王健君，现为中国科学院化学研究所研究员。2010年，他回国到中国科学院化学研究所工作，致力于控冰材料基础研究，在结冰机理、防覆冰涂层材料、细胞/组织的冻存材料等方面取得了一系列创新性成果。他主持了国家自然科学基金委员会杰出青年项目、JKW创新专题项目及松山湖材料实验室创新样板工厂等项目。研究成果发表于《Nature》《Science Advances》《JACS》和《PNAS》等国际知名期刊，在仿生控冰冻存材料和防覆冰涂层材料领域申请了系列专利包。
在冰晶成核、生长机制方面突破
在交通、通讯、电力、航空、军事等领域，结冰与结霜现象普遍存在，经常给人们的生活与生产带来极大不便，严重时导致灾害，甚至造成生命和经济损失。细胞和组织的冷冻保存是组织工程和再生医学领域不可或缺的支撑，目前存在冻存后复苏率低或者不能冻存的问题。王健君面向控冰材料应用需求，从基础原理突破入手，开展了系列的原创性研究工作，取得了具有重要影响的成果。
水结冰是典型的结晶过程，形成晶核是其中的关键步骤。“经典成核理论”预测：只有当偶然形成的晶核尺寸超过临界尺寸后，冰晶才能自发形成。以往的大量研究工作已经证实了经典成核理论的许多推论，但是对其核心概念“临界冰核”的认识长期停留在理论阶段，始终没有直接的实验证据。王健君团队利用纳米颗粒对临界冰核的边界效应，首次实验探测到随机、瞬间存在的纳米临界冰核，阐明了临界冰核的形成机制，验证了经典成核理论的普适性（Nature 2019,576,437-441）。通过定向固定抗冻蛋白，选择性研究能控制冰晶生长的抗冻蛋白不同面对冰晶生长的控制作用，发现抗冻蛋白具有既亲冰又亲水的特性（Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.,2016,113,14739-14744），进一步首次提出控冰材料在冰水界面充分铺展性是实现高效控冰性能的分子机制（Sci. China Chem.2019,62(7),909-915），为控冰材料的设计提供了理论指导。
制备超低冰黏附防覆冰涂层材料
传统防覆冰方法具有高能耗、低效率及耐久性差与污染环境等问题。受自然界中雾凇现象启发，王健君在表面引入促进冰晶成核的纳米颗粒，实现冰晶形成由气-液-固到气-固的转变，发现冰晶在固体表面具有紧贴表面生长与离开表面生长两种模式。他通过模仿天然雾凇的疏松型冰晶结构，构建了诱导冰晶离开表面生长的仿雾凇防覆冰涂层表面，在实现材料持久防冰的同时具有超低冰粘附效应，其使表面附着的冰在微风作用下得以脱落（Proc. Natl. Acad. Sci. USA,2017,114,11285-11290）。《Nature》在2017年10月11日的Research Highlights中以“Watching how surface properties affect ice growth”为题亮点报道了构建可控冰晶生长超低冰粘附表面的防冰新策略，指出：“王健君等对于冰晶生长模式的新发现为防冰材料的设计提供了新的思路”。同时，王健君提出了具有可再生固体层的超低冰粘附防覆冰涂层材料（Adv.Mater.(2017,29,1700865)）。研究成果受Nature Reviews Materials(2017,2,17035)亮点报道：“王健君等提出的具有可再生固体层材料解决了液体润滑层耐久性差的问题”。开发了系列防覆冰涂层，于2021年对贵州、陕西两地的大型风机进行了防覆冰技改，技改的大型风机在2021年冬季每台约增发十万度电。
创制新型冻存试剂
生物材料的冷冻保存是指将细胞、组织甚至器官等保存于超低温状态下，使其新陈代谢减慢甚至停止，恢复正常生理温度后又能继续发育的技术。该技术是实现细胞与组织等长期存储和远程输运的前提，是干细胞治疗、再生医学及组织工程等领域不可或缺的支撑。冷冻保存试剂可以控制保存体系中冰晶的形成，使细胞和组织等免受冰冻损伤，是冷冻保存的关键物质基础。王健君针对卵母细胞冻存液中含有大量的、不易除去的具有毒性的二甲基亚砜等小分子，导致冻存后细胞复苏率低、功能大大降低等问题，设计制备了系列可生物降解的高分子控冰材料。王健君与北京大学第三医院的生殖医学中心合作，首次研制出二甲基亚砜零含量的新型控冰冷冻保存试剂，实现冻存后的小鼠卵母细胞复苏率大于99%，线粒体等细胞器的功能也得以大大提高，研究结果发表于Angew.Chem.Int.Ed.,2017,56,11436和J.Am.Chem.Soc.,2017,139,12517等期刊中。创制的新型控冰冻存材料用于细胞与组织的深低温冷冻保存，部分新型控冰冻存试剂实现商品化，部分专利实现了转让。
同时，王健君作为控冰材料课题的负责人参与了北京分子科学交叉研究平台的建设。北京分子科学交叉研究平台旨在围绕化学与生命、化学与材料、化学与能源和环境交叉领域的重大科学问题、面向国家重大需求，集中力量、重点突破，实现高端实验平台与前沿科学研究的无缝对接和相互发展。控冰材料课题建设将为航空、军事等领域的防覆冰与生物细胞、组织的冷冻保存提供不可或缺的技术支持。
