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【工作站】电活性聚合物/陶瓷材料与器件研发实验室
【负责人】钱小石
【合作伙伴】上海交通大学机械与动力工程学院
【工作站简介】
本实验工作站（电活性陶瓷及聚合物材料与器件研发实验工作站）专注于功能陶瓷及水凝胶聚合物在生物医学领域的应用研究。作为一个跨学科研究平台，我们汇集了凝聚态物理学、材料科学、生物医学工程、化学和生物学等领域的专家和研究人员。工作站致力于推动先进材料在医学领域的创新应用，以提高医疗技术和患者护理水平。
工作站科研人才储备强大，包括上海交通大学机械与动力工程学院特聘教授，前瞻交叉研究中心副主任钱小石教授在内专职科研人员共十余人，其中副教授职称以上3人、博士后2人、博士生8人、硕士生5人、本科生若干。
工作站科研成果丰硕，相关研究已在包括《自然》、《科学》、《焦耳》、《自然·纳米技术》、《自然·通讯》、《科学中国·技术科学》等国内外重要期刊发表。
【科研目标】
1. 开发生物相容性电活性功能材料：研究和开发新型生物陶瓷和水凝胶聚合物，这些材料在体内具有优异的生物相容性和电功能性。
2. 创新医疗器械和植入物：设计和制造基于陶瓷和水凝胶的新型医疗器械或植入物，用于组织和细胞的修复。
3. 增强药物输送系统：利用陶瓷和水凝胶材料开发可控释放的药物输送系统，提高药物的治疗效果和降低副作用。并可利用电活性材料原位激发，定点定时给药或自产活性功能物质，实现对肿瘤或菌体的杀灭。
4. 推进组织工程和再生医学：研究电活性陶瓷和水凝胶再生医学中的应用，促进细胞、组织和器官的再生。
5. 医学生理信号检测：利用电活性陶瓷和水凝胶试试传感检测生物体原位声光电热力信号并输出显示，形成反馈回路助力高效病灶监测和诊疗。
【代表性成果】
1. 变革性固态制冷技术：揭示了铁电高分子“高熵增效” 机理 (Nature 629, 1041–1046 (2024).)；并提出了高分子界面拓扑外延方法自组装极性界面，大幅提高了电卡制冷效应温变（从7 °C到38 ° C）(Science, 382, 1020–1026 (2023))。通过接枝高导热纳米六方氮化硼片，使热导率提升，大大优化了电卡聚合物在实际样机中的工作能力(Joule 7, 1-17 (2023))。
2. 揭示凝聚态材料高效相变机制：通过研究压电高分子“巨压电效应” 机理，合成了具有巨压电效应与超高机电耦合系数的柔性压电材料，性能首次超越了PZT陶瓷（Science, 375 (6587), 1418-1422 (2022)；Science, 380, eadg0902 (2023)）。
3. 自决策智能驱动材料系统：揭示了软凝聚态材料相变驱动的光-热-力耦合动力学协同机制；探索了单质材料中传感、驱动、反馈的循环方法、首次实现了不依赖人工干预和电子电路控制的材料自主智能。（Nature Nanotechnology, 19, 77–84 (2024)）
通过不断的创新和跨学科合作，我们的实验工作站正努力在生物医学领域实现更多突破，为人类健康事业做出积极贡献。
