面活性劑和負(fù)離子表面活性劑混合溶液可以形成雙水相，由于結(jié)構(gòu)特殊Gemini表面活性劑作為模板或保護(hù)劑合成介孔材料和低維納米材料有很大的優(yōu)越性，一種含有剛性頭基的Gemini表面活性劑可以在氣液界面成核結(jié)晶形成3D晶體，而且可以通過(guò)無(wú)機(jī)鹽對(duì)其形貌進(jìn)行調(diào)控。

　　榮譽(yù)和研究成果獲獎(jiǎng)：
　　 (1) 1992年“通過(guò)溫度、壓力和液相組成的測(cè)定獲得完整汽液平衡數(shù)據(jù)的研究”獲國(guó)家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)(第二獲獎(jiǎng)人)
　　 (2) 1995年獲霍英東青年教師獎(jiǎng)(研究類三等獎(jiǎng))
　　 (3) 1997年和1999年兩次被評(píng)為上海市高校優(yōu)秀青年教師
　　 (4) 1998年“高分子系統(tǒng)的分子熱力學(xué)”獲教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)(第二獲獎(jiǎng)人)
　　 (5) 2000年獲上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)促進(jìn)化學(xué)化工發(fā)展和培育人才獎(jiǎng)勵(lì)基金莊長(zhǎng)恭獎(jiǎng)
　　 (6) 2002年被評(píng)為教育部全國(guó)高等學(xué)校優(yōu)秀骨干教師
　　 (7) 2003年“多分散系統(tǒng)的連續(xù)熱力學(xué)”獲上海市科技成果二等獎(jiǎng)(第3獲獎(jiǎng)人)

　　近期科研項(xiàng)目:
　　 (1) 復(fù)雜流體的分子熱力學(xué)研究，國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目，2001.1~2004.12
　　 (2) 復(fù)雜材料的微相平衡和結(jié)構(gòu)演化，國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，2003.1~2006.12
　　 (3) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程工程化關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，上海市科委重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，2005.9~2007.8
　　 (4) 兩性聚電解質(zhì)溶液的分子熱力學(xué)研究，教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目，2006.1~2008.12
　　 (5) 膠體/高分子系統(tǒng)的密度泛函理論，國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目, 2007.1~2009.12
　　 (6) 流體物性和相平衡數(shù)據(jù)的測(cè)定和模擬計(jì)算，華誼集團(tuán)合同項(xiàng)目， 2006.12~2007.12

　　代表性論文：
　　 (1) Hu, Y., Liu, H.L., Prausnitz, J. M. Equation of state for fluids containing chainlike molecules, J. Chem. Phys.，104, 1996: 396-404
　　 (2) Yan, Q.L., Liu, H.L., Hu, Y. Simulation of phase equilibria for lattice polymers, Macromolecules, 29, 1996: 4066-4071
　　 (3) Hu, Y.，Jiang, J.W.，Liu, H.L.，Prausnitz, J. M. Thermodynamic Properties of Aqueous Solutions: Non-symmetric sticky electrolytes with overlap between ions in the mean-spherical approximation, J. Chem. Phys. 106, 1997: 2718-2727
　　 (4) Jiang, J.W.，Yan, Q.L.，Liu, H.L.，Hu, Y. Monte-Carlo simulation of liquid-liquid equilibria for ternary chain molecule systems on a lattice, Macromolecules, 30, 1997: 8459-8462
　　 (5) Jiang, J.W.，Liu, H.L.，Hu, Y., Prausnitz, J.M. A molecular-thermodynamic model for polyelectrolyte solutions, J. Chem. Phys., 108, 1998: 780~784
　　 (6) Jiang, J.W.，Liu, H.L.，Hu, Y. Polyelectrolyte solutions with stickiness between polyions and counterions , J. Chem. Phys., 110, 1999: 4952~4962
　　 (7) Chen, T., Liu, H.L.，Hu, Y. Monte Carlo Simulation of Phase Equilibria for Random Copolymers, Macromolecules, 33, 2000: 1904~1909
　　 (8) Chen, T., Liu, H.L.，Hu, Y.. Monte Carlo Simulation for the Adsorption of Diblock Copolymers (I) In Non-Selective Solvent, J. Chem. Phys., 114(13), 2001: 5937-5948
　　 (9) Meng S. H., Cai J., Liu H.L., Hu Y.. Fluids of Hard-Spheres with Two Sticky Thin Layers, Liquid-Liquid Transition for Pure Substances, J. Chem. Phys., 115(2), 2001: 970-976
　　 (10) Han X., Xu J., Liu H. L., Hu Y., A new approach to thick films of a block copolymer with ordered structures, Macrom. Rapid Comm., 26, 2005: 1810-1813
　　 (11) Ye Z. C., Cai J., Liu H. L., Hu Y., Density functional theory for density and chain conformation profiles of square-well chains confined in a slit, J. Chem. Phys., 123(19), 2005: 194902
　　 (12) Han X., Hu J., Liu H.L., Hu Y., SEBS aggregate patterning at surface studied by atomic force microscopy, -3433
　　 (13) Jiang J. W., Feng J., Liu H. L., Hu Y., Phase behavior of polyampholytes from charged hard-sphere chain model, J. Chem. Phys., 124, 2006: 144908
　　 (14) Ye Z. C., Chen H. Y., Cai J., Liu H. L., Hu Y., Density functional theory of homopolymer square-well-chain mixtures confined in a slit, J. Chem. Phys., 125(12), 2006: 124705
　　 (15) Yang J. Y., Xin Q., Sun L., Liu H. L., Hu Y., Jiang J. W., A new molecular thermodynamic model for multicomponent Ising lattice, J. Chem. Phys., 125(16), 2006: 164506
　　 (16) Chen H. Y., Ye Z. C., Peng C. J., Liu H. L., Hu Y., A density functional theory for recognition of polymer at nanopatterned surface, J. Chem. Phys., 125(20), 2006: 204708
　　 (17) Zhou M., Liu H. L., Yang H. F., Liu X. L., Zhang Z. R., Hu Y., Spontaneous crystallization at the air-water interface: an unusual feature of gemini surfactant with rigid spacer, Langmuir, 22(26), 2006: 10877-10879
　　
　　　

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