超高分子量聚乙烯人工關節研究進展

徐 玲， 黃妍斐， 徐家壯， 何本祥，李忠明

(四川大學高分子學院， 四川 成都 610065)

1 前 言

人工關節技術的開發與應用，是20世紀骨科研究領域內取得的最重要成就之一，為眾多骨關節病(骨關節炎、風濕性關節炎等)患者解除了病痛。人工全關節置換術是目前臨床治療嚴重關節損傷和關節壞死的最佳治療方案，主要包括全髖關節置換和全膝關節置換。據報道，在歐洲，每年有80萬例患者需要進行全髖關節置換[1]，在美國，每年約有55萬人接受人工關節置換，而實際需要置換人工關節的病例數量遠遠超過該數字，并以每年7%～8%的趨勢遞增。在我國，需要進行人工關節置換的約有3 000萬人[2-3]。由于人體關節功能復雜，特別是具有多個方向的活動能力，且承受一定的壓、拉、折、屈等負荷，因此，對人工關節材料的性能要求很高，如物理機械性能良好、化學穩定性高、生物相容性好等。超高分子量聚乙烯(Ultrahigh Melecular Weight Polyethylene, UHMWPE)是一種相對分子質量超過150萬的工程塑料，擁有一種復合結構，高度有序的片晶鑲嵌在無規的無定形區中，其高的分子鏈纏結密度、適度的結晶度、極高的分子量及復合結構賦予超高分子量聚乙烯獨特性能[4]，如具有其它工程塑料無可比擬的抗沖擊性(是聚碳酸酯的2倍、ABS的5倍、聚甲醛的15倍)、耐磨損性(是鋼鐵的8～9倍)、低摩擦系數(和聚四氟乙烯相當)、耐化學腐蝕性、耐低溫性、耐應力開裂、低吸水率、生物相容性及自身潤滑性等性能，被認為是“令人驚異的塑料”，它成功被用于全關節替換材料已有超過50年的歷史，是目前最重要的人工關節用高分子材料。臨床研究表明，基于UHMWPE的人工關節植入體有效工作年限為10～15年[1]。

決定UHMWPE關節植入體使用壽命的主要性能因素包括耐磨性、氧化穩定性和力學性能等。經過國內外學者多年的潛心研究，在提高UHMWPE人工關節的耐磨性、氧化穩定性及力學性能方面取得了很大進展。為了改善UHMWPE關節植入體的耐磨性，研究人員進行了各種探索與嘗試，其中最具代表性的是美國麻省理工大學和哈佛醫學院附屬麻省總醫院的研究人員，將UHMWPE關節進行輻照交聯，大幅度提高其耐磨性[5]，如磨損速率從未經輻照交聯的9.8±0.7 mg/m3降低到交聯后的0.1±0.1 mg/m3。隨后，熱處理及抗氧劑的添加，顯著提高了UHMWPE關節植入體的抗氧化性能。同時，通過施加剪切流動場誘導自增強結構的生成，能很大程度上增強UHMWPE關節植入體的力學性能。本文主要綜述了國內外關于UHMWPE人工關節植入體改性的研究進展。

2 UHMWPE人工關節的成形與性能

1962年Charnley首次將UHMWPE應用于人工關節，目前UHMWPE主要應用于髖關節中的髖臼部件及膝關節等的襯墊材料，并通常與鈷鉻合金組成關節配副應用于人體。圖1為全髖關節置換的基本組件、組裝好的全髖關節示意圖及置換后在人體內的X光圖片。髖關節由關節頭和關節窩組成，用于連接股骨頭和骨盆的關節窩。全髖關節置換術包括3個部分：①用UHMWPE關節窩置換髖關節窩(髖臼)；②用金屬關節頭置換碎裂的股骨頭；③用金屬桿插入股骨干來增加人工關節的穩定性。通常連接股骨的金屬桿為鈷鉻合金或鈦合金材料制成，插入髖關節窩(髖臼)的股骨頂端的球狀物則由鈷鉻合金或是精制氧化鋁陶瓷材料制成，髖關節窩(髖臼)本身通常為UHMWPE半球構成，可直接植入骨盆。UHMWPE作為髖關節窩(髖臼)材料已超過30年歷史，但任何一種材料均有使用壽命，UHMWPE關節植入人體后也面臨著失效危險。股骨球形頭和髖關節窩之間的固定應力可能導致塑料材料發生磨損或撕裂，嚴重的情況可能導致10～20年之后進行髖關節修復手術。

圖1 全髖關節置換的基本組件(a)及組裝好的全髖關節示意圖(b)，人工全髖關節置換后的X光照片(c)Fig.1 Schematic diagrams of components of total hip arthroplasty(a) and assembled total hip(b), X-ray picture of artificial total hip arthroplasty(c)

圖2為人工膝關節置換示意圖。人工全膝關節包括股骨假體、脛骨假體和髕骨假體，由金屬制成的股骨髁、脛骨托及UHMWPE制成的脛骨墊和髕骨假體幾部分組成。對于UHMWPE人工膝關節而言，它同樣面臨著髖關節的磨損問題，隨著在人體內使用時間的延長，脛骨和大腿骨元件可能磨穿，導致關節松脫。此外，磨損的UHMWPE顆粒還可能在關節部位引起炎癥，最后引起骨頭磨損，同樣造成關節松開。類似UHMWPE人工髖關節，UHMWPE人工膝關節也必須能夠承受日常來自運動和運動負荷所帶來的應力作用，對UHMWPE植入體強度要求非常高。UHMWPE人工關節植入體，在全關節置換中充當著舉足輕重的角色，植入人體后在使用過程中也面臨著各種失效的風險，為了延長UHMWPE人工關節的使用壽命，迫切需要提高UHMWPE人工關節的性能。

圖2 人工膝關節置換示意圖Fig.2 Schematic diagram of artificial knee joint fabricated by UHMWPE

UHMWPE關節植入體的使用性能與其成形方式密切相關。眾所周知，UHMWPE由于其相對分子質量極高，分子鏈長且呈線性亂纏型分布，熔體特性與普通PE等一般熱塑性塑料截然不同，其熔體流動性極差、熔體臨界剪切速率低易破裂、加工過程中不易進料，成形溫度范圍窄、易氧化降解，給成形加工帶來極大困難。目前UHMWPE人工關節植入體主要采用壓制燒結成形。此成形過程面臨一些問題，首先，壓制燒結成形使得UHMWPE在高溫下停留時間過長[5]而氧化降解，發生斷鏈反應，形成含雙鍵、自由基等對人體有潛在危害的物質，并導致制品力學性能下降[6-7]；其次，由于UHMWPE顆粒的擴散系數極小，因此，在壓制成形過程中顆粒間的界面不能完全消除，這種界面間的不完全熔融引起的結構缺陷將導致關節植入體在劇烈的運動下斷裂等[8]。表1為普通壓制燒結成形UHMWPE(GUR 1050)的物理性能，可以看到對UHMWPE壓制燒結成形并沒有將UHMWPE的優異性能充分發揮出來，其拉伸強度還有很大的提升空間。因此，對UHMWPE材料開展研究，提高UHMWPE關節植入體綜合性能，對于延長關節使用壽命，減輕患者痛苦具有非常現實的意義。

Note:Mechanical properties are taken from engineering stress-strain plots. Adapted from[4].

3 UHMWPE人工關節的輻照交聯

被廣泛用來緩解關節疼痛和改善關節功能的全關節置換術，雖然是最為有效和成熟的手術之一，但由于UHMWPE人工關節在長期使用過程中，承受較大載荷以及與不銹鋼、鈦合金、陶瓷等硬質材料相對往復運動，容易因磨損而引起諸多問題：①UHMWPE的硬度和耐磨損性能相對較低，長期使用過程中發生蠕變而使置換關節產生較大磨損，進而影響置換關節的裝配性[9-11]；②磨損產生的磨屑聚積并誘發軟組織產生一系列不良的生物學反應，導致假體周圍發生骨溶解，使固定良好的假體松動[12-13]，大大縮短了人工關節植入體的使用壽命。臨床研究表明，植入人體中的人工關節使用10～15年后會因磨損而逐漸失效，近30%的患者10年內需要進行翻修手術。因此，延長人工關節植入體的使用壽命，避免患者二次手術的風險和費用，迫切需要解決人工關節材料耐磨方面存在的問題。為了有效提高關節植入體的耐磨性，許多研究者經過不斷探索發現，利用輻照交聯方法效果顯著[5,14-16]。

對UHMWPE的輻照交聯,是將UHMWPE暴露在高劑量的γ射線或電子束輻射中，輻射會引起UHMWPE分子鏈分解形成C和H自由基，然后通過不同分子鏈上的自由基再結合形成交聯點，這些交聯點會減弱分子鏈的運動從而提高UHMWPE植入體的耐磨性能。眾多學者對輻照交聯后UHMWPE植入體的耐磨性能進行了深入研究，交聯的UHMWPE植入體早在1998年已投入臨床使用，且顯示出優異的耐磨性能。Muratoglu和McKellop等通過盤-銷實驗(POD)對電子束交聯UHMWPE植入體的耐磨性能進行了研究，發現UHMWPE關節植入體的磨損速率隨著輻照劑量的提高而迅速下降，在輻照劑量為100 kGy時達到平穩值，如圖3所示[5,15]。

圖3 電子束輻照交聯并熔融處理UHMWPE的POD磨損速率隨著輻照劑量的變化Fig.3 POD wear rate of e-beam cross-linked and subsequently melted UHMWPE as a function of radiation dose

Muratoglu等[17]隨后研究了γ射線輻照交聯UHMWPE植入體的耐磨性能，通過在關節試驗機上將輻照交聯UHMWPE試樣與直接燒結成形而未經任何處理的試樣進行對比，發現輻照交聯試樣的耐磨性能，要遠遠優于未經任何處理的對比樣。

4 UHMWPE人工關節的抗氧化

輻照交聯雖然大幅度提高了UHMWPE關節植入體的耐磨性能，然而，一些輻照產生的自由基會被困于UHMWPE的晶區之中，因為晶區的分子鏈是規整的排入晶格，幾乎不具有運動性，隨著時間的推移，被困在晶區的自由基將會與氧發生一系列的氧化降解反應[18-19]，引起關節植入體力學性能惡化并最終導致其氧化脆裂。圖4所示為UHMWPE脛關節部件的氧化降解脆斷情況[20-21]。前述由于UHMWPE流動性不好，通常采用壓制燒結成形。壓制燒結成形使得UHMWPE在高溫下停留時間過長[5]，而可能發生氧化降解，斷鏈反應，生成雙鍵、自由基等。因此，消除輻照交聯后殘留的及加工成形中產生的自由基，成為繼提高關節植入體耐磨性能的另一關鍵任務。研究發現，有效消除自由基的方法主要有兩種，分別是熱處理和加入抗氧劑。

圖4 UHMWPE脛骨部件隨著氧化變脆而發生剝離Fig.4 Delamination of a UHMWPE tibial component associated with oxidative embrittlement

4.1 熱處理

基于輻照交聯殘余自由基及UHMWPE熔體加工成形過程中可能產生的氧化問題，研究發現，對輻照交聯UHMWPE進行熱處理，能在有效提高UHMWPE關節植入體耐磨性能的基礎上，顯著減少或消除殘留自由基[5,15,17]。熱處理又分為兩種實施方式：一種是熔點以上熔融熱處理。是將溫度升高到交聯UHMWPE的熔點以上，將晶區熔融，使得殘留自由基有機會進行再結合，當晶區重結晶時，殘留自由基將會被消除[17]；另一種是在交聯UHMWPE熔點以下進行熱處理。這在某種程度上也能有效減少交聯后殘留自由基的含量，但不能像熔融處理一樣消除自由基，關節植入體在長期的使用過程中依然面臨著氧化降解的危險。據報道，輻照交聯并退火處理的UHMWPE關節植入活體，使用一段時間后將會被氧化，仍面臨著手術修復[22-24]。

Wannomae等[22]分別對比研究了輻照交聯退火處理UHMWPE試樣、輻照交聯熔融處理UHMWPE試樣及對比樣的抗氧化性能，3種試樣在相同條件下經過實時氧化處理128周，對距試樣表面不同距離的氧化指數進行了測試，輻照交聯熔融處理UHMWPE試樣，每個區域的氧化指數幾乎接近于0，即基本沒被氧化，而其他兩種試樣的氧化指數要遠遠高于輻照交聯熔融處理試樣，如圖5所示。隨后對3種氧化處理后的試樣進行SEM觀察(見圖6)。

圖5 常規UHMWPE，輻照并退火處理UHMWPE，輻照并熔融處理UHMWPE，經過128周實時氧化處理后，離表面不同厚度處的氧化指數Fig.5 The oxidation index profiles of conventional UHMWPE, irradiated and once-annealed UHMWPE, and irradiated and melted UHMWPE after real-time aqueous aging for 128 weeks from one representative liner

可以看出，常規UHMWPE(見6a)和輻射照并退火處理的UHMWPE(圖6b)出現白色帶狀物，這是由于高的氧化指數引起的脆性區域。輻照并熔融處理的UHMWPE(圖6c)沒有出現白色帶狀物，這是因為其試樣具有較低氧化指數。研究均表明熔融熱處理有利于提高UHMWPE關節植入體的抗氧化性能。

4.2 加入抗氧劑

圖6 有代表性的關節襯墊的SEM照片：(a)常規UHMWPE，(b)輻照并退火處理的UHMWPE，(c)輻照并熔融處理的UHMWPEFig.6 SEM micrographs of representative liners from each test group after real-time aqueous aging for 128 weeks: (a) conventional UHMWPE, (b) irradiated and once-annealed UHMWPE, and (c) irradiated and melted UHMWPE

進一步研究發現，在輻照交聯的UHMWPE關節植入體中加入抗氧劑，如維生素E(VE)、受組胺光穩定劑(HALS)、沒食子酸等，能有效捕捉加工中形成及輻照交聯后殘留的自由基，顯著地改善UHMWPE關節植入體的抗氧化性能。Lerf等[25]研究了輻照交聯UHMWPE關節植入體中，加入不同含量VE的抗氧化性能，將對比樣和不同VE含量的試樣于50 ℃在過氧化氫水溶液中進行加速老化實驗，并計算了試樣表面的最大氧化指數，發現隨著VE含量增加，最大氧化指數的值最小，即VE的加入能顯著改善UHMWPE關節植入體的抗氧化性能，如圖7所示。Gijsman等[26]研究了HALS對輻照交聯UHMWPE關節植入體抗氧化性能的作用，分別制備了不同含量抗氧劑的試樣，并與對比樣一起在常溫下經過為時6周的氧化，測試了各個試樣的羰基指數，發現加入了HALS的試樣其羰基含量最低，低于加入了VE的試樣及對比樣(圖8)。這充分說明HALS也能明顯提高UHMWPE人工關節植入體的抗氧化性能。其他抗氧劑對UHMWPE關節植入體氧化性能的影響也在進一步研究中。

圖7 不同VE含量的UHMWPE在50 ℃過氧化氫水溶液中加速老化，其表面最大氧化指數與氧化時間的關系Fig.7 Maximum oxidation index (OI) at the surface of bulk samples with various content of Vitamin E after accelerated ageing in hydrogen peroxide solution at 50 ℃ versus days of accelerated ageing

圖8 不同輻照劑量對UHMWPE在常溫氧化6周后羰基指數的影響Fig.8 Influence of radiation dose on carbonyl index in UHMWPE after six weeks ageing at room temperature

5 UHMWPE人工關節的自增強

如前所述，輻照交聯是通過在分子鏈上形成交聯點實現的，它改變了分子鏈結構，也影響了UHMWPE植入體的宏觀性能。許多學者對輻照交聯UHMWPE進行了系統研究，結果表明，高劑量的輻照會對UHMWPE植入體的力學性能(強度、模量、韌性)有不利影響[27-37]。人們注意到，隨著青年骨科患者日益增多，對UHMWPE關節植入體的力學性能要求更加嚴格，因此，提高UHMWPE關節植入體的力學性能是一項非常迫切而重要的研究課題。

基于生物相容性以及與UHMWPE界面相容性的考慮，本研究小組提出采用自增強的方法，提高關節植入體的力學性能。研究發現，利用流動性較好的LMWPE改善UHMWPE的加工性，然后，在具有良好加工性的UHMWPE/ LMWPE共混體系中，施加剪切流動場(通過一種改進的注塑機——振動注塑成形)，誘導自增強結構形成。通過在共混體系的LMWPE相區中，調控互鎖shish-kebab結構，從而達到增強人工關節植入體力學性能的目的。值得一提的是，在UHMWPE與LMWPE熔體共混之前，我們通過溶液共混的方法，在LMWPE中加入了極少量(質量分數2%)長鏈UHMWPE分子，它可以作為shish結構形成的前驅體，有助于形成更多的互鎖shish-kebab自增強結構，從而能更有效提高關節植入體綜合性能。自增強UHMWPE人工關節材料的成形過程如圖9所示[38]。該方法中，UHMWPE的最大含量可達40%(質量分數，下同)，獲得的自增強注塑制品的拉伸強度為78.4 MPa，遠高于對比樣壓縮模塑成形(CM)UHMWPE制品(27.6 MPa)；沖擊強度和楊氏模量也大幅度提高，并且，耐磨性和抗疲勞性達到很大程度保持。通過結構研究發現，振動注塑制品(Oscillation Injection Molding, OSIM)中的LMWPE相形成了大量互鎖shish-kebab自增強結構，而壓縮模塑制品中只有UHMWPE無規排列的片晶存在(圖10)[39-40]。

圖9 自增強UHMWPE的加工流程示意圖Fig.9 Schematic diagram of processing procedure of self-reinforced UHMWPE

圖10 CM-UHMWPE(a)和OSIM樣品中LMWPE相(b)刻蝕表面的SEM圖Fig.10 SEM images of etched surface of CM-UHMWPE(a) and LMWPE phase in OSIM sample(b)

為了進一步提高共混物中UHMWPE的含量，最大限度保持UHMWPE優異的性能，我們利用微交聯的方法，將共混體系中UHMWPE的相對含量提高到了50%，采用上述方法進行成形，發現振動注塑成形的微交聯制品(xUPE)的力學性能再次得到了增強。xUPE的拉伸強度提高到81.2 MPa，增長幅度為194.2%，楊氏模量提高了58.4%，沖擊性能、耐磨性能及抗疲勞性能也得到了相應提高[41]。此方法使UHMWPE的優異性能得到了進一步保留，有效改善了UHMWPE關節植入體的綜合性能。

經過不斷的探索，本實驗找到一種分子量極低的低分子量聚乙烯(ULMWPE)，它可以作為UHMWPE的流動改性劑。研究發現，利用這種流動改性劑，可以使共混體系中UHMWPE的相對含量達到90%，如此高的含量更有利于保持UHMWPE獨特的優異性能。圖11和圖12分別為振動注塑制品(MP-UHPE)和壓縮模塑成型制品(CM-UHPE)的力學性能和耐磨性能的比較圖，振動注塑制品(MP-UHPE)的沖擊強度，從29.6 kJ/m2提高到90.6 kJ/m2，提高幅度為206.1%；拉伸強度和楊氏模量分別從30.8 MPa和421.2 MPa提高到65.5 MPa 和1 248.7 MPa；抗疲勞強度和耐磨強度也得到了一定提高[38]。以上的工作在充分保留UHMWPE獨特優異性能的基礎上，增強了UHWMEP/ULMWPE共混體系的綜合性能，可以有效延長關節植入體的壽命。

圖11 MP-UHPE和CM-UHPE的缺口沖擊強度、極限拉伸強度、楊氏模量和疲勞性能的比較Fig.11 Comparison of impact strength, ultimate tensile strength, Young’s modulus and fatigue strength for MP-UHPE and CM-UHPE

圖12 MP-UHPE(a)和CM-UHPE(b)樣品的摩擦系數隨距離的變化,插圖是MP-UHPE和CM-UHPE的摩損速率Fig.12 Friction coefficient versus distance traveled during wear for MP-UHPE(a) and CM-UHPE samples(b). The inset presents the wear rate of MP-UHPE and CM-UHPE

6 結 語

通過輻照交聯、熱處理及抗氧劑的加入，有效改善了UHMWPE的耐磨性能，通過調控加工外場(流動場)誘導自增強結構的形成，大幅度提高了植入體的力學強度。盡管UHMWPE人工關節植入體的綜合性能已得到較為顯著的提高，但目前，隨世界人口的老齡化、高能損傷的增多以及飲食、環境等因素對機體的影響，人工關節的需求量與日俱增，潛在市場巨大。與西方國家相比，我國是一個人口大國，且患者年齡分布呈年輕化趨勢，患者活動強度更大，對人工關節植入體材料的力學性能提出了更高的要求。近年大量臨床研究表明，人工關節置換術后假體無菌性的松動、力學強度不足等，仍是人工關節置換術亟待解決的問題，需要更多的學者投入到此項工作中來。以上這些改性措施，都是基于UHMWPE材料本身進行的，雖然取得的成果較為顯著，但在此領域仍有很大的探究與進步的空間，如對UHMWPE表面進行改性等也值得去進一步嘗試。此外，由于人工關節市場需求快速發展，正推動著新型材料的不斷開發，對于新材料的探索也是材料科學發展的一個重要方面。因此，研究并開發出兼備良好生物相容性、抗疲勞、抗磨損以及高強度的新型材料，是人工關節材料發展的新方向，有助于減輕人工關節置換術后的各種臨床不良癥狀，對于提高人工關節置換的成功率、減輕患者二次手術的手術風險和費用，以及提高患者生活質量有著十分深遠的意義。

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專欄特約編輯李光憲

特約撰稿人趙 寧

特約撰稿人殷敬華

特約撰稿人王 琪

特約撰稿人張立群

李光憲:男,1955年生，教授，博導；1982年和1984年于成都科技大學分別獲學士和碩士學位并留校任教，1989年于復旦大學獲博士學位，1990～1993年在英國Heriot-Watt大學國際著名高分子專家Cowie教授課題組從事多組分高分子相行為博士后研究工作；現任四川大學常務副校長，中國材料研究學會副理事長，國家基金委材料與工程學部專家咨詢委員會專家；1996年入選教育部“跨世紀優秀人才培養計劃”，1998年入選國家人事部“百千萬人才工程第一、二層次人選”， 2003年和2008年入選四川省政府學術和技術帶頭人，享受國務院政府特殊津貼；先后主持承擔國家和省部級項目近20項，包括國家自然科學基金重點項目、“973”項目等；發表論文140余篇，其中SCI、EI收錄100余篇，部分成果被收入“Thermodynamics of Polymer Blends”、“Polymer Liquid Crystals: From Structure to Application”等學術專著中；獲授權發明專利多項。

主要研究方向：高分子材料加工基礎；多組分高分子的相行為與形態控制；復雜條件下高分子材料的老化行為和壽命預測。

特約撰稿人李忠明

特約撰稿人俞 煒

趙寧：男，1978年生，中科院化學所副研究員；2006年于中科院化學所獲博士學位，2007～2008年在加拿大蒙特利爾大學博士后研究，2008年進入中科院化學所工作；2009年獲中科院盧嘉錫青年人才獎，2011年入選中科院青年創新促進會；發表論文70余篇，SCI他引700多次，申請國家發明專利26項，授權7項；承擔國家自然基金委項目、科技部“863”課題、中科院院地合作項目等10余項課題。

殷敬華：男,1946年生，研究員，博導；作為第一獲獎人先后獲國家技術發明二等獎1項、國家科技進步二等獎1項、省部級科技進步一等獎3項和威海市科學技術最高獎及原國家人事部授予的“中青年有突出貢獻專家”稱號；發表論文210多篇，論文他引1 500多次；專著《現代高分子物理學》和《高分子材料的反應加工》被清華、北大、中科院等30多個單位選為研究生教材；獲授權發明專利35件。

主要研究方向：通用高分子材料的功能化和高性能化；生物醫用高分子材料的反應加工。

王琪:女,1949年生，四川大學教授，博導，教育部長江學者特聘教授，高分子材料工程國家重點實驗室主任(1998.10～2009.9)，教育部首批創新團隊“高性能高分子材料制備與加工新技術新原理”團隊帶頭人，四川大學“985工程”高分子與特種功能材料科技創新平臺首席科學家，國際聚合物加工學會國際(中國)代表，英國Bradford大學榮譽客座教授，中國材料研究學會理事，中國塑料加工工業協會工程塑料專業委員會副理事長等；主持承擔國家“863”項目、“973”課題、國家自然科學基金重點項目及與國內外企業合作科研項目等；發表論文280余篇，學術會議論文180余篇，獲授權中國發明專利42項，獲國家技術發明二等獎1項，教育部技術發明(科技進步獎)一等獎2項、二等獎2項等。

主要研究方向：高分子材料制備和加工新技術；環境友好高分子材料。

張立群:男,1969年生，博士，北京化工大學材料科學與工程學院教授，教育部長江學者特聘教授，國家杰出青年基金獲得者；中國化工學會理事，中國材料研究學會理事，中國復合材料學會常務理事，教育部彈性體材料節能與資源化工程中心主任，北京市新型高分子材料制備與成型加工重點實驗室主任；《高分子通報》、《橡膠工業》等8個中文核心期刊的副主編及編委，美國《Rubber Chemistry and Technology》、《Journal of Applied Polymer Science》等3個SCI期刊編委；發表SCI收錄論文近300篇，獲中國發明專利100余項，60余次被邀在大型國際會議上做邀請報告、大會報告和會場主席；獲國家級和省部級科技獎勵12項；獲中國青年科技獎、何梁何利科技創新獎、第九屆光華工程科技獎，獲美國化學會橡膠分會Sparks-Thomas科技獎、日本化工學會亞洲研究獎(SCEJ Asia Research Award)等。

俞煒：男，1973年生，教授，博導；2001年獲上海交通大學材料學博士學位，2001年留校參加工作至今， 2001.12～2002.12于加拿大Laval大學化工系和大分子研究中心從事博士后研究工作；現擔任上海交大流變學研究所副所長，主持科技部“973”子課題2項，已主持完成國家自然科學基金重點項目1項、國家自然科學基金面重大子項目1項(結題，獲特優)和面上項目4項，主持完成企業合作項目3項；發表SCI研究論文80多篇，被引用500余次；獲第5、6屆“馮新德高分子獎”提名獎，Polymer Processing Society, Morand Lambla Award (2010年)，上海交通大學晨星學者獎勵(2010年)，中國化學會青年化學獎(2009年)，上海高校優秀青年教師(2008年)，上海交通大學優秀教師三等獎(2006年)，中國流變學青年獎(2005年) 。

主要研究方向：復雜流體流變學；化學流變學；相轉變與臨界現象；本構模型與多尺度計算機模擬；高性能聚合物材料。

李忠明：男，1969年生，工學博士，教授，博導，國家杰出青年基金獲得者(2009)，享受國務院政府特殊津貼(2012)，現任四川大學高分子科學與工程學院副院長；1993年于西北工業大學高分子材料專業獲學士學位，1996年于四川聯合大學塑料工程專業獲碩士學位并留校任教，2003年獲四川大學材料加工工程專業博士學位，2008～2009年于美國紐約州立大學Stony Brook分校Benjamin S.Hsiao教授課題組做訪問學者；2001年和2003年連續兩屆入選四川大學“214重點人才工程計劃”，2004年入選“四川省杰出青年學科帶頭人培養計劃”和教育部“新世紀優秀人才支持計劃”，2005年獲霍英東青年教師基金獎勵，2006年獲四川省青年科技獎，2007年起任四川大學985工程I類科技創新平臺“高分子與特種功能材料”學術帶頭人，2011年入選四川省學術技術帶頭人；兼任中國塑料加工工業協會常務理事，中國塑料改性專業委員會理事，四川省青年科技聯合會常務理事等；負責國家自然科學基金重點項目、科技部高技術發展項目、博士點優先發展領域項目、橫向科研項目等重要項目30余項；發表SCI收錄論文160余篇，被他引2 400余次，影響因子31；以第一發明人申請國家發明專利33項(授權14項)，獲省部級科研獎勵4項。

主要研究方向：高分子材料加工-形態-性能關系；高聚物合金化高性能化、功能化技術與應用；高分子材料成型加工原理與應用。