近期，学院模拟计算团队在水污染控制、油田化学等领域取得新进展。相关成果先后发表于Journal of Membrane Science（中科院一区）、Macromolecules（中科院一区）、Petroleum Science（中科院一区）等SCI期刊上。

全氟和多氟烷基物质（PFASs）因其极高的稳定性与持久性，被视为最难治理的永久化学品之一，对生态系统和人体健康构成显著风险。本研究利用分子动力学模拟系统揭示了功能化COF膜对PFASs的吸附差异来源，重点关注表面向孔道迁移行为、官能团引发的孔道电势差异、以及水化层结构对吸附过程的调控作用。研究表明，通过调控官能团带来的电势环境与水化层结构，可实现对 PFASs 的高选择性吸附，为下一代高效、稳定、可定制化的去污膜材料设计提供了重要理论指导。该工作以“Structure-function relationships in PAFSs adsorption by functionalized covalent organic framework membranes”为题发表于Journal of Membrane Science期刊（https://doi.org/10.1016/j.memsci.2025.124956），团队青年教师苑士登为第一作者，团队负责人曹晓荣教授与山东大学王志宁教授为通讯作者，齐鲁师范学院为第一单位。

图1 功能化COF膜对PFASs的吸附机制

水凝胶因其卓越的生物相容性和可调控的理化性质，在生物医疗、软体机器人及药物递送等前沿领域具有巨大的应用潜力。本研究针对含水量如何从微观分子层面影响材料的力学强度和结构演化的深层机制不明确这一科学问题，通过分子动力学模拟，创新性地提出了主客体聚合物形成水凝胶的关节-骨骼-肌肉微观作用模型，清晰揭示了水分在材料内部扮演的动态角色。研究发现低含水量下聚合物能通过增强氢键和范德华力显著提升材料的屈服强度；而高含水量下聚合物则借助水桥效应和增强的分子扩散能力，赋予了凝胶更优异的韧性和自修复潜力。这种将微观热力学机制与宏观力学行为相统一的分析方法，为后续设计性能可定制的先进水凝胶提供了核心思路。该工作以“Water Content-Dependent Structural and Mechanical Properties of Host-Guest Hydrogels”为题发表于Macromolecules期刊（https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6c00845），青年教师苑士登为第一作者，曹晓荣教授与山东大学王志宁教授为通讯作者，齐鲁师范学院为第一单位。

图2 含水量对主客体凝胶性质影响

页岩油在干酪根纳米孔隙中的输运机制，是优化富有机质储层石油采收率的核心关键。研究利用分子动力学模拟系统揭示了原油各组分在干酪根纳米孔隙中的空间分层结构与扩散非均质性，重点关注界面强相互作用对重质组分迁移的抑制效应、轻质油在中心孔道的优势扩散行为，以及基于神经网络算法（QSAR模型）对扩散系数的定量预测。研究表明，壁面吸附与分子聚集的双重机制是导致重质组分选择性滞留的主因，该成果为预测复杂原油组分的限域输运提供了新方法，并为通过结构靶向提升页岩油流动性提供了重要的理论指导。该工作以“Component-dependent transport and spatial distribution of crude oil fractions confined in kerogen nanopore”为题发表于Petroleum Science期刊（https://doi.org/10.1016/j.petsci.2026.05.007），青年教师苑士登为第一作者，石勘院方吉超为通讯作者，齐鲁师范学院为第一单位。

图3页岩油在干酪根孔内运移机制

上述研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金以及济南市校融合项目、齐鲁师范学院新进教师科研启动资金以及校级青年科技创新团队培育计划（2025QCPYTD04）等项目的支持。

撰稿：苑士登

初审：杨睿

复审：张艳

终审：曹晓荣