研究方向摘要：
课题组专注于有机/无机复合材料的研究。
（一）通过有机高分子、纳米粒子、复合泡沫等，改性无机水泥基复合材料；
（二）通过无机水泥产生的纳米粒子或其他功能性组分，改性有机高分子基复合材料。
关键词：水泥，高分子，纳米复合材料，水凝胶，泡沫混凝土
研究内容与技术路线：
1. 通过水泥在冷水中缓释3-5纳米的氢氧化钙晶体，控制纳米颗粒的尺寸及分散性，与高分子复合。制备一系列具有超弹性、传感、吸附色素、吸水的高性能水凝胶材料。
2. 通过纳米粒子稳定气泡外壁，形成纳米粒子稳定泡沫，并混入水泥浆等胶凝材料制备纳米泡沫混凝土。
研究成果：
1) 将水泥放入0℃冷水，缓释3-5纳米的氢氧化钙晶体（Calcium hydroxide nanospherulites，CNS），与各类水溶性高分子单体原位聚合，形成一系列高性能纳米复合水凝胶材料。在与40-200 ppm的CNS复合后，聚丙烯酰胺凝胶具备了超弹性，可在拉伸120倍或承受220MPa压力后瞬间回复原状；聚丙烯酸盐凝胶具备了超吸附性，可吸附自身重量4倍的甲基蓝色素；聚丙烯酸盐/苯磺酸盐共聚物具备了超吸水性，可吸水膨胀至自身重量的13600倍。
2)以CNS制备的超吸水树脂，在盐水中膨胀倍数是市面产品的2-4倍。加入土壤可保持40%水分长达半年时间不流失；以之应用于农田种植，植株发芽存活率及根系生长状况明显提升。加入混凝土，则可作为内养护剂，极大缓解混凝土开裂；与市面常规内养护剂相比，强度损失减少50%，抗裂减缩值则提升3-4倍。
3) 通过纳米粒子表面改性，使其团聚在气泡外围形成稳泡作用。所制备的粉末型“纳米发泡剂”，体积发泡倍率高达9000余倍，是市面浓缩液型发泡剂的10-15倍。所产生的“纳米粒子稳定泡沫”，与水泥、煤灰、矿渣等材料混合固化后形成“纳米泡沫混凝土”，性能远优于同等料浆配方的市面泡沫混凝土。在相同密度时，强度提升2-5倍；相同强度时，减少原材料或降低密度15-40%。已广泛应用于15个城市的大型房建、交建工程。例如中国最大的陆上通关口岸，珠澳横琴口岸综合交通枢纽（10万平方米），襄阳过江隧道顶板（3万立方米），及澳门大桥多处引桥等。
应用案例：
代表性论文/专利：
Yasen Li, Cheng Zhang*, Yangyang Xiang, Yanru Chen, Tingzhong Li, Honghai Cui, Guoxing Sun*. Microstructure tailoring of internal curing agents: modified cement particles/superabsorbent polymers composites balancing strength and shrinkage mitigation. Cement and Concrete Research. 197, 2025, 107950.(IF: 13.079)
Tingzhong Li, Tongyuan Liu, Qinglu Yu, Yasen Li, Rui Liang*, Guoxing Sun*. Stretching-Orientation Reinforced Double Network Solvent-Free Eutectic Gels for Ultrarobust, Flexible Human-Machine Interaction Devices. Advanced Functional Materials. 2025, 2508233. (IF: 18.173)
Rui Liang, Qing Liu, Dongshuai Hou*, Zongjin Li and Guoxing Sun*.Flexural strength enhancement of cement paste through monomer incorporation and in situ bond formation. Cement and Concrete Research. 2022, 152, 106675.(IF: 13.079)
Lirong Liang, Miaomiao Wang, Xiaodong Wang, Peng Peng, Zhuoxin Liu*, Guangming Chen* and Guoxing Sun*. Initiating a Stretchable, Compressible, and Wearable Thermoelectric Generator by a Spiral Architecture with Ternary Nanocomposites for Efficient Heat Harvesting. Advanced Functional Materials. 2021, 2111435. (IF: 18.173)
Lirong Liang, Haicai Lv, Xiao-Lei Shi, Zhuoxin Liu*, Guangming Chen*, Zhi-Gang Chen* and Guoxing Sun*. A flexible quasi-solid-state thermoelectrochemical cell with high stretchability as an energy-autonomous strain sensor. Materials Horizons. 2021, 8, 2750-2760. (IF: 10.719)
Guoxing Sun, Zongjin Li*, Rui Liang, Lu-Tao Weng, and Lina Zhang. Super stretchable hydrogel achieved by non-aggregated spherulites with diameters < 5 nm. Nature Communications. 2016, 7, 12095. (IF: 15.62)