南京工业大学化工学院教授朱亮亮 让太阳光照亮纳米材料领域

　　随着工业的发展和人口的增加，社会对能源的需求也越来越多。在众多能源中，化石燃料（煤、石油、天然气等）是我国主要的能源来源，但化石燃料不可再生，大量使用还会带来二氧化碳和有害污染物的排放，极大地影响我们赖以生存的环境。基于此，开发新型无污染可再生能源成为学术界研究领域的热点之一。

　　太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源，近年来引起了世界范围内的广泛关注。太阳能能量密度较小且具有即时性，必须及时地将这种低品位的太阳能转换成高品位的其他形式的能量才能存储和利用，将太阳能转换成其他形式的能量就需要能量转换以及存储材料。

　　在这方面，南京工业大学化工学院材料化学工程国家重点实验室教授朱亮亮具有一定的研究心得体会。他的研究方向集中于微纳结构材料多维尺度下的设计、合成与构筑及其面向可持续能源的转化和应用，具体包括微流控技术、光子晶体材料、碳基材料、无机- 有机纳米复合材料、太阳能光热转化与调控、光热催化等。

　　朱亮亮所制备的新能源材料可以有效地将太阳能转化成热能和氢能等高品位形式能源，在海水淡化、化工催化、电热发电等领域有广阔的应用前景。

　　一以贯之

　　始终怀着“明德、厚学、沉毅、笃行”的理念，朱亮亮于2013 年在南京工业大学获得了材料化学工程专业博士学位，随后远赴新加坡国立大学开展博士后阶段的科研工作。在这一阶段，他设计和发展了多尺度结构太阳能转化新材料的制备工艺及在太阳能转化与智能储能上的应用。

　　具体而言，朱亮亮开发了多种多孔泡沫结构光热转化新材料，探索了在光热蒸发中的高效应用，提出了新型光热驱动水蒸发模式和方法，并成功将光热蒸发和纳米发电技术进行集成，丰富了海水淡化的新技术，对能源化工学科以及传统太阳能海水淡化领域起到积极的推动作用。

　　他制备了新型碳基和硅基多孔泡沫材料。该材料具有宽谱带吸收、高效的光热转换效能、内部结构稳定等特点。泡沫内部的三维开孔架构对水及其有机物有优异的吸收存储传输功能，能将水局限在热点上，持续加热，极大地提升太阳能- 蒸汽转换效率，超越传统的体相加热模式。根据泡沫材料多孔特点，提出了新的自足式光热驱动水蒸发模式，即完全隔离体系，完全阻隔了光热能向体相水中的无效转移，进一步提升了转化效率，为光热海水淡化提供了新的途径和方法。此外，为了充分利用太阳能，朱亮亮率先通过纳米发电技术将太阳能蒸汽过程中的废热转化为可用电能，分别基于蒸汽诱导发电和温差发电器件实现蒸汽和光热材料中废热的再利用，提高了整体太阳能转化效率，为偏远地区或紧急情况下的即时电力和淡水生产提供了一项潜在技术。

　　学术界普遍认为，这种高效的光热转换材料和新型光热蒸发模式可以减少对昂贵的太阳光收集系统的依赖和操作场地的要求，降低传统太阳能污水清洁和海水淡化工业成本，发展了清洁能源化工产业和新能源材料学科。

　　朱亮亮还构筑了多种多层级纳米结构材料，探索了其在光催化产氢和光降解有机污染物领域的应用，提出了相关材料形貌形成机理，开发了新型光催化反应模式，为光催化纳米材料的制备和光催化技术的发展提供了新思路，丰富了催化材料的选择。

　　高活性、稳定的光催化剂是实现太阳能规模利用、产业化的关键。他结合多种纳米材料制备技术，制备了一系列高效光催化材料，构筑了从一维到三维，形貌可控、性能可调的多层级纳米结构，如谷粒状表面结构纳米纤维、纳米片/纳米线核壳以及无机氧化物- 有机框架结构等，为高性能光催化剂提供了新选择，同时也结合材料独特的物理化学性质，对光催化机理、光催化效率以及实际应用中的负载和回收等光催化突出问题进行探索，促进了光催化学科以及催化化工工业的发展。

　　同时，朱亮亮提出了可大范围直接生长超薄二维纳米膜的合成方法和生长机理，用于电致变色智能能量存储材料和器件，为智能节能储能、柔性显示领域提供了一种新的技术，丰富了材料化学工程与新能源交叉学科的理论和方法。

　　服膺探微

　　2019 年1 月，朱亮亮满怀家国理想回归母校，开始了学术新征程。回国后他先后入选2019 年江苏省高等学校优秀科技创新团队和2021 年江苏特聘教授。朱亮亮致力于发展以微流体控制技术为代表的微化工技术，实现在受限通道内构筑“精密复合”的有序微结构材料，探求纳微宏跨尺度有序微结构材料宏观功能特性与其构筑单元物化性质间的构效关系。

　　学术界认为，微流体控制技术具有传热传质速率快、安全可控、节能高效等优点，是一种在微尺度环境下操纵微小流体和化学反应的前沿技术，在纳米材料、高端药物、化学中间体产业化制备方面有广阔的应用前景。

　　朱亮亮采用微流控技术精准构筑了基于荧光材料- 聚合物- 单分散微球等结构单元的有序结构纳米功能材料，达到有序集成、性能提升的目的。他利用多种新型纳米合成技术构建形貌可控、高转化率的纳米能源转换材料，考察制备过程中不同条件对材料结构性能的影响；开展功能化材料的结构形态与其性能的关系规律研究，探讨材料独特性质的内在机制，展开过程可控的新型光热纳米材料制备及组装技术构筑复杂微宏结构的方法。未来，他将开展功能化材料的实际应用研究，在获得具有不同性能的材料的基础上，通过研究结构- 性能关系，对产品性能要求进行裁剪，实现材料功能最大化。

　　他希望基于微流控技术建立可控组装大规模生产宏观有序微结构材料的化学工艺与集成方法，降低制备成本并提高其工业应用价值。而设计合理的微流体设备，可以增加微流体制备功能化有序微结构材料的产量，降低生产成本，同时对微化工技术的理论发展和技术支持起到借鉴作用，丰富化学工程的理论与方法。化工行业是江苏省的基础性产业和支柱产业，在全省工业经济总量中占比12% ～ 14%；新材料产业是江苏省重点发展的高新技术产业之一，占全省工业经济总量的15% ～ 18%。但目前我国化工与材料产业主要处于价值链的中低端，面临着高能耗、高污染等问题。

　　在朱亮亮看来，矢志不渝地追求学术突破，不仅可以实现自己的学术理想，还可以促进产学研一体化发展，促进区域经济发展，推动国家产业进步。他希望以自己的一片赤子之心和一份微薄之力，融入时代洪流，切实助力民族复兴“中国梦”实现！

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