杜光焰科研成果

个人简介 杜光焰，博士，教授，博士生导师，浙江省“海外高层次人才引进计划”特聘专家。主要从事“超分子化学和先进材料”领域的基础研究，和有机功能材料在“油气田化学品开发”、“市政管网非开挖修复技术”等领域的应用研究工作，部分产品已推广应用。研究领域：1. 基础研究：（1）超分子组装与生物医用纳米材料； （2）分子机器与仿生材料；（3）刺激响应型材新料。超分子化学（1987年诺贝尔化学奖）是化学与生物学、材料科学、信息科学和环境科学等多门学科交叉构成的边缘科学，它的研究对象是一些较弱且具有可恢复性的分子间作用，例如氢键、金属配位、π-π堆积等。基于超分子化学的设计已经在功能性新材料的创造中产生了许多应用，如纳米技术中“自下而上”的方法都是基于超分子化学。近年来，人工合成分子机器（2016年诺贝尔化学奖）在材料科学及生命科学中也显示出了巨大的应用潜力，如纳米药物控缓释系统、蛋白降解靶向嵌合体PROTAC等。2. 应用研究：（1）油气田化学品：（a）面向水力压裂、提高采收率的新材料：液体支撑剂；水基微球；暂堵转向剂；固体缓释酸。（b）针对油气井复杂工况的功能新材料：温控型树脂 / 凝胶堵漏；水基固砂乳液；纳米稠油降粘剂；清防蜡剂；油田卤水提锂技术等。（2）有机功能高分子：（a）分子识别与贵金属回收；（b）紫外光固化材料；（c）水性防腐涂料。教育经历：2008.09-2012.09    法国斯特拉斯堡大学，博士工作简历：2018/01-至今         浙江工业大学，教授2016/09-2017/07    清华大学，访问学者2014/05-2017/12    西南石油大学，副研究员2013/02-2014/02    瑞士联邦洛桑理工学院，博士后荣誉奖励：1. 首批“浙江省高校高层次拔尖人才”；2. 浙江省“海外高层次人才引进”特聘专家; 3. 中组部“西部之光”访问学者 科研项目 在研和承担过的项目：（13）水性丙烯酸纳米复合涂料研发，横向课题（12）储气库井口悬挂密封修复药剂体系试验检测性能评价， 横向课题（11）极地低温井筒应急封堵树脂材料测试试验，横向课题（10）水基超分子微球优化研究，横向课题（9）UV-CIPP市政管网非开挖修复材料与技术研究，横向课题（8）惠州26-6油田古潜山地层弹性体复合堵漏材料开发，横向课题（7）低温降凝剂与解堵化学药剂结构表征，横向课题（6）多刺激响应性超分子体系研究及应用，浙江省海外高层次人才项目（5）荧光超分子聚合物研究，浙江省自然科学基金，一般项目（4）气体示踪剂开发与研究，横向课题（3）化学压裂技术研究（二期），横向课题（2）化学压裂技术研究（一期），横向课题（1）暂堵转向压裂液体系研究，横向课题代表性产品与技术：1. 温控型树脂堵漏材料基于热固性树脂的分子设计及配方优化，开发了温控型堵漏材料。该材料为液体树脂，密度(1.0～2.0 g/cm3)、粘度(60～2000cp)可调，泵送方便，特别易入微裂缝；且固化温度（可控温度范围:-25～150oC）和时间可控（0.5h～12h;直角稠化）。固化后的树脂具有耐高温(≤300oC)、耐高压 (抗压强度≤140MPa) 、韧性好等特点。可广泛用于油气井漏失；废弃井封堵；套损井修复；特殊层段固井；水平井堵水等领域，替代现有的水泥体系解决不了的工程技术问题，以及在“CCUS”碳封存技术领域的应用。与国外产品相比，性价比优良；此外还具有可化学解堵的独特优势，进一步降低工程施工风险。目前已申请技术发明专利3项，并在新疆油田等地推广应用。2.原位自支撑（液体支撑剂）渠道式压裂技术负责该技术所需的关键性材料的原创性研究。该材料与配套技术打破了传统水力压裂加砂模式，是新型水力压裂技术在我国的首次应用，对于提升油气田开发效果具有重要探索意义，已申请、授权相关技术发明专利20多项。2019年11月，该技术在华北油田肃宁油田宁50区块现场试验成功，并被“【国内首次】股份公司原创新型储层改造技术现场试验成功”为题在官方微信公众号报道。此次实施的新型储层改造技术，既有利于储层裂缝支撑、提高单井产量、提升压力成功率，又简化了施工环节、节约了作业时间，具有较高的应用推广价值。在前期成功的基础上，后续的深入研究和应用推广将具有巨大前景（华北油田时空）。3.温控型凝胶暂堵材料基于动态共价键双网络水凝胶的原理，该材料是受温度控制的“液体—凝胶—液体”多相转变材料（常温液体；泵注后随地层升温转化成凝胶态，完成施工作业；当地层温度继续升高或时间延长，自动降解返排），在堵水、暂堵转向压裂等工艺中有望实现动态控制封堵和解堵。该体系的优点在于，利用地层自动升温，原位实现成胶封堵和破胶解堵过程，无需成胶剂和破胶剂，将极大地简化施工工艺，并具有储层保护、环境友好等特点。项目成功应用于“泽70-61X井精准暂堵技术助力快速复产”。5月24日，泽70-61X井经过暂堵技术已成功恢复生产7天，极大的缩短了作业施工时间，同时也为井口压力较高的油井快速完成作业，提供了新的技术指引。泽70-61X井2021年10月杆断后一直停产，由于连通注水见效明显，在检泵作业时，井口长期带有乐力。一直无法进行施工。为解决该厂油井因井口压力高，短期内无法正常作业的问题，采油五厂组织技术人员“多方会诊、对症下药”，技术人员通过深化基础理论研究，持续探索单井暂堵机理，开出多个治疗良方，确定了科学合理暂堵恢复方案。按照单井井口测试压力值，利用配置相应比重的暂堵剂挤入地层，以实现暂时的压力平衡;通过一定的暂堵时间，以满足该井作业时间;待作业实施完成以后，暂堵剂失效，井简内恢复正常。此项技术相比以往带压作业，对设备要求不高，工艺相对更简捷，施工周期明显减短。该技术的成功试验，为高压油井的带压施工提供了技术方向，下步该厂技术人员将围绕暂堵剂配方、注入参数等开展优化研究，为扩大同类型井试验做好技术储备《华北石油报》。4. 非开挖修复材料与技术主要开展紫外光固化软管和复合内衬软管材料的研发，及在油气输运、市政管网等非开挖修复工程中的应用。项目成功应用于“藤桥外洋村铁路段下穿给水管”修复施工，并在微信官方公众号报道：“新技术上线|涉铁供水管采用CIPP管道非开挖修复技术顺利获修复”。温州市金温铁路某段下穿给水管出现漏水情况，难以通过常规的道路开挖进行修复。自来水公司首次采用最新的CIPP管道非开挖修复技术对该供水管道进行抢修，确保了铁路运行的安全，及居民用水保障。这一修复方式对环境污染小、交通影响小，不扰民，低碳环保。其原理就是在原有管道内部做一个新的管道，新管道具有独立结构强度，可单独支撑外部压力和内部水压。内衬管材为水用聚乙烯（PE）复合管材，符合《生活饮用水输配设备及防护材料卫生安全评价规范》要求。管道修复工作于8月17日早上9时开始实施，经过19小时的连续作业，于18日早上4时完成。经过3天运行，该管线“术后”状态良好（温州市公用集团自来水公司）。 科研成果 代表性论文：（11）Tunable Fluorescence and Morphology of Aggregates Built from a Mechanically Bonded Amphiphilic Bistable [2]Rotaxane. Chem. Eur. J. 2023, e202302132.（Hot Paper）（10）破损套管温控型化学液体堵漏剂BDS的研制与应用. 2023，精细石油化工（9）压差激活合成树脂堵漏剂的研制及评价. 2023，当代化工研究（8）Building multi-color emitters with tailored lanthanide-based supramolecular metallogels. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2022, 634,127910.（7）Design of novel temperature-resistant and salt-tolerant acrylamide-based copolymers by aqueous dispersion polymerization. Des Monomers Polym. 2022,25,220-230.（6）Building a quadruple stimuli-responsive supramolecular gel based on a supra-amphiphilic metallogelator. New J. Chem., 2021,45, 22902-22907.（5）Development of Synthetic Strategies to Access Optically Pure ­Feringa’s Motors. Synthesis2021; 53,  4588-4598.（4）Controllable and large-scale supramolecular vesicle aggregation: orthogonal light-responsive host–guest and metal–ligand interactions. J. Mater. Chem. B, 2019, 7, 4177-4183.（3）Selective vesicle aggregation achieved via the self-assembly of terpyridine-based building blocks. Soft Mater, 2017. 21, 3847-3852.（2）Hierarchical Self-Assembly of Supramolecular Muscle-Like Fibers. Angew. Chem. Inter. Edit., 2016, 55, 703-707. （Hot Paper）（1）Muscle-like Supramolecular Polymers: Integrated Motion from Thousands of Molecular Machines. Angew. Chem. Inter. Edit., 2012, 51, 12504-12508. （首页封面文章）多家科研机构和媒体关注报道：2016年诺贝尔奖得主Prof. J. F. Stoddart; Prof. J. P. Sauvage等：“Supramolecular polymers: Molecular machines muscle up，Nature Nanotechnology, J. F. Stoddart, 2013, 8, 9-10”；法国国家与科学技术研究中心（CNRS）：“Assembly of nano-machines mimics human muscle”；英国皇家化学会<>：“Molecular muscle machines bulk up”；科技日报，人民网，新华网：“研究称组合纳米机器可模拟人体肌肉运动”； Discovery news: “Molecular Machines Move Like Muscles”等。研究成果被认为将为许多应用领域打开广阔的前景，如微型机器人、纳米技术里面的信息存储、医学领域里的人工合成肌肉材料等）申请专利：（1）一种热致超分子凝胶暂堵转向压裂液。ZL201610532563.4（授权）（2）一种用于相变压裂的相变压裂液体系。ZL201610534192.3（授权）（3）一种相变水力压裂工艺。ZL201610531410.8（授权）（4）Phase-transitioning fracturing fluid system for hydraulic fracturing. US20180340116（美国专利授权）（5）Phase-change hydraulic fracturing process.                  US10301919B2（美国专利授权）（6）一种温度响应型水凝胶暂堵转向压裂液及其制备方法、应用。 ZL201910637568.7 （授权）（7）一种稠油降粘剂及其使用方法。 ZL201911396141.9 (授权)（8）一种耐温抗盐树枝状超分子聚合物驱油剂及其制备方法、应用。 ZL202010119691.2（授权）（9）一种稀土超分子凝胶发光材料及其制备方法。 ZL202010663259.X （授权）（10）一种基于冠醚的轮烷分子机器及制备方法。 ZL202110573063.6 （授权）（11）一种增强苝二酰亚胺衍生物溶解性的方法。 ZL202110315453.3 （授权）（12）一种区分稀土离子的方法。 ZL202010903359.5 (授权)（13）一种液体钻井堵漏材料及其制备方法。 CN202210309704（14）一种液体固井材料及其制备方法。 CN202210425876 （授权）（15）一种液体油气井口暂堵材料及其制备方法。CN202210309923（16）一种温控型复合树脂和树脂水泥封堵材料及其制备方法和在碳封存中的应用。CN202310583302.5（17）一种原油降凝剂及其制备方法。CN202211687893.2 教学与课程 课程教学：本科生：高分子产业导论研究生：新材料前沿领域，先进材料制备等相关课程。 育人成果 已培养毕业研究生、本科生多人。 社会服务 从事油田化学品开发，与市政管网非开挖修复材料与技术、建筑材料等相关方向研究。 内容来自集群智慧云企服 www.jiqunzhihui.net