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键合型抗微生物高分子材料
人类文明的高度发展，既带来了生活的便利与舒适，同时也增添了病菌传播的机会。近年 来世界上大规模传染性疾病的时有发生，例如，1996年日本发生的O-157大肠杆菌感染事件， 2000年日本、韩国、蒙古等国家发生的口蹄疫事件，2003年我国流行的SARS事件，至今在许 多国家相继爆发的禽流感及致人死亡事件，以及霍乱、肺炎、疟疾、结核病和肝炎等，都给世 界带来了震惊和恐慌，也给人类生命财产造成了重大的损失，促进了人类对健康生存环境的追 求。自上世纪80年代以来，各种各样的抗微生物材料发展十分迅速。抗微生物制品在保护人类 健康、减少疾病、改善生活环境等方面可以起到绿色屏障的作用。据CBS调查，52％的美国民 众购买日用品时，会注意产品是否抗菌、防霉、防臭的功能。 然而无论是以欧美为代表采用有机抗菌剂，还是以日本为代表采用无机银离子或纳米级 二氧化钛直接混入树脂基体制备聚合物制品的抗微生物技术都存在不足。理论而言，作为一种 抗微生物材料不仅应该同时对绝大多数微生物有效，而且不应该是溶出性的，否则所制成的饮 水管道、食品包装膜、饮水机等都会因人体摄入而造成毒害，不耐洗涤、抗微生物效果持久性 差。另一方面，大多数有机抗生素的作用机理在于影响微生物的新陈代谢，进而达到抑制其生 长繁殖的目的，然而这类抗生素的滥用，将导致微生物抗药性的增加，会给人类健康带来更大 的危害。因此新一代基于物理作用而可避免上述抗生素缺点的抗菌剂，如阳离子型抗菌剂，通 过正负电荷的静电吸引作用，破坏细胞膜而杀死微生物，成为抗菌剂的重要发展方向。 本项目创建了一类高效、广谱、对人体安全无毒的抗微生物材料，其特点是将特定的阳 离子型功能团齐聚物键合到应用广泛的大宗树脂的分子链上，成为非溶出型的分子组装抗菌材 料，经久耐洗、持久高效抗菌、抗病毒，克服了现有技术的缺陷，是抗微生物材料方面一个有 突破意义的发明。
华东理工大学
2021-04-11
高电阻率金属氧化物材料表面电镀技术
电镀作为金属材料的表面改性技术已经取得了很广泛的应用，近年来电镀也开始在非金属导电材料的表面改性领域取得相当规模的工业应用。但高电阻率氧化物材料表面金属镀覆一直以来不能采用电镀工艺，这是因为这类材料的电子电导小，电镀液中被镀金属离子不能从材料表面得到电子，所以不能沉积下来。传统的绝缘氧化物材料表面镀覆金属的方法有化学镀、真空蒸镀、溅射镀、涂覆金属浆料后再烧结等方法，各方法都有各自的优缺点。如含有氨水的化学镀银溶液不稳定，甚至有可能生成有爆炸危险的叠氮化合物。真空蒸镀和溅射镀有设备投资大、维护费用较高等缺点，涂覆金属浆料后再烧结的方法有金属层厚度不均匀等缺点。 我们发明了一种高电阻率金属氧化物材料表面电镀的技术，解决了多种高电阻率金属氧化物材料表面不能电镀的问题。高电阻率金属氧化物材料电镀的基本过程是首先对氧化物材料表面进行原子氢致电导改性处理，提高其表面电子电导，使材料表面出现半导化甚至金属化，然后在氧化物材料表面直接电镀金属层。我们在这个方向上已经进行了近十年的研究，发表了十几篇学术论文，申请了两项发明专利。 本技术适用于由氧化物功能材料制造的电子元器件表面电镀，也适用于氧化物材料颗粒或块体的电镀等，所得金属镀层厚度均匀，与氧化物材料表面具有良好的结合力。
北京科技大学
2021-04-11
长纤维增强热塑性复合材料的产业化
长纤维(玻璃纤维、碳纤维等)增强热塑性复合材料(Long Fiber reinforced Thermoplatics，LFT)是20世纪90年代逐渐发展起来的一种新型纤维增强树脂基复合材料，具有高强度、高刚性、高尺寸稳定性、耐高温、低吸水率、低翘曲度、使用寿命长、高低温抗耐蠕变性能优良、可回收再利用等显著特点，可以弥补常规短纤维增强热塑性塑料(SGRT)的许多不足和缺点。
北京大学
2021-02-01
高导热低介电 PFA 聚合物复合材料
本成果涉及一种可用于电子封装领域的高导热低介电复合材料。通过采用不同的技术在常见聚合物基材中添加氮化硼，来制备复合材料，复合材料热导率高于 2 W/(m·K)，其介电常数小于 4。该复合材料可作为热界面材料，应用于电子封装领域。
北京科技大学
2021-02-01
环境友好大豆蛋白质材料改性开发
由于环境污染的加剧及石油基资源的日益短缺,基于可再生资源的生物材料日益受到重视。大豆蛋白质是豆油产业的副产物,是一种来源丰富的可再生植物资源,也是一类添加增塑剂后可热塑成型的天然高分子材料。然而,单独由大豆蛋白质制备的塑料硬且脆,加入小分子增塑剂后,大豆蛋白质热塑性改善,柔韧性增加,但力学强度较低且对水敏感,限制了其发展和应用。本项目以大豆分离蛋白质(SPI)为主要原料,通过与其他生物可降解材料的共混,以及与纳米粒子的复合来得到廉价、加工性良好且力学及防水性能改善的大豆蛋白质环境友好材料。本技术的创新之处在于：(1)制备了邻苯二甲酸酐改性的大豆蛋白质(PAS)并用其来增强甘油增塑的大豆蛋白质,在不添加任何增容剂的情况下得到了两相相容性良好、性能改善的大豆蛋白质复合材料,探讨填料、基体相似的化学结构与相容性之间的关系；(2)将碳纳米管进行酸改性后与大豆蛋白质复合,得到分散性良好、增强效果明显的纳米复合材料,研究酸改性后纳米管表面极性的变化对其在基体中的分散以及与基体相容性的影响；(3)在无增塑剂添加的情况下,通过熔融共混制备了全生物降解的SPI/聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混材料,该共混材料在高蛋白质填充量的情况下仍具有较好的韧性和强度；(4)首次通过熔融法制备了SPI/聚乙烯醇(PVA)共混膜材料,制备过程简单、绿色且产品性能优良；为了进一步改善共混材料的力学性能,继而在SPI/PVA材料中引入层状硅酸盐蒙脱土(MMT),利用SPI/PVA与MMT三者间强的氢键作用制备剥离型或插层型纳米复合材料,所得材料强度、热稳定性、防水性提高。
北京化工大学
2021-02-01
磁-电耦合复合材料与磁探测新方法
在过去的二十年里，磁电材料因其在磁传感器、能量回收器、微机电系统、可调微波器件等工程领域的应用潜力，一直以来得到了研究者的广泛关注。为了实现强的磁电耦合，北京大学工学院的研究者们利用不同的压电和压磁材料制备了诸如0-3型、3-1型、2-2型和2-1型的磁电复合材料。 北京大学工学院实验室通过激光处理压磁材料FeBSi合金(Metglas)，提出了1-1型的磁电复合结构。实验测试得出：1-1型磁电材料具有超高的磁电系数（超过7000 V/cm Oe），相比于现有结果提高了接近7倍。当被测磁场频率为复合材料的谐振频率时，在室温条件下测到了1.35×〖10〗^(-13)Tesla的微弱磁场，这是块体磁电复合材料领域的重要突破。该研究还发现，激光快速退火处理可以显著降低压磁材料在谐振频率点的交流损耗，从而提高1-1型磁电结构的机械品质因子。此外，1维（1D）的结构也有利于降低退磁因子，并增强磁通聚集效应。
北京大学
2021-02-01
磁- 电耦合复合材料与磁探测新方法
项目简介 在过去的二十年里，磁电材料因其在磁传感器、能量回收器、微机电系统、可调微波器件等工程领域的应用潜力，一直以来得到了研究者的广泛关注。为了实现强的磁电耦合，北京大学工学院的研究者们利用不同的压电和压磁材料制备了诸如0-3 型、3-1 型、2-2 型和2-1型的磁电复合材料。北京大学工学院实验室通过激光处理压磁材料FeBSi 合金 (Metglas)，提出了1-1 型的磁电复合结构。实验测试得出：1-1 型磁电材料具有超高的磁电系数（超过7000 V/cm Oe），相比于现有结果提高了接近7 倍。当被测磁场频率为复合材料的谐振频率时，在室温条件下测到了1.35×〖10〗^(-13)Tesla 的微弱磁场，这是块体磁电复合材料领域的重要突破。该研究还发现，激光快速退火处理可以显著降低压磁材料在谐振频率点的交流损耗，从而提高1-1 型磁电结构的机械品质因子。此外，1 维（1D）的结构也有利于降低退磁因子，并增强磁通聚集效应。应用范围基于磁电耦合效应，该项研究课题组首次提出了磁电磁通门的结构设计，旨在对微弱直流磁场进行探测。这个磁电磁通门具有梭形结构，对于1nT 的直流磁场输入，磁电磁通门输出信号的相对变化相比现有的结果提高了4-5 倍，为磁异常探测在导航、医学诊断等领域的应用创造了可能。项目阶段本课题组同内窥镜团队合作，发展了基于磁电耦合原理的磁电传感器阵列和磁成像系统，研制了国内首台磁电磁成像样机。该样机核心组成部分由56 路磁电传感器、驱动电路、信号采集与处理、磁成像显示等构成。该磁成像系统不仅能够检测磁性金属物的存在，而且还能准确判断其位置、姿态，定位偏差纵向在1.2cm 以内，横向偏差在0.5cm 以内。另外，通过对金属棒扫描和采集信号的微分处理，还可以判断金属棒的长、径比值。该项研究提出的磁成像系统在安检、医学上人体内磁性药囊实时监测方面具有较大应用价值。知识产权已申请相关专利。合作方式 技术转让、合作开发。
北京大学
2021-04-11
工业烟尘PM2.5雾霾防治专用过滤材料
本项目以新研发的工业烟尘PM2.5雾霾治理的专用过滤材料为对象，建立以新型水刺滤料为核心的系列化PM2.5滤料生产线和高水平企业，紧随国家大气雾霾治理需求，服务广大市场。 近年来，我国雾霾形势十分严重。袋式除尘是实现烟尘控制的一种主要技术，滤料是决定其性能的核心部件。目前，袋式除尘器中使用的常规针刺毡滤料是为常规大颗粒粉尘捕集准备的，在针刺过程产生的大径穿孔，使除尘器难以捕获 PM2.5 超细颗粒，因此排放到大气中的粉尘超过 90%为 PM2.5 超细颗粒。而水刺滤料则可有效解决滤料生产过程导致的大径穿孔和纤维损伤难题，更为高效捕集PM2.5颗粒物，必将作为新一代高效过滤材料，广泛用于大气颗粒物污染控制。 本项目所用技术为国际领先水平，具有如下优势： 1）研制的水刺新产品其加工过程的刺孔小，对细颗粒的捕集精度和效率显著提高，尤其适合PM2.5微细粉尘的捕集 对比常规的过滤材料，新研发的产品采用全新的工艺制造，用高压水刺作为核心加工技术。该技术采用的水刺针直径是常规金属针刺的1/10，因此加工的滤料孔径大为缩小，显著提升了产品的过滤精度和效率，是控制PM2.5烟尘的换代产品。 2）采用水刺加工，避免了加工过程金属刺针对基布和纤维的损伤，使产品强度大、寿命长、节省原料、降低成本 水刺滤料采用高压水射流纤维环绕抱合与成毡技术到喇叭状三维滤料结构，表面具有像膜一样的超纤布状非织造特征。水刺滤料加工过程不会对基布和纤维产生硬损伤，使滤料强力大为提高，生产效率提高10倍，原材料节省20%。据中国环保产业协会袋式除尘委员会权威统计，我国袋除尘市场150亿元，其中作为消耗材料的滤料50亿元（滤料寿命一般2-3年），而且未来每年增速10%以上。目前中国尤其京津冀受到雾霾的困扰，国家已决定下大力气进行除尘设施的升级换代，将为PM2.5专用滤料提供巨大的市场良机。
东北大学
2021-04-11
长纤维增强热塑性复合材料的产业化
长纤维(玻璃纤维、碳纤维等)增强热塑性复合材料(Long Fiber reinforced Thermoplatics，LFT)是20世纪90年代逐渐发展起来的一种新型纤维增强树脂基复合材料，具有高强度、高刚性、高尺寸稳定性、耐高温、低吸水率、低翘曲度、使用寿命长、高低温抗耐蠕变性能优良、可回收再利用等显著特点，可以弥补常规短纤维增强热塑性塑料(SGRT)的许多不足和缺点。
北京大学
2021-04-11
岩石材料裂纹演化机理及非连续数值方法研究
开展岩石裂纹扩展与连接机理的研究，对于预测岩 石（体）工程的失稳破坏以及提高油气产量与效率具有重要的理论意义和应用价 值。主要取得的科学发现点如下：（1） 在试验研究方面，研发了适用于裂隙岩石的高精度数字量测技术，发 现了非连续岩石材料中的裂纹扩展与连接规律，建立了非连续岩石材料应力跌落 与裂纹演化规律之间的联系，揭示了岩石材料中的裂纹演化规律，为理论和数值 研究裂纹演化规律提供了技术支撑。（2） 在理论研究方面，利用内变量热力学理论和伪力法，揭示了裂隙岩体 的损伤局部化机理，建立了岩石（体）损伤局部化分叉模型；基于断裂力学原理, 提出了岩石（体）的非线性强度准则，为开展复杂应力状态下裂纹演化过程的数 值模拟奠定了理论基础。（3） 在数值方法方面，提出了连续-非连续数值模拟方法，编制了广义粒子 动力学多线程高效并行计算程序，成功实现了二维和三维裂纹演化过程的数值模 拟，揭示了复杂应力状态下裂纹演化的细观机理，为岩体工程稳定性分析提供了 计算平台。(4) 在工程应用方面，实现了锦屏I级水电站深埋地下洞室非连续围岩损 伤破坏过程的数值模拟，结合现场监测数据，阐释了地下洞室非连续围岩的破裂 发展规律，揭示了深埋地下洞室围岩的损伤失稳机制。
重庆大学
2021-04-11