卢红斌——复旦大学高分子科学系教授

卢红斌，复旦大学高分子科学系教授，博士生导师。

教育及工作经历：

1996年4月毕业于北京理工大学化学化工学院，获工学硕士学位。

1999年12月毕业于中科院长春应用化学所获高分子化学与物理理学博士学位。

2000年1月～2001年12月在复旦大学高分子科学系，杨玉良教授指导下从事通用高分子材料高性能化的博士后研究。

2001年12月～2004年7月在美国University of Southern California材料科学系Steven Nutt教授指导下从事聚合物纳米复合材料的博士后研究。

2004-2012 复旦大学高分子科学系 副教授。

2012-至今 复旦大学高分子科学系 教授、博导。

       学术兼职：

       美国化学会（J. Am. Chem. Soc.、Chem. Mater.、Macromolecules etc.）、英国皇家化学会（Chem. Comm.、J Mater. Chem.、Soft Matter etc.）、Polymer、Composites Science and Technology、John & Wiley （Advanced Materials、Small、Macromol. Rapid Comm. etc.）、中国科学、高等学校化学学报、物理学报、高分子学报等期刊的审稿人。

      2010年被评为美国化学会Macromolecules期刊Top 25%审稿人。 

主讲课程：

材料仿生与演化（本科生通识选修课程）

智能高分子 （高年级本科生专业选修课）

仪器分析与物理化学实验（本科生实验基础课）

培养研究生情况：

博士研究生2名，硕士研究生8名。

研究方向：

 聚合物纳米复合材料 

 界面工程、纳米结构及其结构性能相关性 

 仿生与功能性聚合物复合材料 

 先进碳基材料及其复合材料 

 碳纤维、石墨烯、碳纳米管的制备及性能优化 

 聚合物复合材料成型加工新技术 

 高分子动力学 

 聚合物及其复合材料的玻璃化转变 

 聚合物熔体、溶液及悬浮液流变学

先后承担973和863子课题、自然科学基金、上海市重点基础研究、上海市纳米专项等十余项课题。

        科研成果：

         作为项目参与人员，于2003、2010年两次获得中石化科技进步一等奖，2004年获得国家科技进步二等奖。申请中国专利多项， 授权中国专利2项。

1、上海市科委纳米专项支持的石墨烯母粒工业化制备新技术，目前正在中试过程中（与上海正臣公司）。

2、ABS再生树脂的高性能化研究已完成中试。

发明专利：

1、凹凸棒表面改性专利技术，专利号：ZL 2007 1 0040487.6。

2、一种芳香族二胺修饰的纳米凹凸棒的制备方法，安力，卢红斌，杨玉良，专利号：ZL 2007 1 0040487.6，专利证书：第486740号。

已在Advanced Materials、Journal of Materials Chemistry、Macromolecules、Macromolecular Rapid Communications、RSC Advances等杂志发表论文40余篇，论文被他人引用千余次。

发表论文：

1. Zhongxin Chen, Lei Dong, Dong Yang*, Hongbin Lu*, Superhydrophobic Graphene-Based Materials: Surface Construction and Functional Applications, Advanced Materials, DOI: 10.1002/adma.201302804.

2. 陈仲欣，卢红斌*，石墨烯-聚苯胺杂化超级电容器电极材料，高等学校化学学报，2013, 34(9), 2020-2033. .

3. Lei Dong, Zhongxin Chen, Dong Yang*, Hongbin Lu*, Hierarchically Structured Graphene-Based Supercapacitor Electrodes, RSC Advances, DOI: 10.1039/C3RA44357D.

4. Ziping Yang, Hongbin Lu*, Non-isothermal Crystallization Behaviors of Poly(3-hexylthiophene)/ Reduced Graphene Oxide Nanocomposites, Journal of Applied Polymer Science, 2013,128(1):802-810.

5. Ming He , Jing Ge , Zhiqun Lin , Xuhui Feng , Xinwei Wang , Hongbin Lu , Yuliang Yang and Feng Qiu,Thermopower enhancement in conducting polymer nanocomposites via carrier energy scattering at the organic–inorganic semiconductor interface, Energy Environ. Sci., 2012,5, 8351-8358.

6. Chen Ma, Zhongxin Chen, Ming Fang, Hongbin Lu*, Controlled Synthesis of Graphene Sheets with Tunable Sizes by Hydrothermal Cutting, Journal of Nanoparticle Research, 2012,14:996, DOI 10.1007/s11051-012-0996-0.

7. Hongbin Lu*, Zhongxin Chen, Chen Ma, Bioinspired Bioinspired Approaches for Optimizing the Strength and Toughness of Graphene-Based Polymer Nanocomposites, Journal of Materials Chemistry,2012, 22(32), 16182-16190.

8. Xiaohui Zhou, Zhongxin Chen, Danhua Yan, Hongbin Lu*, Deposition of Fe-Ni Nanoparticles on Polyethylenimine-Decorated Graphene Oxide and Application in Catalytic Dehydrogeneration of Ammonia Borane, Journal of Materials Chemistry, 2012, 22 (27), 13506 - 13516.

9. hongxin Chen, Hongbin Lu*, Constructing Sacrificial Bonds and Hidden Lengths for Ductile Graphene/Polyurethane Elastomers with Improved Strength and Toughness, J. Mater. Chem., 2012, 22(25),12479– 12490.

10. Ming Fang, Zhongxin Chen, Sizhi Wang, Hongbin Lu*, Deposition of Metal Nanoparticles on Graphene Polyelectrolyte Brushes, Nanotechnology, 2012, 23(8), 085704.

11. Ming Fang, Zhiyong Tang, Hongbin Lu*, Steven Nutt, Multifunctional superhydrophobic composite films from a synergistic self-organization process, J. Mater. Chem., 2012, 22(1), 109-114.

12. 桑泳，方明，卢红斌*，石墨烯表面接枝聚(3-己基噻吩)分子刷的制备与表征，高分子学报，2012，2, 223-230 (封面文章)

13. Ming Fang, Zhen Zhang, Jianfeng Li, Hongdong Zhang, Hongbin Lu* and Yuliang Yang, Constructing Hierarchical Interphase for Strong and Tough Epoxy Nanocomposites via Amine-Rich Surfaces, J. Mater. Chem., 2010, 20(43), 9635-9643.

14. Ming Fang, Kaigang Wang, Hongbin Lu*, Yuliang Yang and Steven Nutt, Single-Layer Graphene Nanosheets with Covalently Grafting of Polymer Chains, J. Mater. Chem. 2010, 20(10), 1982-1992.

15. Ming Fang, Kaigang Wang, Hongbin Lu*, Yuliang Yang and Steven Nutt, Covalent Polymer Functionalization of Graphene Nanosheets, J. Mater. Chem. 2009,19(38), 7098-7105.

16. Yongzheng Pan, Li An, Yue Xu, Hongbin Lu*, Yuliang Yang*, Wei Chen Steven Nutt, Hybrid Network Structure Mechanical Properties of Rod-like Silicate/Cyanate Ester Nanocomposites, Macromolecules, 2008, 41(23), 9245-9258.

17. Wei Chen*, Hongbin Lu Steven Nutt, The influence of functionalized MWCNT reinforcement on the thermomechanical properties morphology of epoxy nanocomposites, Composites Science Technology, 2008, 68(12), 2535-2542.

18. Li An,Yongzheng Pan, Honggang Chen, Xiwen Shen, Hongbin Lu*,Yuliang Yang*, Rod-Like Silicate/Polyimide Nanocomposites with Simultaneously Improved Strength, Toughness, Thermal Stability and Related Mechanisms. Journal of Materials Chemistry, 2008, 18(41), 4928-4941.

19. Long Xie, Feng Xu, Feng Qiu, Hongbin Lu*, Yuliang Yang*, Single-Walled Carbon Nanotubes Functionalized with High Bonding Density of Polymer Layers and Enhanced Mechanical Properties of Composites, Macromolecules, 2007, 40, 3296-3305 (Most-Accessed Articles 排名第11位(2007年4-6月)，美国化学会网站www.acs.org列为Heart Cut文章并专文介绍).

20. Honggang Chen, Long Xie, Hongbin Lu*, Yuliang Yang, Ultra-Low-k Polyimide hybrid Films vis Copolymerization of polyimide Polyoxometalates, Journal of Materials Chemistry, 2007, 17(13): 1258-1261.

21. Haiqiao Wang, Huangfang Wang, Hongbin Lu, Chunliang Lu, Xiaoyue Li, Synthesis of a Novel Blue Light-emitting Hyperbranched Polymer, Chemical Journal of Chinese Universities, 2007, 28(2), 388-390.

22. Xiaojun Wang, Jianfeng Xia, Junpo He*, Fengping Yu, Ang Li, Jiangtao Xu, Hongbin Lu, and Yuliang Yang, Synthesis and Characterization of ABC-type Star and Linear Block Copolymers of Styrene, Isoprene, and 1,3-Cyclohexadiene, Macromolecules, 2006, 39, 6898-6904.

23. Xueqin Chen, Jiajing Xu, Hongbin Lu*, Yuliang Yang*, Crystallization Kinetics of Attpulgite/PBT Nanocomposites, Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics,2006, 44, 2112-2121.

24. Hongbin Lu, Hongbin Shen, Zhenlun Song, Katherine S. Shing, Tao Wei, Steven Nutt, “Rodlike Silicate-Epoxy Nanocomposites”,Macromolecular Rapid Communications 2005,26(18):1445-1450.（Cover paper）

25. Hongbin Lu, Steven Nutt, “Restricted Relaxation in Polymer Nanocomposites near the Glass Transition”,Macromolecules, 2003, 36(11): 4010-4016.

26. Hongbin Lu, Steven Nutt, “Enthalpy Relaxation in Layered Silicate-Epoxy Nanocomposites”, Macromolecular Chemistry and Physics, 2003,204:1832-1841.（Cover Paper）

27. Hongbin Lu, Steven Nutt, “Cold Crystallization Kinetics of Syndiotactic Polystyrene”, Journal of Applied Polymer Science,2003, 89(13):3464-3470.

28. Hongbin Lu, Jinliang Qiao, Yuliang Yang, “Effect of isotacticity distribution on crystallization kinetics of polypropylene”, Polymer International, 2002, 51(12): 1304-1309.

29. Hongbin Lu, Jinliang Qiao, Yibin Xu, Yuliang Yang, “Effect of isotacticity distribution on the crystallization and melting behavior of polypropylene”, Journal of Applied Polymer Science, 2002, 85(2):333-341.

30. Hongbin Lu, Jiang Zhou, Tianbai He, “Diffusion-limited kinetics modeling of one-step polyimide formation”, Journal of Applied Polymer Science, 2001, 79(11): 2052-2059.

       31. Qinghui Chu, Hongbin Lu, Tianbai He, Mengxian Ding, Polymer Bulletin, 2000, 43(6): 471-475.

32. 聚合物/纳米粒子热电复合材料 贺明; 邱枫; 卢红斌; 杨玉良 2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册） 2007-10-01 中国会议

33. 一种新型超支化蓝光聚合物的合成 王海侨; 王换方; 卢红斌; 路春亮; 李效玉 高等学校化学学报 2007-02-10

34. 卢红斌，杨玉良，聚合物纳米复合材料研究中的成功与挑战，（“高分子科学前沿与进展”一书第八篇中的一章），董建华主编，2006年，科学出版社，北京，2006。

35. 卢红斌，杨玉良，支化聚合物熔体的流变特性，高分子通报，2002, 1: 16-23.

36. 卢红斌，杨玉良，填充聚合物熔体的流变学，高分子通报，2001,6: 18-26.

37. 卢红斌，周江，何天白，聚合物热聚合反应的动力学模拟，高分子材料科学与工程，2001, 17(3): 98-101

38. 卢红斌，周江，何天白，聚合物反应加工的化学流变学模拟，高分子材料科学与工程，2001, 17(4): 12-15.

39. 卢红斌，何天白，聚酰亚胺形成的反应动力学进展，高分子材料科学与工程，2000,16(5): 9-12.

40. 卢红斌，何天白，聚合物模压成型加工的计算机模拟（第15章），聚合物的成型加工，瞿金平，胡汉杰主编，化学工业出版社，北京，2000。

41. 田林祥，卢红斌，NEPE推进剂的动态力学分析，北京理工大学学报,1995,15(6)：49-51。

荣誉奖励：

1、中石化科技进步一等奖（2003）。

2、国家科技进步二等奖（2004）。

3、中石化科技进步一等奖（2010）。

石墨烯新材料的发展离不开低成本、高效率制备技术。与国外石墨烯产业化技术的发展相比，目前国内石墨烯制备技术尽管已走在前面，但仍存在能耗高、效率低、产品应用目标不明确、市场推广困难等问题。石墨烯基新材料的发展要求高效率、廉价的生产制备技术和与基体高分子材料的先进复合技术。复旦大学高分子科学系教授、博士生导师卢红斌带领研究团队自2008年开展石墨烯复合材料的研究以来，已经相继建立起具有自主知识产权的低成本、高性能石墨烯制备技术和复合材料制备技术，为发展石墨烯新材料和新产品建立了基础。

一、主要技术创新

卢红斌研究团队研发的石墨烯制备技术是将天然石墨在水相中进行常温剥离，具有能耗低、产率高（单片石墨烯产率90%以上）、无污染、生产周期短等特点，易于实现规模化制备。石墨烯产品保留高度石墨烯晶格完整性，显示出高电导率（1.5×10⁴S/m）。

1．建立了可控调节石墨烯–高分子基体界面结构的新技术，为实现高性能石墨烯复合材料的发展提供可能

高性能石墨烯复合材料的发展必须建立石墨烯表面的修饰改性技术。卢红斌研究团队2009年首次提出了在石墨烯表面可控结合高分子链的新方法，近年这一方法已成为各主要世界顶级化学和材料综述期刊论文广泛引用的重要成果，目前累计他人引用近500次。

2．提出制备高石墨烯含量水相糊料解决石墨烯的储存和运输难题

石墨烯具有极大的比表面积（理论值为2630 m²/g）和极小的堆砌密度，例如三维的石墨烯泡沫结构仅为2.1×10^-3 g/cm³，这给石墨烯的存储、使用和运输带来极大困难。为解决这一难题，将石墨烯分散于溶剂中是一种可行的途径，但即使是最能够分散石墨烯的有机溶剂（N-甲基吡咯烷酮，NMP），分散度也只能达到1 mg/mL。卢红斌研究团队研究提出一种新方法，石墨烯可以100 mg/mL甚至更高的浓度分散于水相中，石墨烯可以非常简单地通过搅拌分散于水中，并保持其单片形态。

3．提出构建热固性环氧树脂层次中间相结构的新方法

热固性环氧树脂是许多复合材料的基体树脂，在航空航天、风电、船舶、轨道交通、体育器材等各个领域有广泛应用。然而，环氧树脂本身是脆性的，且为满足需要往往要进行填充增强和增韧。石墨烯能够赋予环氧树脂以高的力学强度、韧性、电导率、热导率，因而是理想的功能性改性填料。然而，石墨烯自身无法很好地与环氧相容，实现均匀混合。研究团队创新性地提出在石墨烯–环氧树脂之间构建层次结构的新方法，这使得复合材料的综合性能实现了最大化。

4．提出在热塑性聚氨酯弹性体中构建隐含长度和牺牲键，实现高强度、高韧性弹性体制备新技术

聚氨酯因其良好的力学性质和耐候性等优良性能在粘结剂、涂料、工程结构部件等领域广泛应用，添加石墨烯对聚氨酯进行改性可以提高其力学强度，增强阻燃型，改善气体隔阻性，但石墨烯的加入往往也会导致聚氨酯固有柔韧性质的损失。为改进热塑性聚合物的各种性能，建立有效的石墨烯–聚合物之间的界面结构是极为关键的。卢红斌研究团队提出了新颖的、具有仿生特征的中间相构造方法，实现了热塑性聚合物力学性能的全面提升，同时也为除聚氨酯以外的其他热塑性聚合物的性能优化提供了有效途径。

5．提出通过聚合物辅助制备可控尺寸单层石墨烯的制备新技术

石墨烯片层尺寸对于石墨烯基复合材料的性能优化是至关重要的。如何建立规模化裁剪石墨烯尺寸的有效方法是实现石墨烯复合材料商业化应用的关键环节之一。基于多年石墨烯剥离和官能化研究经验，卢红斌研究团队首次提出采用聚合物辅助裁剪单层石墨烯片层的有效方法。该方法简便易行，可根据基体树脂类型的不同进行适当扩展，并应用于石墨烯浆料和母粒的制备。

6．提出利用“协同自组织”技术制备多功能超疏水薄膜

卢红斌研究团队建立了采用“协同自组织”技术在几分钟内形成表面多功能薄膜的有效方法，形成的薄膜不仅具有良好的超疏水性质，同时还可应用于电磁屏蔽、油水分离等多种用途，且形成的薄膜是多孔性的，具有轻质、功能多样等特点。该方法可方便拓展其他功能性薄膜制备，包括磁性超疏水薄膜、感应性超疏水薄膜等，在船舶、建筑、国防以及航空航天等诸多领域有广阔的应用前景。

二、应用前景分析

导热、导电高分子材料一直是制造领域的热点，尤其是近年来，LED、家用电器和汽车产业的快速发展使得热量管理和导静电材料的需求更为迫切。然而，现有的导热、导电填料（如碳黑、碳化硅、氮化铝等）添加量大，价格昂贵，已经严重制约了相关产业的发展。石墨烯基导热、导电材料添加量低，价格相对低廉，因此具有显著的市场竞争力，是传统导电炭黑的理想替代品，并可促进更多新材料、特种材料的发展。

目前卢红斌研究团队正在积极推动石墨烯及其复合材料规模化制备与应用，初期目标是争取在1～2年内完成项目中试试验，明确大规模生产的相关工艺条件，实现高浓度石墨烯浆料及其他相关产品年产5000吨以上生产能力，同时进行市场拓展和扩建筹备。中期目标是在第2到第5年完成年产石墨烯浆料、聚丙烯腈（碳纤维和碳碳复合材料的原料前驱体）母液／母粒5万吨以上生产能力的基础和设备建设。

初期产品将包括石墨烯水相浆料、油相导电墨水、聚丙烯腈母液／母粒（用于功能腈纶和碳纤维）等原料。这些产品性价比高，具有突出的制品加工性能、力学性能、阻燃性能和静电耗散性质。中后期产品将覆盖全部通用（PP、PE、PS、PVC、ABS）和工程塑料（PA、PET、PBT、PC和PC/ABS）应用领域的原料。同时将发展其他高性能、高附加值石墨烯复合材料产品，包括应用于航空航天、国防、能源、化工催化等领域的新型复合材料。

三、社会经济效益

原料投入按照鳞片石墨（纯度＞95%）10000元／吨，聚丙烯腈20000元／吨，其他原料、水电、人工15000元／吨计算，则石墨烯母粒成本为：10000×0.4+20000×0.6+15000=31000元／吨。母粒价格按100,000元／吨计算，则得利润为68000元／吨，利润率为219%。而实际利润应该高于此值，因为石墨和聚丙烯腈的价格可能低于10000元／吨和20000元／吨，其他原料及水电、人工也可能低于15000元／吨，研究团队技术路线的能耗低，除溶剂回收外，主要环节基本都在室温常压下操作，不涉及高能耗的高温处理。

卢红斌研究团队以低成本、高质量石墨烯生产为切入点，实现石墨烯基复合材料在聚合物母粒／母液、导电油墨、功能性涂层材料、高导热材料等产业应用，成果的推广应用可望拉动新材料产业、电子器件、交通运输（汽车、船舶）和国防工业等相关产业的技术革新与进步，具有显著的经济效益和社会效益。在积极推动石墨烯及其复合材料规模化制备与应用的同时，该研究团队还将进一步提出对传统高分子材料具有决定性影响的新技术——低成本石墨烯聚合物功能母粒、母液技术，为我国碳纤维、碳碳复合材料、聚合物纳米复合材料技术的发展做出贡献。

专家简介

卢红斌，复旦大学高分子科学系教授，博士生导师。1990年毕业于北京理工大学精细化工专业；1996年4月毕业于北京理工大学化学化工学院，获工学硕士学位；1999年12月毕业于中科院长春应用化学所获高分子化学与物理理学博士学位。2000年1月～2001年12月在复旦大学高分子科学系从事高分子材料的结晶和流变学博士后研究，2001年12月～2004年7月在美国南加州大学材料科学系从事聚合物纳米复合材料结构与性质的博士后研究。2004年7月回国加入复旦大学高分子科学系，研究工作主要集中于聚合物纳米复合材料的制备与应用，尤其是石墨烯及其复合材料在结构、能源及功能方面的应用，创新性地提出了低成本、可规模化石墨烯及一系列高性能复合材料的制备技术。已在Advanced Materials、Journal of Materials Chemistry、Macromolecules、Macromolecular Rapid Communications、RSC Advances等杂志发表论文40余篇，论文被他人引用千余次，申请中国专利多项。先后承担973和863子课题、自然科学基金、上海市重点基础研究、上海市纳米专项等十余项课题。作为项目参与人员，于2003、2010年两次获得中石化科技进步一等奖，2004年获得国家科技进步二等奖。