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聚合物交联网络的自组装与大变形耦合研究
结题报告
批准号:
11672268
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
钱劲
依托单位:
学科分类:
A1003.天然生物材料、仿生与运动生物力学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
张文靓、林骥、龚博、朱凤博、程传亮、鲁莹
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中文摘要
基于前期相关工作基础,申请人拟开展“聚合物交联网络的自组装与大变形耦合研究”,时间为2017年1月至2020年12月,为期四年。将采用理论建模结合数值模拟的研究方式,建立基于细胞骨架的生物聚合物网络交联结构的动态自组装、非线性大变形的耦合理论框架,并发展基于有限元、朗之万动力学和分子动力学的计算方法,系统研究这类活性生物软材料的动态力学行为。建立聚合物交联网络的单体聚合、解聚合、生长端分叉、封闭、脱落等微观自组装过程的动力学描述,研究上述分子尺度上随机过程的特征反应速率及其力学调控;针对半柔性纤维和相关交联蛋白组装而成的网络交联结构,研究半柔性纤维在热扰动情况下的拉伸、弯曲、屈曲等不同变形模式,交联位点解离、重连动力学,及其对网络力学响应的定量影响和微观机制。预期项目期间发表高质量学术论文8篇。
英文摘要
Based on the previous studies on related topics, the applicant proposes to work on the coupled behaviors between self-assembly and large-deformation of cross-linked biopolymer networks, with space- and time-varying stochastic processes under various mechanical stimuli. A central paradigm of this project is development of theoretical and computational models, with experimental data in literature as a supplement, for improvement of the existing theories and simulations of mechanical responses of cross-linked biopolymer networks. We will construct the representative structure of cross-linked biopolymer networks by a parallel simulation of polymerization, de-polymerization, branching, capping and ripping, and describe the stochastic dissociation and association processes in coupling with the force and displacement fields of the network structures. The study aims to explore the mechanical principals and structure-function relations of such active networks at different scales, and provide a theoretical guidance and methodological support for quantitatively regulating the mechanical performance for enabling engineering design of artificial cytoskeleton. The applicant expects to publish 8 papers in top-tier journals within this 4-year project.
在本项目(项目号:11672268)的直接资助下,项目负责人钱劲及课题组围绕聚合物交联网络的动态自组装驱动、聚合物交联网络的非线性大变形行为以及网络自组装-大变形耦合开展理论建模和数值模拟工作。2017至2020年,已在《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》、《Materials Horizons》、《ACS Biomaterials Science & Engineering》、《Acta Mechanica Sinica》等期刊上发表SCI论文15篇(均已标注本项目资助)。.项目期间在包括美国理论与应用力学年会、国际复合材料大会、国际工程智能材料与纳米科技大会、中国-意大利生物力学研讨会、IUTAM Symposium on Mechanical Environments of Living Cells等国际学术会议报告共6次,国内会议报告7次。.对照项目申请书的预期研究成果,项目完成情况如下:.1. 聚合物交联网络的单体聚合、解聚合、生长端分叉、封闭、脱落等微观过程的自组装动力学模型和计算方法,聚合物交联网络在受限尺寸、特征形状、力学激励等各类环境下的重构和自适应模型;.已完成,详见研究工作主要进展。.2. 基于微观解离和重连机制的聚合物交联网络非线性大变形模型,结合有限元和郎之万动力学、分子动力学的聚合物交联网络数值模拟方法,多个尺度下聚合物交联网络的“结构-功能”的对应关系;.已完成,详见研究工作主要进展。.3. 结合本项目研究,培养博士生4名、硕士生2名;.已完成,详见人才培养情况。.4. 在本领域国际的重要期刊上发表论文8篇,其中影响因子3.0以上的论文不少于4篇。.已完成,详见研究成果目录。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Effect of Cyclic Stretch on Neuron Reorientation and Axon Outgrowth.
循环拉伸对神经元重新定向和轴突生长的影响
DOI:10.3389/fbioe.2020.597867
发表时间:2020
期刊:Frontiers in bioengineering and biotechnology
影响因子:5.7
作者:Lin J;Li X;Yin J;Qian J
通讯作者:Qian J
Buckling of filamentous actin bundles in filopodial protrusions
丝状肌动蛋白束在丝状突起中的屈曲
DOI:10.1007/s10409-019-00838-1
发表时间:2019-02
期刊:Acta Mechanica Sinica
影响因子:3.5
作者:Wang Yanzhong;Qian Jin
通讯作者:Qian Jin
Accelerating solar desalination in brine through ion activated hierarchically porous polyion complex hydrogels
通过离子激活的分层多孔聚离子复合水凝胶加速盐水中的太阳能脱盐
DOI:10.1039/d0mh01259a
发表时间:2020
期刊:Materials Horizons
影响因子:13.3
作者:Zhu Fengbo;Wang Liqian;Demir Baris;An Meng;Wu Zi Liang;Yin Jun;Xiao Rui;Zheng Qiang;Qian Jin
通讯作者:Qian Jin
Constitutive behaviors of tough physical hydrogels with dynamic metal-coordinated bonds
具有动态金属配位键的坚韧物理水凝胶的本构行为
DOI:10.1016/j.jmps.2020.103935
发表时间:2020-06-01
期刊:JOURNAL OF THE MECHANICS AND PHYSICS OF SOLIDS
影响因子:5.3
作者:Lin, Ji;Zheng, Si Yu;Qian, Jin
通讯作者:Qian, Jin
Integrated multifunctional flexible electronics based on tough supramolecular hydrogels with patterned silver nanowires
基于具有图案化银纳米线的坚韧超分子水凝胶的集成多功能柔性电子器件
DOI:10.1039/d0tc01011a
发表时间:2020-06
期刊:Journal of Materials Chemistry C
影响因子:6.4
作者:Zhu Fengbo;Zheng Si Yu;Lin Ji;Wu Zi Liang;Yin Jun;Qian Jin;Qu Shaoxing;Zheng Qiang
通讯作者:Zheng Qiang
全国固体力学青年学者学术研讨会
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    8万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    钱劲
  • 依托单位:
金属配位物理交联水凝胶的强韧化、结构化和可控变形研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    钱劲
  • 依托单位:
细胞与胞外基质界面黏附:随机动力学与变形理论的耦合研究
  • 批准号:
    11202184
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    钱劲
  • 依托单位:
国内基金
海外基金