Las oportunidades dan sus frutos. De 1943 a 1937, el mentor de Zhang Quan, el profesor Vincent (Decano del Departamento de Bronceado de la Universidad de Yanjing), ganó dos becas para que continuara sus estudios en el Departamento de Investigación de Bronceado de la Universidad de Cincinnati en Ohio. En junio de ese año, después de arreglar su familia, partió ambiciosamente de Pekín y cruzó el océano hacia Estados Unidos.
Para Zhang Quan, estudiar en Estados Unidos durante tres años es extraordinario. Tenía 38 años en ese momento. La matrícula y los gastos de manutención eran muy caros en los Estados Unidos y tenía que enviar dinero para mantener a su familia. Tuvo que vivir frugalmente y vivir en gran pobreza. Sin embargo, la carga académica es pesada. En sólo tres años, tuvo que pasar por muchas carreras y realizar miles de cálculos experimentales. Al igual que un porteador que regresa con una carga completa a través de montañas y crestas, hay muchas dificultades. Pero aún así completó su tesis con asombrosa perseverancia y perseverancia, y obtuvo su Maestría en Ciencias en solo un año. Obtuvo un doctorado en filosofía en 1940 y se convirtió en el primer doctor en curtido de la Universidad de Cincinnati en China. Su rica experiencia práctica y su riguroso espíritu académico le han valido elogios unánimes de profesores y estudiantes. Su tesis versó sobre el curtido vegetal y su tesis de maestría versó sobre el efecto de los agentes curtientes sintéticos sobre la fermentación del ácido láctico en el curtido vegetal. Agregar el agente curtiente sintético Leukanolons al líquido curtiente vegetal puede promover la fermentación del agente curtiente vegetal y producir ácido láctico, que es beneficioso para la combinación del agente curtiente (extracto de tanino) y el colágeno de la piel, y tiene una importante importancia rectora para la producción de curtiente vegetal. Su tesis doctoral fue un gran avance. A la vanguardia del curtido, exploró en profundidad el mecanismo del curtido vegetal, estudió la combinación de taninos, taninos y colágeno en mi país, planteó la hipótesis de que la combinación de curtido vegetal y colágeno es adsorción física y química y realizó investigaciones científicas. La demostración sirvió de punto de partida para que la Escuela de Cincinnati estableciera el mecanismo de adsorción del curtido vegetal.
En mayo de 1940, Zhang Quan leyó su tesis doctoral en la 37ª reunión anual de la Sociedad Estadounidense de Químicos del Cuero, y los expertos presentes en la reunión respondieron con entusiasmo. Después de regresar a China, Zhang Quan publicó artículos de investigación en el país y en el extranjero, que atrajeron una amplia atención internacional.