由陆军研究实验室 学分:陆军研究实验室 陆军研究人员在新生的二维聚合物科学中取得了突破，这要归功于一个合作项目，该项目得到了学术界顶尖科学家和工程师的帮助，称为联合教师任命
来自美国的研究人员
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陆军作战能力发展司令部，现在被称为发展司令部，陆军研究实验室与教授合作
史蒂夫·卢斯蒂格是东北大学的一名联合教师，他致力于加速军用二维聚合物的开发
与ARL东北大学的合作导致了一项开创性的研究，发表在同行评议的科学杂志《大分子》上
编辑们在封面文章中介绍了这项研究
“从合成的角度来看，二维聚合物的研究非常认真，只有10年左右，”博士说
埃里克·韦策尔，实验室士兵材料研究领域的负责人
“它们代表了一种新的、相对未被探索的材料，具有巨大的潜力
" 根据韦策尔的说法，二维聚合物具有非常可重复的对称模式，类似于“鸡线”，与一维线性聚合物如凯夫拉尔相比，它提供了更多的结构增强
为了衡量这些材料的全部潜力，陆军研究人员已经开始通过计算设计二维聚合物，希望他们可以开发出一种优于传统芳纶纤维的替代品，用于装甲和耐火服装等应用
教授
史蒂夫·卢斯蒂格是东北大学的一名联合教师，他利用自己在杜邦公司的行业经验，帮助陆军研究人员计算模拟二维聚合物的环境耐久性
为了恰当地创造一种能够承受现实条件的二维聚合物，陆军研究人员寻求了卢斯蒂格的帮助，卢斯蒂格曾在杜邦中央研究与发展部工作了20多年，后来成为东北大学的副教授
“二维聚合物项目的想法本质上是制造二维版本的凯夫拉尔，”卢斯蒂格说
“在液晶聚合物聚合、加工和性能的各个方面，我与凯夫拉尔公司有着十多年的合作经验
ARL团队认为我的背景会有所帮助
" 卢斯蒂格解释说，他第一次了解实验室是在2000年中期，当时他接触了博士
肯尼斯·斯特拉韦克是一名陆军科学家，他曾向杜邦公司寻求行业合作
当时，卢斯蒂格是杜邦聚合物物理小组的首席科学家，专门从事统计力学、统计热力学和分子模拟新工具的开发
除了在工业研究的计算方面的专业知识外，他还在化学合成、聚合物加工、聚合物材料特性表征和原子力显微镜方面进行了实验
“我从来没有耐心呆在一个地方，在一个非常小的领域成为大师，”卢斯蒂格说
“我一直试图用实验、理论和计算机来整体解决问题
" 一旦卢斯蒂格与斯特劳克会面，两人就开始了一系列非正式的合作，重点是利用原子力显微镜来了解凯夫拉尔材料的结构，以及它们对拉伸应变和弯曲力学的反应
科学杂志《大分子》在其最新一期的内封面上刊登了军方领导的研究
美国化学学会后来在2020年发表了这项研究的成果，作为同行评议的科学杂志《应用材料与界面》的封面
即使在2016年卢斯蒂格离开杜邦后，他仍以客座科学家的身份继续与实验室合作
在实验室的一次研讨会演讲后不久，他遇到了韦策尔，韦策尔立即意识到了卢斯蒂格的行业经验的价值
在他与斯特劳克和韦策尔的持续交往过程中，卢斯蒂格在加入东北大学化学工程系后获得了成为ARL大学联合教师的机会
由于他离ARL的东北校区很近，斯特拉克和韦策尔都认为卢斯蒂格是这个职位的最佳候选人
“ARL开放校园倡议提供了一种方法来利用我们实验室可能不存在的外部专业知识，”韦策尔说
“联合教师任命是开放校园中的一个新构想，只存在了几年，但由于这种机制，我们能够将一位在杜邦有多年经验的专家纳入我们的研究项目
" 根据韦策尔的说法，卢斯蒂格在杜邦公司从事高性能纤维开发项目的悠久历史为陆军研究人员提供了独特的建模能力，以及在增强其概念二维聚合物稳定性的方法和技术上的宝贵指导
作为一项联合教师任命，卢斯蒂格分析了实验室二维聚合物设计的环境耐久性，并进行了计算机模拟，以确定它们在酷热等极端条件下的耐受程度
卢斯蒂格和博士一起工作
简·安泽尔姆是一名陆军科学家和ARL研究员，他在聚合物分子模拟方面的专业知识对进行计算至关重要
通过这些计算机模拟，研究人员比较了1D聚合物凯夫拉尔的热稳定性，凯夫拉尔是一种被称为酰胺共价有机框架的二维聚合物，被称为amCOF，以及一种由实验室设计的假设的二维聚合物，被称为graphamid
“我们进行了一系列非常精确的高级量子力学计算，称为从头分子动力学，并研究了我们观察的三种分子之间的结构变化，”卢斯蒂格说
“一旦我们确认我们的方法可以准确描述像凯夫拉尔这样的知名分子，我们就可以将它应用于我们不知道的分子，如石墨胺，并对它们的行为和性质做出准确的预测
" 对比研究的结果表明，石墨胺有可能承受高达700摄氏度的温度，这超过了凯夫拉尔和amCOF材料的极限
鉴于这项研究被接受为封面文章，卢斯蒂格说，他认为该团队最近的成功清楚地突出了ARL开放校园倡议的重要性，如联合教师任命
卢斯蒂格对实验室给予他的职位表示感谢，并提到他认为这个机会是他帮助陆军工作的一个很好的方式
“我一开始就和凯夫拉尔有关系，因为我父亲是职业军人，所以保护我父亲这样的人对我来说非常重要
”卢斯蒂格说
“我感到非常兴奋，我们将能够向士兵提供新的材料，使他们的工作更加容易和安全
"
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