俞书宏，中国科学技术大学化学与材料科学学院教授，国际溶剂热-水热联合会(ISHA)国际理事会秘书长和理事会执委。2003年获得国家杰出青年基金，2006年入选教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2010年任国家重大科学研究计划项目首席科学家，2016年成为国家基金委创新群体基金学术带头人。2001年，2010年和2016年三次获得国家自然科学二等奖，其中2010年和2016年两次为第一完成人。2019年当选中国科学院院士。俞书宏课题组长期从事无机材料的仿生合成与功能化研究。在聚合物和有机小分子模板对纳米结构单元的尺寸和维度及取向生长的调控规律、仿生多尺度复杂结构材料的合成及构效关系研究方面取得多项创新成果。近年来，在面向应用的重要纳米结构单元的宏量制备、宏观尺度纳米组装体的制备与功能化、新型纳米材料的合成设计及能源转换材料等方面的研究取得了重要进展。(4)新型无机-有机杂化材料的制备、性能与组装体功能；(5)面向能源、环境领域应用的新型碳材料的制备和能量存储；(6) 纳米材料的光、电、磁性能调控（光电和光热转换、光催化等）和纳米催化效应等。现对俞书宏院士课题组历年来部分高被引文章和近年来仿生领域部分代表性研究成果进行介绍，供大家学习交流。（本文所涉及的被引用数据以Google Scholar为参考，如有疏漏或错误，欢迎指正)近年来，俞书宏教授在无机材料仿生合成领域取得一系列重大突破，并在组装到宏观尺度和实际应用领域，表现出诱人的前景。这些成果包括：人工贝壳、仿盾皮鱼鱼鳞制备人造盔甲，防火防水耐腐蚀的仿生人工木材、仿贝壳结构云母复合薄膜、仿生超弹性耐疲劳碳材料、石墨烯海绵高速回收原油、细菌纤维素衍生的高性能纳米纤维固体酸催化剂、具有超强弹性与隔热性能的仿生碳管气凝胶、珍珠仿生隔膜涂层实现耐冲击锂离子电池。天然生物材料，如贝壳珍珠层等，由于具有从微观到宏观多个尺度的有序分级结构，往往显现出华丽的色彩和超乎想象的机械强度和韧性。这些贝壳是由贝类分泌的层状有机物框架再经碳酸钙原位矿化生长过程形成，成熟的贝壳珍珠层由约95%质量分数的片状碳酸钙和5%质量分数的有机物交替构成具有类似砖墙的层状堆叠结构。自然界诸如此类的生物材料给予人们极大的灵感，促使研究人员通过仿生策略设计类似于天然生物材料的多级结构，旨在制备出具有超强力学性能的人工结构材料。经过数十年的努力探索，天然贝壳珍珠层的结构和力学性能虽然在一定程度上被研究人员模仿，然而，迄今尚未能通过模仿天然贝壳珍珠层形成的方式成功合成人工贝壳珍珠层材料。有鉴于此，中国科学技术大学俞书宏教授课题组提出一种新的介观尺度“组装与矿化”法，从源头上开始模仿天然贝壳珍珠层的形成过程和化学组分，通过在预先制备的层状有机框架上进行人工矿化生长，成功制备出宏观尺度块状人工贝壳珍珠层材料。
研究表明，这种人工贝壳珍珠层材料不仅具有与天然贝壳珍珠层类似的形成途径、化学组分和无机含量，而且具有从微观到宏观多个尺度上都基本一致的多级结构形式，并拥有与天然贝壳珍珠层相媲美的力学强度和韧性。因此，这是首次报道真正意义上的仿生人工贝壳珍珠层材料。这种仿生人工贝壳珍珠层材料的合成方法为今后设计和制备具有优越力学性能的多种仿生材料提供了新的途径。
（A）壳聚糖溶液；（B）取向冻干法制备层状结构壳聚糖框架；（C）乙酰化后得到几丁质框架；（D）流动矿化法生长碳酸钙晶体；（E）蚕丝蛋白浸渍及热压。Li-BoMao, Huai-Ling Gao, Shu-Hong Yu*,Synthetic nacre by predesigned matrix-directedmineralization”, Science 2016.http://science.sciencemag.org/content/early/2016/08/18/science.aaf8991随着高技术领域对高性能防护材料需求的不断提高，现有防护材料（包括金属材料、陶瓷材料和纤维复合材料等）的局限性（如金属密度大、陶瓷脆性和纤维复合材料硬度低等）正逐渐显现。中科大俞书宏教授领导的仿生研究团队，在深入理解盾皮鱼鳞微纳结构和强韧化机制的基础上，首次提出单向/多向刷涂与螺旋层积相结合的高效仿生组装策略，成功制备出具有类自然盾皮鱼鳞螺旋胶合板结构的宏观三维体型复合材料。这种仿生螺旋结构材料的强韧化机制和自然盾皮鱼鳞高度类似，材料在承载时所产生的微裂纹平行于微纤维长轴方向进行延伸扩展，并且在不同取向的纤维层间呈现逐渐扭转延伸的趋势，最终形成螺旋状的裂纹形态。这种由仿生螺旋结构所带来的复杂裂纹扩展形态与常规纤维增强材料的类平面裂纹延伸形成了鲜明的对比，由于（仿生螺旋结构材料）在单位主裂纹长度上具有更大的破坏界面面积，因此具有更大的能量吸收亦即更为优异的损伤抵抗能力。
Biomimetictwisted plywood structural materials. Nat. Sci. Rev. 2018, 5, 703-714.https://academic.oup.com/nsr/article/5/5/703/5061636木材由于具有独特的取向孔道结构，展现出轻质高强的优点，是人类应用最早和最广泛的材料之一，近几十年也一直吸引着材料学家的兴趣。中国科学技术大学俞书宏教授课题组开发了一种冰晶诱导自组装和热固化相结合的技术，以传统的热固性树脂（如酚醛树脂和密胺树脂）为基体材料，成功研制了一系列的树脂基仿生人工木材。这种方法还可以复合多种纳米材料以制备多功能复合人工木材，而且简单高效，容易放大生产。所开发的酚醛树脂基仿生木材（CPF）和密胺树脂基仿生木材（CMF）不仅具有很高的压缩屈服强度，而且具有优异的防水、耐腐蚀、防火隔热等有点，综合性能优异。
Zhi-LongYu, Ning Yang, Shu-Hong Yu et al. Bioinspired polymeric woods. Science Advances2018, 8, eaat7223.http://advances.sciencemag.org/content/4/8/eaat7223通过观察日常生活中的常见事物，可以发现某些宏观结构提供了解决这些微观结构问题的新思路。例如，片弹簧结构作为一种机动车拱形弹簧悬挂系统，被广泛应用于机动车中支撑车轴和吸收振动。人类的拱形足弓不仅起到减少骨骼摩擦和受损的弹性缓冲作用，同时还可以通过弹性变形储存能量并释放从而促进我们行走、奔跑和跳跃。这两种宏观拱结构具有共同的特征，即优越的弹性性能和抗疲劳强度。在这些宏观弹性拱结构的启发下，中国科学技术大学俞书宏课题组、吴恒安课题组的研究人员设计了一种新型的双向冷冻技术，将壳聚糖-氧化石墨烯（CS-GO）混合溶液取向冷冻并干燥从而获得具有层状结构的CS-GO宏观组装体，然后再将其通过高温碳化处理，依靠碳化过程中CS和GO收缩程度的不同，使原本较为平坦的薄层结构皱缩成所需的层状微连拱结构。正是基于这种独特的拱形微结构设计，所制得的材料即使由脆性的构筑组分构成，却同时具备了高度的可压缩性（经历90%压缩应变后完全恢复原状），如弹簧一样的超弹性（580 mm/s的回弹速度，远高于国际已报道材料170 mm/s的最高水平；0.2左右的能量耗散因子，明显区别于国际已报道材料0.3~0.8的平均水平），以及卓越的抗疲劳性能（20%应变循环压缩106次，50%应变循环压缩2.5×105次，或80%应变循环压缩104次基本保持结构稳定），且这些性能指标相比国际已报道的类似多孔泡沫材料具有突出的优势。
Huai-LingGao, Heng-An Wu, Shu-Hong Yu et al. Super-elastic and fatigue resistant carbonmaterial with lamellar multi-arch microstructure. Nature Communications 2016,7, 12920.频繁发生的原油泄漏事件不仅造成长期严重的海洋生态危害，而且导致大量的高价值资源损失。一直以来，高粘度原油泄漏的回收是国际难题。疏水亲油的吸油材料是解决这一难题的很好的方案。然而，这些材料的吸附速度相当有限。俞书宏课题组报道了一种石墨烯包裹的功能化海绵材料，可以高速度的吸附并回收高粘度原油。研究人员利用石墨烯对海绵材料进行包裹，赋予海绵材料疏水性和导电性。疏水的石墨烯海绵复合材料吸油速度并不快，但是，对这种材料加上电压之后，产生的焦耳热使材料吸油速度显著提高。石墨烯功能化的海绵的焦耳热降低了原油的粘度，显著地增强了油在海绵中的扩散系数，并加速吸油速率。和不加热的石墨烯海绵相比，这种石墨烯海绵吸油时间减少了94.6%。另外，因为原油粘度的下降，油的回收速度也得到很大提高。
JinGe, Lu-An Shi, Shu-Hong Yu et al. Joule-heatedgraphene-wrapped sponge enablesfast clean-up of viscous crude-oil spill. Nature nanotechnology 2017.http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2017.33.html由于具有安全、绿色、腐蚀性小、易于回收等诸多优点，固体酸催化剂（SACs）逐渐取代了传统液体酸催化剂，在各类化工生产中发挥着重要作用。中国科学技术大学俞书宏教授和梁海伟教授研究团队研制出了一种新型的多孔碳基SACs，该材料通过不完全碳化和磺化天然纳米纤维素来制备。由于该制备工艺简单、成本低廉，因此易于推广使用。更为重要的是，制备的SACs保留了天然纤维前驱物的三维纳米纤维网络结构，具有较高的比表面积（高达837 m2·g-1）和大孔容（可达0.92 cm2·g-1）。此外，高效的磺化工艺使纳米纤维具有丰富的Brönsted酸位点，包括-SO3H基团（高达2.42 mmol·g-1）以及羟基（-OH）和羧基（-COOH）基团（总酸密度高达3.88 mmol·g-1）。在一系列重要的酸催化反应中，包括α-甲基苯乙烯的二聚反应（疏水性反应，见表1）、油酸的酯化反应（亲水性反应）和频哪醇重排反应（酸强依赖性反应），该新型SACs的性能均大大优于目前通用的固体酸催化剂，甚至在某些情况下性能优于经典的液体酸催化剂H2SO4。此外，该新型SACs在其他重要反应中也展现出卓越的性能，如β-烯酮/酯的合成和硝基苯还原。
Zhenyu Wu et al. Natural Nanofibrous Cellulose-Derived Solid Acid Catalysts. Research 2019.
https://spj.sciencemag.org/research/2019/6262719/目前产业界通常在微孔聚烯烃隔膜上涂覆陶瓷纳米颗粒以提高隔膜强度。然而，由于陶瓷纳米颗粒在本质上也是易碎的，这种方法在外界冲击下仍然存在这隔膜破裂导致短路的风险。在本文中，中国科学技术大学的俞书宏、倪勇、姚宏斌等人从珍珠中受到启发，发展了一种类珍珠隔膜涂层来提高锂离子电池的耐冲击性。与传统无机涂层中随机排布的陶瓷纳米结构层不同，这种具有高离子电导性的多孔涂层由有序排布的珍珠文石板片构成。这种类珍珠涂层可以通过将剧烈的局部应力转化为文石片滑动导致的较低且更均匀的应力来维持外部冲击。应用这种涂层的软包锂离子电池在外部冲击下表现出良好的循环稳定性，这与使用商用陶瓷纳米颗粒涂层隔膜的软包锂电池的快速短路形成鲜明对比。
YonghuiSong, Yong Ni, Hongbin Yao, Shuhong Yu et al, A Nacre‐Inspired Separator Coating for Impact‐TolerantLithium Batteries, Advanced Materials, 2019DOI:10.1002/adma.201905711https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905711?af=R1. 氮掺杂多孔碳纳米纤维构建高性能超级电容器丨被引用1162次（Google Scholar）
2. 金属离子诱导资自组装策略构建宏观尺度多功能石墨烯基水凝胶和气凝胶丨被引用809次（Google Scholar）
3. 柔性石墨烯基复合纸构建高性能超级电容器丨被引用731次（Google Scholar）
Flexible graphene–polyaniline composite paper for high-performance supercapacitor 7314. 柔性耐冲击石墨烯基复合材料丨被引用572次（Google Scholar）5. 电催化产氢高效催化剂丨被引用566次（Google Scholar）
Anefficient molybdenum disulfide/cobalt diselenide hybrid catalyst for electrochemicalhydrogen generation 5666. 细菌纤维素衍生的超轻、超柔性、耐火碳纳米纤维气凝胶丨被引用547次（Google Scholar）7. 宏观尺度模板法合成高性能碳纳米纤维水凝胶和气凝胶丨被引用456次（Google Scholar）8. 细菌纤维素衍生的碳基复合材料构建高性能超级电容器丨被引用452次（Google Scholar）
俞书宏，安徽合肥庐江县人，1967年8月生。1988年7月获合肥工业大学无机专业学士学位，1991年5月获上海化学工业研究院硕士学位, 1998年10月获中国科学技术大学化学系无机化学专业博士学位，1999年—2001年获在日本东京工业大学材料与结构实验室从事博士后研究，2001年—2002年获德国洪堡基金会(AvH)资助(任洪堡外国科学家研究员)，在德国马普学会胶体与界面研究所工作。2002年入选中国科学院“引进国外杰出人才”，在中国科学技术大学任教，博士生导师。已在国际重要学术期刊Science, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Science Adv.,Nature Commun., Chem. Rev., Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., Angew. Chem. Int.Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等上发表通讯或第一作者论文430余篇，影响因子IF>10的SCI论文150篇。受邀在美国Marcel Dekker, Inc.、John Wiley & Sons、CRC Press、Kluwer/Plenum、美国科学出版社等十八部英文专著中各撰写一章。被SCI论文引用47868次，H因子122，2014-2017年连续入选全球高被引科学家名录（原汤森路透, 现为Clarivate Analytics, Highly CitedResearchers 2014-2017)。近十年间有四十篇论文被评为ESI Highly CitedPapers, 有50篇论文被Chem. Rev.,Chem. Soc. Rev., JACS, Angew. Chem. Int.-Ed., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater.等选为封面论文、插页画论文或热点论文等。培养了67名博士生、29名硕士生和10名博士后。（以上数据和内容来源于俞书宏院士课题组官网）
