陶磊 副教授 博士 北京市 研究领域: 新材料 研究方向: 高分子合成方法学,基于多组分反应的新型功能高分子,自愈性/自适形水凝胶及其生物应用 所在单位: 清华大学

基本信息

所在单位:
清华大学
机构细分:
化学系
单位类型:
高等院校
职务:
副教授
职称:
副教授
最高学历:
博士
出生年份:
1976-01-01
教育经历:
1994.9-1999.7 中国科学技术大学,高分子科学与工程系,学士
1999.9-2002.7 中国科学技术大学,高分子科学与工程系,硕士(导师:潘才元教授)
2003.10-2006.9 Warwick University,UK,化学系,博士(导师:Prof. David M. Haddleton)
工作经历:
2006.12-2008.7 UCLA(USA),化学系,博士后(Prof. Heather Maynard)
2008.9-2010.8 UNSW(Australia),工程学院,博士后(Prof. Tomas Davis)
2010.10-2016.7 清华大学,化学系,副研究员
2016.7-现在 清华大学,化学系,副教授
专家介绍:
陶教授的主要研究方向为利用多组分反应合成高分子,目前已发表SCI论文总数为190余篇,总引用14000余次,H指数67;入选科睿唯安2018、2019高被引学者(交叉学科)。Chem. Rev., Angew. Chem. Int. Ed., Macromolecules等期刊的研究综述大段引用报道了我们的研究成果并给予正面评价。概述如下:
利用多组分反应合成高分子分为异腈和非异腈两大流派,本课题组作为非异腈流派的代表,率先利用Hantzsch、Biginelli、Kabchnik-Fields等反应发展了高分子合成的新方法,获得了一系列新型功能高分子。目前,申请人在高分子合成领域具有良好的学术声誉和一定的国际影响力,多次应邀在主流高分子学术会议(全国高分子论文报告会,ACS会议等)做邀请报告,并为主流高分子学术期刊,如Polymer Chemistry,Macromolecular Rapid Communications,Acta Polymerica Sinica等撰写了系列综述,介绍我们的工作与合成理念。同时,申请人利用多组分反应开发的新型功能高分子,如抗氧化高分子、抗细菌粘附高分子、多组分自愈性水凝胶等也得到了企业的关注,有望进行转化。主要业绩包括:
1)高通量多组分聚合体系:申请人利用多组分反应底物多的特点,以增加聚合物多样性为导向,以组合化学的方法发展了高通量聚合体系(缩聚、聚合物后修饰、新单体-聚合物、一锅法聚合等),高效构建了一系列高分子库(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138 (28), 8690-8693; Polym. Chem. 2017, 8 (37), 5679-5687;J. Am. Chem. Soc. 2018, 140 (22), 6865-6872; Iscience 2020, 23 (1), 100754; Nat. Commun. 2020, 11 (1), 6214.)。高通量多组分聚合体系大幅提高了聚合物的合成效率,为系统分析高分子结构与性能之间的微妙关系、筛选具有潜在应用价值的高分子材料奠定了良好的基础。这些研究得到了国际同行的认可,如Polym. Chem. 2017, 8 (37), 5679-5687当选10月最佳论文,J. Am. Chem. Soc. 2018, 140 (22), 6865-6872当选为期刊封面等。
2)多组分一锅法聚合体系:申请人利用多组分反应耐受性好的特点,在反应体系中引入可聚合元素,在可控聚合过程中同步进行多组分反应,以一锅法的方式简洁高效地得到一系列具有规整结构和新型侧链/端基的功能高分子。与传统的多步合成法相比,多组分一锅法聚合体系简单、高效、后处理简单、易于大量制备。相关文章发表后引起了同行们的广泛关注,在主流化学期刊(Chem. Rev. 2016, 116 (3), 1496-1539;Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56 (14), 3758-3769;Macromolecules 2017, 50(14),5215-5252)的研究综述中大段报道了我们的研究成果并给予正面评价。
3)抗氧化聚合物:申请人选择可生成抗氧化结构的多组分反应将抗氧化基团引入聚合物链,由此得到具有优异抗氧化活性的聚合物。这些抗氧化聚合物在辐射(紫外、X射线)防护(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140 (22), 6865-6872; Nat. Commun. 2020, 11 (1), 6214; Chem. Mater. 2022, 34 (6), 2645–2654)、氧化应激导致的疾病防护(ACS Macro Lett.  2019, 8 (6), 639-645; Chem. Mater. 2022, 34 (21), 9558–9568)方面效果显著,防护效果甚至优于目前的临床小分子药物。
4)熵驱动抗菌粘附聚合物:申请人利用高通量多组分一锅法体系构建聚合物库,从中获得了抗细菌粘附的聚合物(Iscience 2020, 23 (1), 100754)。随后,通过计算机模拟揭示了这一类聚合物的熵驱动抗细菌粘附机制。在该机制指导下优化的聚合物具有增强的抗菌黏附能力,且在磨损后保持了良好的抗菌性,抗细菌粘附效果优于商业产品Sharklet(J. Am. Chem. Soc. 2021, 143 (41), 17250-17260)。
5)多功能聚合物:申请人利用多组分反应将多个官能团同步引入聚合物结构,简单高效地制备了一系列多功能聚合物,由此获得了多功能材料,如双重动态网络的自愈性水凝胶、荧光大分子细胞抗凝剂、磁性自愈性水凝胶等(ACS Macro Lett 2017, 6 (5), 550-555; Chem Mater 2019, 31 (15), 5576-5583; ACS Macro Lett 2022, 11 (1), 39-45)。
上述新型聚合物功能独特,某些聚合物与现有产品相比具有一定优势,有望进入实际应用领域。
专家荣誉:
2021年 Polymer Chemistry期刊Outstanding Reviewer
2019年 科睿唯安高被引学者(交叉学科);科睿唯安Top Peer Reviewer
2018年 科睿唯安高被引学者(交叉学科)
2018年 清华大学第八届青年教师教学大赛一等奖

科研能力

研究领域:
新材料
研究方向:
高分子合成方法学,基于多组分反应的新型功能高分子,自愈性/自适形水凝胶及其生物应用
中文标签:
嵌段共聚物;非表面活性剂溶胶凝胶法;电活性;导电聚合物;介孔硅材料;电纺丝;3D打印;接枝共聚物;代谢动力学;生物降解
英文标签:
Hydrogel;Raft Polymerization;Controlled Polymerization;Living Radical Polymerization;Functional Polymers;Chitosan;Cell Imaging;Hydrogels;RAFT;Atom Transfer Radical Polymerization
论文著作:
已发表论文180余篇,获得授权专利15项
1. Zeng, Y.; He, X. Z.; Ma, Z. Y.; Gou, Y. Z.; Wei, Y.; Pan, S. Y.;Tao, L.*,Coral-friendly and Nontransdermal Polymeric UV Filter via the Biginelli Reaction forIn VivoUV Protection.Cell Rep. Phys. Sci.2023,4(3), 101308.
2. Xu, Z. Y.; Liu, G. Q.; Gao, L. J.; Xu, D.; Wan, H. X.; Dai, X. B.; Zhang, X. Y.;Tao, L.*;Yan*, L. T., Configurational Entropy-Enabled Thermostability of Cell Membranes in Extremophiles: From Molecular Mechanism to Bioinspired Design.Nano Lett.;2023,23(3), 1109-1118.
3. Zeng, Y.; Liu, G. Q.; Lv, T.; He, X. Z.; Wei, Y.; Pan, R. H.; Yang, L.*;Tao, L.*, Antioxidant Polymers via the Ugi Reaction for In Vivo Protection of UV-Induced Oxidative Stress.Chem. Mater.2022,34(6), 2645–2654.
4. He, X. Z.; Yang, L.; Liu, G. Q.; Wei, Y.; Zeng, Y.;Tao L.*,Polymer Chelator Prepared via the Kabachnik-Fields Reaction for the In Vivo Prevention of Heavy-Metal Damage.Chem. Mater.2022,34(21), 9558-9568.
5. He, X. Z.; Zeng, Y.; Liu, G. Q.; Tian, Y.; Wei, Y.; Zhao, L. Y.; Yang, L.*;Tao, L.*, Magnetic Self-Healing Hydrogel from Difunctional Polymers Prepared via the Kabachnik-Fields Reaction.ACS Macro Lett.2022,11(1), 39-45.
6. Liu, G. Q.; Xu, Z. Y.; Dai, X. B.; Zeng, Y.; Wei, Y.; He, X. Z.; Yan, L. T.*;Tao, L.*, De Novo Design of Entropy-Driven Polymers Resistant to Bacterial Attachment via Multicomponent Reactions.J. Am. Chem. Soc.2021,143(41), 17250-17260.
7. Liu, G. Q.; Zeng, Y.; Lv, T.; Mao, T. F.; Wei, Y.; Jia, S. J.; Gou, Y. Z.;Tao, L.*, High-throughput preparation of radioprotective polymers via Hantzsch's reaction for in vivo X-ray damage determination.Nat. Commun.2020,11(1), 6214.
8. Liu, G. Q.; Zhang, Q.; Li, Y. S.; Wang, X.; Wu, H. B.; Wei, Y.; Zeng, Y.;Tao, L.*, High-Throughput Preparation of Antibacterial Polymers from Natural Product Derivatives via the Hantzsch Reaction.Iscience2020,23(1), 100754.
9. Li, Y. S.; Yang, L.; Zeng, Y.; Wu, Y. W.; Wei, Y.;Tao, L.*, Self-Healing Hydrogel with a Double Dynamic Network Comprising Imine and Borate Ester Linkages.Chem. Mater.2019,31(15), 5576-5583.
10. Mao, T. F.; Liu, G. Q.; Wu, H. B.; Wei, Y.; Gou, Y. Z.; Wang, J.;Tao, L.*, High Throughput Preparation of UV-Protective Polymers from Essential Oil Extracts via the Biginelli Reaction.J. Am. Chem. Soc.2018,140(22), 6865-6872.
11. Sun, Q.; Liu, G. Q.; Wu, H. B.; Xue, H. D.; Zhao, Y.; Wang, Z. L.; Wei, Y.; Wang, Z. M.;Tao, L.*, Fluorescent Cell-Conjugation by a Multifunctional Polymer: A New Application of the Hantzsch Reaction.ACS Macro Lett.2017,6(5), 550-555.
12. Xue, H. D.; Zhao, Y.; Wu, H. B.; Wang, Z. L.; Yang, B.; Wei, Y.; Wang, Z. M.;Tao, L.*, Multicomponent Combinatorial Polymerization via the Biginelli Reaction.J. Am. Chem. Soc.2016,138(28), 8690-8693.
13. Yang, B.; Zhang, X. Y.; Zhang, X. Q.; Huang, Z. F.; Wei, Y.*;Tao, L.*, Fabrication of aggregation-induced emission based fluorescent nanoparticles and their biological imaging application: recent progress and perspectives.Mater. Today2016,19(5), 284-291.
14.Tao, L.*; Zhao, Y.; Yang, B.; Wei, Y.; Wu, H. B., Multicomponent Click Chemistry in Polymer Synthesis - New Opportunity for Polymer Chemistry.Acta Polym. Sin.2016,11, 1482-1494.
15. Zhang, Q. D.; Zhang, Y. L.; Zhao, Y.; Yang, B.; Fu, C. K.; Wei, Y.;Tao, L.*, Multicomponent Polymerization System Combining Hantzsch Reaction and Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer to Efficiently Synthesize Well-Defined Poly(1,4-dihydropyridine)s.ACS Macro Lett.2015,4(1), 128-132.
发明专利:
1. 一种含有富血小板血浆和酚磺乙胺的复合凝胶及其制备方法
中国人民解放军总医院第一医学中心; 清华大学
于洋; 陶磊; 马铭梓; 曾元
公开日期: 2025-05-09 申请日期: 2022-07-07 公开号: CN115715757B

2. 交联共聚物、水凝胶及其制备方法和应用以及产品
中国石油化工股份有限公司; 中石化(北京)化工研究院有限公司; 清华大学
石立旺; 陶磊; 潘思宇; 何贤哲; 祝纶宇; 方昭
公开日期: 2024-12-03 申请日期: 2023-06-02 公开号: CN119060372A

3. 一种含1,4-二氢吡啶结构的抗氧化聚乙烯醇衍生物及其制备方法和应用
中国石油化工股份有限公司; 中石化(北京)化工研究院有限公司; 清华大学
张楠; 陶磊; 潘思宇; 何贤哲; 石立旺; 方昭
公开日期: 2024-11-26 申请日期: 2023-05-25 公开号: CN119019596A

4. 光热蒸发器及其制备方法、回收利用水凝胶基光热材料的方法和用途
清华大学
冯琳; 刘悦; 田野; 陶磊; 危岩
公开日期: 2024-08-16 申请日期: 2023-02-16 公开号: CN118495633A

5. 一种在主链含有3,4-二氢嘧啶-2-硫酮结构的聚合物及其制备方法
清华大学
陶磊; 马泽宇
公开日期: 2024-02-13 申请日期: 2022-08-05 公开号: CN117551260A

6. 一种具有防晒作用的聚合物、其制备方法和用途
清华大学
陶磊; 曾元
公开日期: 2023-12-29 申请日期: 2022-06-22 公开号: CN117304416A

7. 一种含8-羟基喹啉和胺基磷酸酯结构的大分子重金属络合剂及其制备方法
清华大学
陶磊; 何贤哲
公开日期: 2023-11-07 申请日期: 2022-04-29 公开号: CN117003937A

8. 一种含8-羟基喹啉和胺基磷酸酯结构的聚合物、其金属配合物及用途
清华大学
陶磊; 何贤哲
公开日期: 2023-11-07 申请日期: 2022-04-29 公开号: CN117003955A

9. 用于致密气藏产水气井地层压力和动态产能的计算方法
中国石油化工股份有限公司; 中国石油化工股份有限公司华北油气分公司
王新杰; 任广磊; 雷涛; 杨文娟; 孙华超; 李雪晴; 姜超; 常琨; 韩蕾; 张伟杰
公开日期: 2022-10-04 申请日期: 2018-12-20 公开号: CN111353205B

10. 一种气测全烃标准化评价储层含气性的方法及装置
中国石油化工股份有限公司华北油气分公司; 中国石油化工股份有限公司
雷涛; 刘林松; 唐明远; 郭颖; 王国壮; 任广磊; 姜超; 崔璐; 郭建民; 毛严
公开日期: 2022-08-19 申请日期: 2020-05-21 公开号: CN113704950B

11. New alpha-aminophosphonate functional polymer useful in preparation of fluorescent or organic luminescent material.
TAO L; HE X
公开日期: 2021-02-26 申请日期: 2020-12-07 公开号: CN112409519A

12. 一类4-芳基3,4-二氢嘧啶(硫)酮类聚合物及其制备与应用
清华大学
陶磊; 李永三
公开日期: 2020-10-23 申请日期: 2020-07-15 公开号: CN111808241A

13. 一类1,4-二氢吡啶类聚合物及其高通量制备方法与应用
清华大学
陶磊; 刘国强
公开日期: 2020-07-24 申请日期: 2019-01-16 公开号: CN111440260A

14. 一类1,4-二氢吡啶类聚合物及其高通量制备方法与应用
清华大学
陶磊; 刘国强
公开日期: 2020-07-24 申请日期: 2019-01-16 公开号: CN111440260A

15. 一种含1,4-二氢吡啶结构的抗X射线水溶性聚合物及其制备方法
清华大学
陶磊; 刘国强
公开日期: 2020-04-14 申请日期: 2019-12-23 公开号: CN111004359A

16. 一种含1,4-二氢吡啶结构的抗X射线水溶性聚合物及其制备方法
清华大学
陶磊; 刘国强
公开日期: 2020-04-14 申请日期: 2019-12-23 公开号: CN111004359A

17. 一种可作为抑菌添加剂的含1,4-二氢吡啶结构的新型高分子
LIU G; TAO LEI
公开日期: 2019-10-22 申请日期: 2019-07-09 公开号: CN110357993A

18. 一种3,4-二氢硫代嘧啶-2-酮共聚物结构的细胞紫外线防护剂及其制备方法与应用
清华大学
陶磊; 毛腾飞
公开日期: 2019-09-27 申请日期: 2018-02-11 公开号: CN108219084B

19. 一种致密砂岩气藏水平井轨迹动态调整方法
中国石油化工股份有限公司华北油气分公司勘探开发研究院; 中国石油化工股份有限公司
刘林松; 高青松; 雷涛; 李晓慧; 唐明远; 毛严; 吴永峰; 李雪晴; 闫淑红; 郭建民; 张伟杰
公开日期: 2019-06-18 申请日期: 2017-12-14 公开号: CN108518181B

20. 含硼酸和二氢吡啶结构的单体及其聚合物
清华大学
陶磊; 孙强; 刘国强; 危岩
公开日期: 2019-06-07 申请日期: 2017-01-22 公开号: CN108341836B
科研项目:
1. 具有蛋白反应活性的大环聚合物:合成及对蛋白的修饰
立项时间: 2012-2014 项目经费:270000

2. 以多组分点击化学为基础的高分子合成
立项时间: 2016-2019 项目经费:650000

3. 基于Hantzsch反应的高通量高分子合成体系
立项时间: 2020-2023

项目合作

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