一、實(shí)驗(yàn)室簡介

二、現(xiàn)任領(lǐng)導(dǎo)

室主任：卿鳳翎

室副主任：胡金波、張新剛、楊軍、聶教榮 

三、第四屆學(xué)術(shù)委員會(huì)

四、學(xué)術(shù)帶頭人

五、歷史沿革

有機(jī)氟化學(xué)從誕生起一直和社會(huì)需求緊密地聯(lián)系在一起, 社會(huì)對(duì)有機(jī)氟化合物和含氟材料的需求推動(dòng)了有機(jī)氟化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。我國有機(jī)氟化學(xué)研究始于20世紀(jì)50年代末，當(dāng)時(shí)為了滿足國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，提出了任務(wù)帶科學(xué)的口號(hào)。20世紀(jì)70年代末僅中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所才真正意義上開始進(jìn)行有機(jī)氟化學(xué)的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究。經(jīng)過前后三代人40余年的奮斗，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所已經(jīng)成為國內(nèi)有機(jī)氟化學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重要基地，已形成了一支老中青相結(jié)合、國內(nèi)獨(dú)一無二的氟化學(xué)研究隊(duì)伍。上海有機(jī)所的氟化學(xué)研究被國外學(xué)者稱為“上海氟化學(xué)”。

我國是一個(gè)“氟”大國，瑩石(CaF2)的儲(chǔ)量占世界的1/3，是世界上瑩石最大的生產(chǎn)國和出口國。近年來，國家考慮到瑩石是戰(zhàn)略物質(zhì)，對(duì)它的出口進(jìn)行了限制。目前，我國大部分氟產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)沒有研發(fā)隊(duì)伍，一些技術(shù)含量高的含氟材料需從國外進(jìn)口。

為了充分利用我國的氟資源，促進(jìn)我國的氟化學(xué)研究和氟化學(xué)工業(yè)的國家競爭力，為我國國民經(jīng)濟(jì)和國家安全所需的含氟化學(xué)品和和含氟材料提供技術(shù)源泉，同時(shí)整合上海有機(jī)化學(xué)研究所的有機(jī)氟化學(xué)研究力量，上海有機(jī)化學(xué)研究所自籌經(jīng)費(fèi)于1998年6月建立了“中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所有機(jī)氟化學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室”。上海有機(jī)化學(xué)研究所一直將有機(jī)氟化學(xué)和含氟材料作為所的重要研究方向之一，在上海有機(jī)所二期創(chuàng)新的六大項(xiàng)目中，其中二項(xiàng)是有機(jī)氟化學(xué)和含氟材料的研究課題。同時(shí)，有機(jī)氟化學(xué)的研究已滲透到上海有機(jī)化學(xué)研究所的主要學(xué)科中（如：生命有機(jī)、有機(jī)合成和金屬有機(jī)等）。根據(jù)中國科學(xué)院新時(shí)期的辦院方針和學(xué)科布局，以及上海有機(jī)化學(xué)研究所有機(jī)氟化學(xué)的研究基礎(chǔ)和隊(duì)伍，中國科學(xué)院于2002年12月批準(zhǔn)成立了“中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所有機(jī)氟化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。實(shí)驗(yàn)室在全國化學(xué)類國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的評(píng)估中，被評(píng)為良好。

六、研究方向

方向一、氟氮化學(xué)基礎(chǔ)理論與方法：

擬圍繞先進(jìn)氟氮材料創(chuàng)制中的重要科學(xué)問題，發(fā)展C-F鍵、C-N鍵和F-N鍵構(gòu)筑的新反應(yīng)和氟氮單體參與C-C鍵可控連續(xù)構(gòu)筑的新策略。針對(duì)目前氟化反應(yīng)（形成C-F、F-N鍵）和硝化反應(yīng)（形成C-N鍵）采用高危險(xiǎn)化學(xué)原料（如 F2、混酸等高腐蝕、高易爆性化學(xué)原料），存在安全系數(shù)低、結(jié)構(gòu)可控性差、環(huán)境污染環(huán)境等嚴(yán)重挑戰(zhàn)，探索突破傳統(tǒng)C-F、C-N和N-F等化學(xué)鍵形成/斷裂的變革性方法和理論，以廉價(jià)、安全的無機(jī)氟鹽、氨氣或氮?dú)鉃榉矗ㄟ^金屬催化（通過形成高活性金屬氟化物和氮化物等）和生物催化等方法，結(jié)合電化學(xué)、光化學(xué)和流動(dòng)化學(xué)等技術(shù)，發(fā)展有機(jī)分子精準(zhǔn)氟化、氮化及同時(shí)引入氟和氮原子的新反應(yīng)和理論，從而為含氮功能材料和含氟單體提供高效和安全的合成方法。探索氟氮材料分子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，為先進(jìn)氟氮材料的理性設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)合成和高效快速創(chuàng)制提供重要理論基礎(chǔ)和方法。同時(shí)，結(jié)合計(jì)算化學(xué)、人工智能（大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)），研究含氟、含氮和含氟氮等分子結(jié)構(gòu)與氟氮材料獨(dú)特性能之間的關(guān)系，發(fā)展氟氮材料信息學(xué)和基因組學(xué)，為新一代氟氮材料的定向設(shè)計(jì)奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

方向二、高性能含氟材料的創(chuàng)制：

基于提升含氟材料耐極端條件能力和拓展新功能的科學(xué)目標(biāo)，發(fā)展耐極端環(huán)境、不可替代的有機(jī)氟材料，滿足國家戰(zhàn)略需求，解決我國國防安全領(lǐng)域和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”問題；發(fā)展自主品牌新結(jié)構(gòu)新功能氟材料，形成完備的氟材料體系，實(shí)現(xiàn)氟材料的自主原創(chuàng)和跨代發(fā)展；針對(duì)目前有機(jī)氟材料主要通過四氟乙烯與其他單體的自由基聚合反應(yīng)來合成，存在易爆和聚合物分子量、分子量分布不可控等挑戰(zhàn)，發(fā)展變革性的高分子有機(jī)氟材料創(chuàng)制方式，一是研究含氟單體的活性自由基聚合、光控聚合、金屬配位聚合、連續(xù)流反應(yīng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)含氟單體的高效和可控聚合，為有機(jī)氟材料的安全可控性創(chuàng)制提供新方法；二是研究碳?xì)渚酆衔顲-H鍵的高選擇性氟化和金屬二氟卡賓氟烷基鏈增長反應(yīng)。通過這些通過變革性氟化方法和聚合反應(yīng)，精準(zhǔn)創(chuàng)制出環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)新穎、分子量可控、結(jié)構(gòu)新穎、常規(guī)方法難以合成的新功能有機(jī)氟材料，引領(lǐng)國際氟材料的發(fā)展。

方向三、含氮高能材料的創(chuàng)制：

基于提升含氮高能材料在鈍感基礎(chǔ)上的釋能威力的科學(xué)目標(biāo)，開展如下二方面研究。一是含氮骨架的構(gòu)建方法和含能衍生化方法研究：在已有含氮骨架環(huán)化前體中預(yù)先引入含能衍生化官能團(tuán)；發(fā)展新型連環(huán)含氮骨架并對(duì)含氮骨架進(jìn)行含能衍生化修飾。二是含氮高能材料聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系研究：基于含氮高能材料的能量特性與感度與材料的分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，擬研究含氮高能分子非共價(jià)鍵作用機(jī)制、軟孔超分子組裝體對(duì)含氮高能分子的包埋與性能控制、共晶含氮高能材料結(jié)構(gòu)與空間堆積方式對(duì)感度的作用機(jī)理，從而解決含氮高能材料能量與安全矛盾的問題。創(chuàng)制新型能量釋放調(diào)控材料，能量調(diào)控材料是實(shí)現(xiàn)含能材料應(yīng)用和實(shí)戰(zhàn)化的關(guān)鍵，國外對(duì)此秘而不宣。針對(duì)戰(zhàn)略武器用高能炸藥對(duì)環(huán)境強(qiáng)適應(yīng)性及鈍感的要求以及高能固體推進(jìn)劑穩(wěn)定燃燒的兩個(gè)核心問題，開展相應(yīng)的高能炸藥用界面增強(qiáng)及降感材料和高能固體推進(jìn)劑用燃燒調(diào)控材料的創(chuàng)制，實(shí)現(xiàn)含氮高能材料體系的創(chuàng)新，為含氮高能材料應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。發(fā)展戰(zhàn)略含氮高能材料的低成本關(guān)鍵技術(shù)，滿足國家緊迫的戰(zhàn)略需求；通過變革式創(chuàng)新理念，形成顛覆性高能材料，引領(lǐng)國際含氮高能材料的發(fā)展。

方向四、兼具氟氮特性的寬適應(yīng)功能材料：

擬基于發(fā)揮含氟材料耐極端條件和含氮材料瞬間釋放巨大能量的協(xié)同特性，發(fā)展新一代新結(jié)構(gòu)新功能的先進(jìn)氟氮材料，變革特種功能材料的創(chuàng)制，驅(qū)動(dòng)我國戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)武器和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。主要聚焦高能固體推進(jìn)劑比沖跨代提升的氟氮高能材料。含能材料主要通過“氧化-還原”反應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量的釋放，在含能材料中引入氟原子，可以使單位質(zhì)量的含能材料釋放出更多能量；其次，氮氟鍵（N-F）能量高，是含能材料中最有效的高能化學(xué)鍵之一。因此，通過在含能材料中引入氟氮結(jié)構(gòu)單元，發(fā)展氟氮高能材料，是下一代含能材料發(fā)展的重要方向之一，有望突破傳統(tǒng)CHON類含能材料能量極限，實(shí)現(xiàn)“高效毀傷和遠(yuǎn)程打擊”及戰(zhàn)略武器升級(jí)換代，對(duì)國家安全具有極為重要的意義。針對(duì)氟氮高能材料的兩大應(yīng)用方向：高能炸藥和高能固體推進(jìn)劑，開展高效毀傷和固體動(dòng)力用氟氮高能材料的分子設(shè)計(jì)與性能預(yù)測(cè)的理論研究，綜合運(yùn)用氟化氮雜環(huán)、氟代硝胺、二氟氨基及偕二氟氨基、氟代偕二硝基、硝基、疊氮基、硝胺基等高能基團(tuán)，以及噁二唑、四唑、呋咱、三嗪、四氮雜環(huán)辛烷、六氮雜異伍茲烷等含能分子骨架，突破氟氮高能材料的創(chuàng)制理論和方法，獲得具有潛在應(yīng)用前景的氟氮高能材料。

參考資料：

http://www.fluorinelab.ac.cn/welcome.do