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1978-1982:河南师范大学,学士
1995-1999:华东理工大学,博士
1982-1995:河南省安阳师范学院,助教、副教授
1999-2001:上海交通大学博士后
2001-2002:上海有机氟材料研究所
2002-至今:威廉WilliamHill官网,副教授、教授、特聘教授、讲席研究员
2015-2024:含氟功能膜材料国家重点实验室主任
2024-至今:含氟功能膜材料全国重点实验室主任
主要从事含氟功能高分子材料化工及能源功能膜研究。具体研究方向:1、含氟聚合物分子设计及合成;2、含氟聚合物结构、形态和性能研究;3、全氟离子聚合物功能膜研究;4、先进光电转换膜研究。
一、氯碱工业离子膜研究
氯碱工业是我国重要基础产业,支撑国民经济安全健康发展。主要产品为氯气、烧碱、氢气和盐酸,装备规模超过9000万吨/年。氯碱工业生产装备的核心组件是全氟氯碱离子膜,此前100%被美国和日本垄断,是我国氯碱工业战略层面的重大卡脖子难题。2003年上海交大与山东东岳集团组成产学研团队,在张永明教授带领下,团队经过8年研发,于2010年研发成功第一代国产氯碱离子膜,结束了我国氯碱工业30年受制于人的历史,我国氯碱工业也因此实现了从氯碱大国到氯碱强国的历史性跨越,有力保障了国民经济的安全运行。在深入开展基础理论研究和关键技术不断发展的基础上,成功研发了不断迭代的系列氯碱全氟离子膜,实现了中国氯碱离子膜“从无到有、从有到好、从好到优、世界领先”的步步发展。该成果入选《我国改革开放四十周年重大成就展》和《中国化学工业百年发展大事记》。国产氯碱离子膜被国家领导人称为“争气膜”。
由于本领域的激烈技术竞争,团队在这一领域的科技创新不停步,以支撑我国氯碱工业健康发展。
二、超强酸全氟质子膜研究
以太阳能为主的可再生能源的有效利用是实现双碳目标的可靠保证,因此,国家发改委出台了《2021-2035我国氢能发展中国长期规划》,强调了太阳能和氢能耦合的关键作用。在太阳能和氢能利用中,包括电解水制氢全氟质子膜、液流电池储能全氟质子膜和氢燃料电池全氟质子膜在内的超强酸全氟质子膜是关键核心材料,也极大影响着氢能和太阳能的发展方向。团队从基础原材料出发,通过深入的基础理论研究、关键技术研究、装备技术研究和工程技术研究,形成了我国独居特色的超强酸全氟质子膜技术和工程体系,建成全球最完整的超强酸全氟质子膜全产业链,创新实力走到世界前列。产品通过了奔驰公司认证(全球仅两家,国内唯一),是五部委《燃料电池汽车示范应用》众多厂商签约的全氟质子膜产品,实现了大规模国产应用,装配多种类型车辆。
团队在超强酸质子膜领域的研究不断深入,技术不断进步。
三、突破以乙烯-四氟乙烯共聚物( ETFE)为代表的多种含氟功能材料关键制备技术,推动我国先进含氟功能材料工业体系的全面发展
长期以来,我国含氟高分子功能材料领域整体技术水平较低,中高端产品需通过不同渠道进口,成为我国现代化发展的系列卡脖子难题。因此,建设我国先进含氟高分子功能材料工业体系,打破发展瓶颈,支撑我国现代化建设,十分迫切。
ETFE是特种高分子材料,阻燃、耐候性、耐高低温、耐腐,耐辐照。团队在解决功能单体合成、新引发剂体系、导向型全氟电解质聚合技术的基础上,形成具有中国特色的ETFE先进技术体系,并完成五千吨级ETFE工程建设和产线,满足了我国航空航天等领域所需特种线缆材料需求。带领团队,先后研发成功系列高性能关键含氟功能高分子材料且全部实现产业化。
主持/参与国家863计划重大项目、国家支撑计划重大项目、国家重大项目、重点研发计划项目等。
编号 | 项目(课题)名称 | 类别 | 起止时间 |
1 | 全氟离子交换膜材料研究 | “十五”国家863计划重大课题 | 2004.10-2005.12 |
2 | 全氟离子膜工程技术研究 | “十一五”国家科技支撑计划重大项目 | 2006.06-2009.12 |
3 | 国产全氟离子膜大规模工业应用研究 | “十二五”国家科技支撑计划重大项目 | 2011.08-2013.12 |
4 | 高性能复合质子交换膜开发及批量生产技术研究 | “十三五”国家重点研发计划 | 2016.07-2021.06 |
5 | 高分子量长寿命且工况稳定的催化层用离子聚合物 导体及其聚合物溶液设计 | “十三五”国家重点研发计划 | 2019.04-2023.03 |
6 | XXXX的核心技术攻关与国产化重大装备 | 国家重大核心技术攻关专项 | 2020.09-2023.09 |
7 | 新一代低电耗高性能氯碱工业离子膜 | “十四五”国家重点研发计划 | 2022.11-2025.10 |
8 | 氢燃料电池质子交换膜制备技术研究与应用 | 山东省重大创新工程 | 2016.07-2021.06 |
9 | 高性能燃料电池全氟质子膜工程化关键技术及示范 | 山东省重大创新工程 | 2018.06-2020.12 |
10 | 新型燃料电池质子交换膜联合研发 | 国际科技合作专项 | 2012.01-2013.12 |
1. Guan, P.; Zou, Y.; Zhang, M.; Zhong, W.; Xu, J.Q.; Lei, J.L.; Ding, H.; Feng, W.; Liu, F*.; Zhang, Y.M*. "High temperature low humidity proton exchange membrane with “stream-reservoir” ionic channels for high-powerdensity fuel cells" Sci. Adv.2023, 9, eadh1386.
2. Xu. J. Q.; Jo, S. B.; Chen, X. K.; Zhou, G. Q.; Zhang, M.; Shi, X. L.; Lin, F.; Zhu, L.; Hao, T.; Gao, K*.; Zou, Y.; Su, X.; Feng, W.; Jen, A. K.-Y*.; Zhang, Y.M*.; Liu, F*.;"The Molecular Ordering and Double-Channel Carrier Generation of Nonfullerene Photovoltaics within Multi-Length-Scale Morphology" Adv. Mater. 2022, 34, 21083.
3. Lei, J.; Liu, X.; Chen, X.; Feng, W; Zhang, J; Luo, H; Liu, F; Pei, S*; Zhang, Y.M*. "Ultra-bubble-repellent sodium perfluorosulfonic acid membrane with a mussel-inspired intermediate layer for high-efficiency chlor-alkali electrolysis" J. Membrane Sci., 2022, 644, 120181
4. Lei, J.; Liu, X.; Chen, X.; Guan P.; Feng W.; Zhang J.; Luo, H.; Liu, F*.; Zhang, Y.M*. "Multi-length-Scale heterogeneous structured ion exchange membranes for cost-effective electrolysis and hydrogen production" Chem. Eng. J., 2022, 431, 133994.
5. Guan, P.; Lei, J.L.; Liu X.D.; Xu K.W.; Pei S.P; Ding, H.; Zou, Y.; Feng W.; Liu, F*.; Zhang, Y.M*. "Origins of Water State and Ionic Cluster Morphology for High Proton Conductivity of Short Side-Chain Perfluorinated Sulfonic Acid Membranes" Chem. Mater. 2022, 34(17): 7845.
6. Xu, J.Q.; Lin,F.; Zhu, L.; Zhang, M.; Hao,T.; Zhou, G.Q.; Gao, K*.; Zou, Y.; Wei, G.; Yi, Y.P.; Jen, A. K.-Y.; Zhang, Y.M*.; Liu,F*. "The Crystalline Behavior and Device Function of Nonfullerene Acceptors in Organic Solar Cells" Adv. Energy Mater .2022, 12, 2201338.
7. Lei, J.L; Liu, X.D; Chen, X.H; Feng, W.; Zhang, J.S; Li, H*.; Zhang, Y.M* "Underbrine superaerophobic perfluorinated ion exchange membrane with re-entrant superficial microstructures for high energy efficiency of NaCl aqueous solution electrolysis" J. Membrane Sci., 2021, 619, 118801.
8. Zhu, L.; Zhang, M.; Zhong, W.; Leng, S.; Zhou, G.; Zou, Y.; Su, X; Ding, H; Gu, PY; Liu, F; Zhang, Y.M*. "Progress and prospects of the morphology of non-fullerene acceptor based high-efficiency organic solar cells" Energy Environ. Sci., 2021,14(2),4341.
9. He, Z.; Gao, H.; Zhang, S.; Zheng, S.; Wang, Y.; Zhao, Z.; Ding, D*.; Yang, B*.;Zhang, Y.M*.; Yuan, W. Z.* "Achieving Persistent, Efficient, and Robust Room‐Temperature Phosphorescence from Pure Organics for Versatile Applications," Adv. Mater., 2019, 31, 1807222.
10. Chen, X.; He, Z.; Kausar, F.; Chen, g.; Zhang, Y.M*.; Yuan, W. Z.* "Aggregation-Induced Dual Emission and Unusual Luminescence beyond Excimer Emission of Poly(ethylene terephthalate)" Macromolecules, 2018, 51, 9035.
11. Yuan, W. Z*.; Bin, X.; Chen, G.; He, Z.; Liu, J.; Ma, H.; Peng, Q.; Wei, B.; Gong, Y.; Lu, Y.; He G*.; Zhang, Y.M*. Achieving Hybridized Local and Charge-Transfer Excited State and Excellent OLED Performance Through Facile Doping, Adv. Opt. Mater., 2017, 5, 9.
12. Liu, X.; Gao, H.; Chen, X.; Hu, Y.; Pei, S.; Li,H*.; Zhang, Y.M*. "Synthesis of perfluorinated ionomers and their anion exchange membranes” J. Membrane Sci., 2016, 515, 268-276
13. Gong, Y.; Chen, G.; Peng, Q.; Yuan, W. Z*.; Xie, Y.; Li, S.; Zhang, Y.M*.; Tang, B. Z*. “Achieving Persistent Room Temperature Phosphorescence and Remarkable Mechanochromism from Pure Organic Luminogens” Adv. Mater. 2015, 27, 6195.
14. Chen, G.; Li, W.; Zhou, T.; Peng, Q.; Zhai, D.; Li, H.; Yuan, W. Z*.; Zhang, Y.M*.; Tang, B. Z*. “Conjugation-Induced Rigidity in Twisting Molecules: Filling the Gap between Aggregation-Caused Quenching and Aggregation-Induced Emission” Adv. Mater. 2015, 27, 4496.
15. Yuan, W. Z.; Tan, Y.; Gong, Y.; Lu, P.; Lam, J. W. Y.; Shen, X. Y.; Feng, C.; Sung, H. H-Y.; Lu, Y.; Williams, I. D.; Sun, J. Z.; Zhang Y.M*.; Tang, B. Z*. “Synergy between Twisted Conformation and Effective Intermolecular Interactions: Strategy for Efficient Mechanochromic Luminogens with High Contrast” Adv. Mater. 2013, 25, 2837.
16. Zhu, Y.; Pei, S.; Tang, J.; Li, H.; Wang, L.; Yuan, W. Z*.; Zhang, Y.M*. “Enhanced Chemical Durability of Perfluorosulfonic Acid Membranes through Incorporation of Terephthalic Acid as Radical Scavenger” J. Membrane Sci. 2013, 432, 66.
17. Tang, J.; Yuan, W.; Wang, J.; Tang, J.; Li, H*.; Zhang,Y.M*. “Perfluorosulfonate Ionomer Membranes with Improved Through-Plane Proton Conductivity Fabricated under Magnetic Field” J. Membrane Sci. 2012, 423–424, 267.
18. Cai, Z.; Liu, Y.; Liu, S.; Li, L*.; Zhang, Y.M*. “High Performance of Lithium-Ion Polymer Battery Based on Non-aqueous Lithiated Perfluorinated Sulfonic Ion-Exchange Membranes” Energy Environ. Sci., 2012, 5, 5690.
19. Li, L*.; Shang, F.; Wang, L.; Pei, S.; Zhang, Y.M*. “Transport Properties of PFSA Membranes with Various Ion Exchange Capacities for Direct Methanol Fuel Cell Application” Energy Environ. Sci., 2010, 3, 114.
20. Su, L.; Li, L.; Li, H.; Zhang, Y.M*.; Yu, W*.; Zhou, C. “Perfluorosulfonic Acid Membranes Treated by Supercritical Carbon Dioxide Method for Direct Methanol Fuel Cell Application” J. Membrane Sci., 2009, 335, 118.
获国内授权专利261项,国际授权专利20项,其中专利ZL200910254353.3,一种全氟离子交换树脂及其制备方法和应用,于2020年获中国专利金奖。主持起草国家标准4项。
序号 | 专利 | 专 利 名 称 | 发明人 |
1 | US9023554B2 | Perfluorinated ion exchange resin, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
2 | CA2783850C | Perfluorinated ion exchange resin, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
3 | EP2511311B1 | Perfluorinated ion exchange resin, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
4 | JP5577411B2 | Perfluorinated ion exchange resin, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
5 | US9090723B2 | High exchange capacity perfluorinated ion exchange resin, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
6 | JP5486693B2 | High exchange capacity perfluorinated ion exchange resin, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
7 | EP2514773B1 | High exchange capacity perfluorinated ion exchange resin, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
8 | CA2784539C | High exchange capacity perfluorinated ion exchange resin, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
9 | US8927612B2 | Composite having ion exchange function and preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
10 | US9793564B2 | Composite having ion exchange function and preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
11 | JP5638692B2 | Composite having ion exchange function and preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
12 | EP2584627B1 | Composite having ion exchange function and preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
13 | CA2802942C | Composite having ion exchange function and preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
14 | US9325027B2 | Preparation method of fluorine-containing ionomer composite material with ion exchange function | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
15 | US9012106B2 | Preparation method of fluorine-containing ionomer composite material with ion exchange function | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
16 | JP5753898B2 | Preparation method of fluorine-containing ionomer composite material with ion exchange function | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
17 | EP2583746B1 | Preparation method of fluorine-containing ionomer composite material with ion exchange function | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
18 | CA2802948C | Preparation method of fluorine-containing ionomer composite material with ion exchange function | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
19 | US9017899B2 | Fluorine containing ionomer composite with ion exchange function, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
20 | JP5748844B2 | Fluorine containing ionomer composite with ion exchange function, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
21 | EP2583747B1 | Fluorine containing ionomer composite with ion exchange function, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
22 | CA2802973C | Fluorine containing ionomer composite with ion exchange function, preparation method and use thereof | ZHANG YONGMING(张永明)等 |
23 | ZL200910231130.5 | 一种全氟离子交换树脂及其制备方法和应用 | 张永明等 |
24 | ZL200910247016.1 | 高交换容量全氟离子交换树脂及其制备方法和用途 | 张永明等 |
25 | ZL201010211920.X | 一种具有离子交换功能的含氟离聚物复合材料及其制备方法和用途 | 张永明等 |
26 | ZL201010211917.8 | 一种具有离子交换功能的含氟离聚物复合材料及其制备方法和用途 | 张永明等 |
27 | ZL201010211910.6 | 一种具有离子交换功能的含氟离聚物复合材料及其制备方法和用途 | 张永明等 |
28 | ZL202211272292.5 | 一种含磺酰氟基的多元共聚物、离子交换树脂及制备方法 | 张永明等 |
29 | ZL200910231443.0 | 一种四氟乙烯三元全氟树脂及其作为离子膜增强材料的应用 | 张永明等 |
30 | ZL201911423929.4 | 新型低阻氯碱工业用离子传导膜及其制备方法 | 张永明等 |
31 | ZL201911424176.9 | 碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
32 | ZL201911417975.3 | 具有离子传导功能的疏气泡涂层及其制备方法 | 张永明等 |
33 | ZL201911424219.3 | 用于碱金属氯化物电解的超薄全氟磺酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
34 | ZL201911405844.3 | 超薄低阻氯碱全氟离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
35 | ZL201911424176.9 | 碱金属氯化物电解用增强全氟磺酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
36 | ZL201911418374.4 | 碱金属氯化物电解用超薄全氟磺酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
37 | ZL201911417909.6 | 氯碱工业用新型低阻离子传导膜及其制备方法 | 张永明等 |
38 | ZL201911417925.5 | 氯碱工业用新型超薄低阻离子传导膜及其制备方法 | 张永明等 |
56 | ZL201911423929.4 | 新型低阻氯碱工业用离子传导膜及其制备方法 | 张永明等 |
39 | Z201911405628.9 | 具有粗糙涂层的全氟羧酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
40 | ZL201911417846.4 | 具有粗糙涂层的超薄全氟羧酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
41 | ZL201911423822.X | 具有疏气泡功能的超薄全氟羧酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
42 | ZL201911417931.0 | 增强低阻氯碱电解槽隔膜及其制备方法 | 张永明等 |
43 | ZL201911423709 | 含多孔型导电板的氯碱膜电解槽 | 张永明等 |
44 | ZL202210383665.X | 一种用于电解生产化学品的隔膜 | 张永明等 |
45 | ZL201911424219.3 | 碱金属氯化物电解用超薄全氟磺酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
46 | ZL2009102314 51.5 | 用功能性氟树脂制备的燃料电池用含氟质子交换膜 | 张永明等 |
47 | ZL2009102311 30.5 | 一种交联的全氟离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
48 | ZL200910231454.9 | 一种SiO2/全氟磺酸树脂复合质子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
49 | ZL200910176000.6 | 一种多层含氟交联离子膜及制备方法 | 张永明等 |
50 | ZL201911424219.3 | 用于碱金属氯化物电解的超薄全氟磺酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
51 | ZL201911423709.1 | 含多孔型导电板的氯碱膜电解槽 | 张永明等 |
52 | ZL201210358526.8 | 一种基于氯碱用全氟离子交换膜的有机酸盐电解制备有机酸的方法 | 张永明等 |
53 | ZL200910230065.4 | 一种离子聚合物及其作为质子交换纤维材料的应用 | 张永明等 |
54 | ZL201410007578.X | 一种聚合物粒状粉末的制备工艺 | 张永明等 |
55 | ZL201010211897.4 | 一种质子交换膜及其制备方法和应用 | 张永明等 |
56 | ZL201010211920.X | 一种具有离子交换功能的含氟离聚物复合材料及其制备方法和用途 | 张永明等 |
57 | ZL200910231453.4 | 一种无机金属离子掺杂含氟质子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
58 | ZL200910231443.0 | 一种四氟乙烯三元全氟树脂及其作为离子膜增强材料的应用 | 张永明等 |
59 | ZL200910231446.4 | 一种燃料电池用无机复合金属氧化物掺杂的含氟质子交换膜 | 张永明等 |
60 | ZL200910230072.4 | 一种互穿网络结构离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
61 | ZL200910230070.5 | 一种交联型全氟磺酸离子交换膜及其制备方法 | 张永明等 |
62 | ZL200910230075.8 | 立管式催化反应制备氟烯醚的方法 | 张永明等 |
63 | ZL200910177702.6 | 一种多层含氟交联离子膜及其制备方法 | 张永明等 |
64 | ZL200910176000.6 | 一种多层含氟交联离子膜及其制备方法 | 张永明等 |
65 | ZL200910177701.1 | 一种多层含氟交联离子膜及其制备方法 | 张永明等 |
66 | ZL200910178754.5 | 一种微孔膜增强的多层含氟交联掺杂离子膜及其制备方法 | 张永明等 |
67 | ZL200910231131.X | 一种掺杂交联多层全氟离子膜及其制备方法 | 张永明等 |
68 | ZL200910231121.6 | 高温质子交换复合膜 | 张永明等 |
69 | ZL200910231122.0 | 一种纤维增强掺杂稳定的质子交换膜 | 张永明等 |
70 | ZL200910231129.2 | 一种掺杂、纤维改性酰亚胺交联全氟离子交换膜 | 张永明等 |
71 | ZL200910231140.9 | 一种纤维增强复合、多层全氟交联离子膜及其制备方法 | 张永明等 |
72 | ZL200910231136.2 | 一种纤维增强的全氟双交联离子膜及其制备方法 | 张永明等 |
73 | ZL200910231139.6 | 一种掺杂物理键合交联多层全氟离子交换膜 | 张永明等 |
74 | ZL200910231132.4 | 一种掺杂、双交联全氟离子交换膜 | 张永明等 |
75 | ZL200910231125.4 | 一种增强多层含氟离子交换膜 | 张永明等 |
国家科技奖励评审专家
何梁何利奖评审专家
中国科协科技人才评审专家
科技部国际合作评审专家
中国膜工业协会专家
全国分离膜标准化技术委员会委员
中国氯碱协会专家
中国氟硅协会专家
山东省膜学会会长
上海证券交易所科创板咨询委员
第十二届、十三届、十四届全国人大代表
第一届、第二届、第三届上海证券交易所科创板咨询委员
(1)2009年获山东省技术发明一等奖(排名第一)
(2)2010获全国劳动模范称号
(3)2010年享受国务院特殊津贴
(4)2010年获国家自主创新产品认定(全氟磺酸离子交换树脂)
(5)2010年所著《含氟功能材料》获中国石化工业优秀出版物奖(图书奖)一等奖(排名第一)
(6)2010年“全氟离子交换膜工程技术研究”入选“十一五”国家重大科技成就
(7)2011年“全氟离子膜工程技术研究团队”获“十一五”国家科技计划执行优秀团队奖
(8)2011年获国家技术发明二等奖(排名第一)
(9)2012年获“上海市领军人才”称号
(10)2012年获“何梁何利科学与技术进步奖”、技术成就奖提名
(11)2013年获上海交通大学凯原十佳教师
(12)2015年获中国膜行业 20年 功勋人物奖
(13)2018 年入选山东改革开放四十周年40件最具影响力事件(国产全氟离子膜研发成功,彻底结束了我国氯碱工业受制于人的历史)
(14)2018 年入选中国改革开放四十周年重大成就展(国产全氟离子膜)
(15)2019年获中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖(排名第一)
(16)2020年获第二十一届中国专利金奖(排名第一)
(17)2021年入选《中国化学工业百年发展大事记》(国产氯碱全氟离子膜)
(18)2022年获山东省技术发明特等奖(排名第一)
(19)2023年入选山东省十大科技创新成果(氢燃料电池膜)
(20)2025年入选科睿唯安全球高被引科学家
(21)2026年获国家科技进步二等奖(排名第一)
欢迎有志于能源膜材料和含氟高分子材料方向的有志青年学生和学者加入上海交大“含氟功能膜材料全国重点实验室”。