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表界面上做文章顶天立地争国光 —记江南大学张丹教授

发布日期：2023-09-08 来源：中国网责任编辑：李汀

【中国网9月5日】界面技术是一门以多相物系为对象，从原子或分子尺度上探讨各种表面和两相之间界面的组成、结构、性质与吸附质的变化过程，研究界面性质随物质本性而变化之规律的学科。它是随着现代科学技术发展，各学科之间相互交叉和渗透而形成的一门应用性极强的边缘学科，也是通向当前新技术革命中三大前沿科学领域（材料科学、信息科学、生命科学）的重要桥梁。江南大学张丹教授多年来一直在界面技术研究领域勤勉耕耘，不断开拓创新，取得了丰硕的研究成果。

科教兴国务实笃行

界面现象是人们随处可见的自然现象，它与生命活动息息相关。例如，大脑皮层进行的信息交换和传递，被认为是当今自然界中最复杂的界面过程；植物通过叶绿素，把空气中游离的二氧化碳和水转化为淀粉和氧的光合作用，就是一个众所周知的界面反应。以材料工业为例，人们在科研、生产与生活中所使用的材料，在大多数情况下均为复合体，即使是单质材料，也往往由于原生裂缝的存在而成为两相复合体。总之，以新材料为代表的现代工业领域离不开界面技术。

张丹教授于2011年获得加拿大McMaster University博士学位；2012－2013年在加拿大University of New Brunswick从事博士后研究工作，2013年入职江南大学工作至今。主要从事材料表面功能化以及新型工业助剂设计开发方面的教研工作。担任国家自然科学基金评审专家、教育部学位论文评审专家、科技部外国专家项目评审专家；近年来入选江苏省“双创计划”、无锡市社会事业领军人才、杭州市钱江特聘专家，江南大学“我最喜爱的老师”等。主持国家自然科学基金、中国博士后基金、江苏省自然科学基金、江苏省博士集聚计划、河北省自然科学基金、教育部留学回国人员科研启动基金、无锡市留学人员择优资助等纵向科研项目14项以及企业产学研合作项目40余项；近年来在Small、STOTEN、ACS AMI、Carbohyd． Polym．等期刊发表学术论文70余篇；授权国家发明专利56件；获得中国轻工业联合会科技进步奖、中国产学研合作创新奖、江南大学教学成果特等奖等。

不仅在科研事业中硕果累累，作为轻化工程系党支部书记的张丹教授在社会活动方面也处处身先士卒。2022年10月21日，张丹教授来到了无锡市尚贤融创小学，为六年级的孩子们带来了一堂别开生面的化学课《学神奇“化学”，练“表面”功夫》。他以元素周期表引入话题，带领孩子们认识了空气和人体的成分，并用生动有趣的儿童化语言，深入浅出地讲解了表面化学之超疏水、超亲水等概念及技术原理，让小学生们了解什么是“表面化学”。在课堂上，张丹老师通过和孩子们一起动手参与有趣奇妙的实验，让学生感受到界面技术的神奇和魅力，他告诉孩子们要善于用自己的观察力和好奇心，勇于探索未知的世界。小小的实验，为孩子们带来了大大的惊喜，在课堂“开放性提问”环节中，孩子们时而若有所思，时而高举小手，积极互动，学习热情高涨。该活动的顺利举办引发了热烈的社会反响。

产学研转化硕果累累

界面科学的一个鲜明特点是应用技术与基础理论紧密结合，互相促进，共同发展。因此，界面技术作为一门独立学科及其在科学研究与工业应用中的重要性，已经越来越被人们所认识，且在国民经济与人们的社会实践中发挥着日益重要的作用。随着界面技术的深入研究，将会对整个自然科学技术的发展具有重要的意义。相信在国家“十四五”规划的宏伟蓝图下，新材料产业对于高新技术创新的迫切需求，将会极大地促进界面工程技术的飞速发展。张丹教授多年来一直深耕这一领域，并取得了令人瞩目的成果。

针对日益提高的防水面料的需求，张教授团队将仿生学原理与纳米技术相结合，从材料界面功能化的角度入手，开发了一类应用广泛，操作简单，绿色环保的新型绿色纳米界面材料。该类超疏水材料（不含氟元素）通过喷涂方式可在多种材料表面形成稳定的防水、防油、防污的三防纳米涂层，尤其在纤维材料的表面可形成具有优良仿生效果的多级微纳结构，从而有效地隔绝水、油以及灰尘的污染，构建物理抗菌屏蔽层，在保证纤维材料透气性与柔软度的同时，减少了材料本身的污染以及洗涤过程带来的水资源消耗与二次污染。目前市面上应用最广泛的三防类产品是有机含氟化合物，其生产过程及产品中的副产物全氟辛酸及其盐类（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）具有潜在的致癌性，在防水纺织品整理过程中和整理后会释放含氟化合物，危害人体和环境。多年来张丹教授团队致力于发展新型的无氟双疏绿色产品，不含任何氟元素且具有优异的拒水自清洁性，具备较强的抗污渍能力和防油性能，有望替代传统含氟拒水整理剂。目前，张丹教授团队已经针对诸如棉、麻、聚酯、丝、皮革等多种不同材质的纤维面料以及木材、塑料、金属、建材、玻璃等多类材质上进行了水、油、泥浆、灰尘等多种生产生活中常见污染物的实验，并取得了十分显著的成果。本产品在不改变材料本身外观、透气性与柔性的前提下，对于多种常见纺织品污染物均具有良好的自清洁作用，其效果照片请见下图：

此外，超浸润技术的另一分支超亲水材料则可以有效防止玻璃、镜子表面的雾气和冰霜的产生，可大幅提高原有产品的适用性。具备超疏水自清洁与超亲水防雾纳米涂层由于具有独特的表面性能，已经在众多领域展现了其独特的使用价值。通过该技术的实施与推广，可以有效地改善多种材料的表面性质，赋予其特殊作用与功能。该类产品在日常生活、工农业生产以及国防建设领域均具有巨大的应用前景。目前张丹教授团队正与全球最大的体育用品零售商迪卡侬等多家世界知名企业开展合作。

保定钞票纸业有限公司始建于1956年，是新中国第一家专业钞票纸生产企业。近年来，随着人民币的全球重要性日益凸显，人民币已成为世界主要货币之一，人民币对于中国经济的发展以及国际地位提升都具有重大的作用和意义。因此，人民币的质量性能以及特殊防伪需求就显得尤为重要。多年来，张丹教授科研团队针对国家需求，与保定钞票纸业开展长期合作，为人民币纸的技术升级提供了有力支持。

随着智慧生活方式的普及，洗地机和扫地机器人已经逐步走进了更多百姓家庭。新型辅助清洁工具的到来为人们的日常生活提供了诸多便利。为了实现更好的清洁效果，张丹教授团队与江苏美的清洁电器股份有限公司开展合作，集合双方科研力量，实现了清洁能力的显著提升。他们针对滚刷等重要组件进行技术升级，利用表界面仿生技术，大幅提高了洗地机滚筒纤维材料的清洁与自清洁能力，能够更快更好地对多种目标材质和顽固污染物进行深度处理，并进一步提高了其抗菌、防霉、除臭以及自清洁能力。