在脊柱外科临床治疗中，进行脊柱稳定性重建时，对生物材料的需求巨大。鉴于NBA/CDACP复合材料的优良性能，我们将该复合材料用于研制脊柱重建内植物，拟完成以下主要研究目标和任务： 1）设计制备NBA/CDACP复合材料脊柱内植物产品（脊柱椎间融合器、人工椎体、人工椎板），并进行产品的生物力学研究； 2）完成NBA/CDACP复合材料脊柱内植物产品的动物实验； 3）完成NBA/CDACP复合材料脊柱内植物产品的临床应用研究； 4) 培养2-3名生物纳米材料临床应用研究方面的科研人才和研究生，在国内外发表约5篇相关科研论文，申请2项国家专利，3项省内专利； 5) 初步建立活性纳米复合生物材料及制品的标准动物实验和临床应用研究程序和模式，初步形成该类材料和制品的行业评价标准，为将来制定国家标准奠定基础； 6）临床应用研究完成后，将该产品向国家申请生产许可证，进行批量生产，进行临床推广使用。

本项目发展了一种新的高分子纳米粒子制备技术，研制了超高效纳米球粒制备平台，制备高分子粒子种类包括：单烯和双烯类化合物为单体的系列高分子纳米球粒材料。球粒形态有球体、囊状、纺锤以及核壳结构。此制备平台所得到的超高效球粒特点是不含任何表面活性剂和离子基团，纳米球体在水溶液中可稳定存在，不团聚。球体粒径可控在30-800nm，球体表面光洁、组份单一、具有单分散性。 超高效纳米吸附材料在制药中具有重要应用前景，多种吸附药物的试验结果表明，此类纳米粒子具有超常的溶胀和吸附能力。另外，对药物结晶

该成果 2013 年获全国商业科技进步奖二等奖。本研究采用纳米 ZnO 和 SBS 为外掺剂，寻求合适的制备工艺，制备纳米材料/聚合物复合改性沥青。借鉴聚合物改性沥青的研究方法、试验手段及评价方法，探讨纳米材料/聚合物复合材料改性沥青及混合料的路用技术性能；并通过微观、化学分析手段，研究纳米 ZnO 和 SBS 加入到基质沥青中，与基质沥青的相互作用机理，以期望达到较为良好的改性效果，促进纳米材料/聚合物复合改性沥青的发展与应用。

本项目将巨霍尔效应这一纳米体系的新效应应用于器件领域，以纳米铁磁金属颗粒薄膜替代现有霍尔器件的掺杂半导体活性层材料，是一个全新的技术，取得了多项具有原始创新性的技术成果，进一步推进了纳米材料在新材料技术、电子信息技术等领域的应用。相关成果已获国家发明专利授权九项。 纳米铁磁金属颗粒薄膜霍尔器件具有的工作温度宽、温度稳定性能优异、抗核辐射等优点，在微弱磁场探测、航天器的精确定位、导航以及军事装备等方面都具有十分重要的用途，市场前景广阔。

本发明提供一种具有多层纳米结构的柔性铜基材料，该材料包括柔性基体，所述柔性基体具有多层结构层，所述多层结构层包括：铜基金属层构成的第一结构层；位于铜基金属层两侧的第二结构层，所述第二结构层为铜多孔层；以及位于铜多孔层上的第三结构层，所述第三结构层为氧化物层。本发明通过控制基体材料，结合脱合金溶液和时间的控制，调控材料的结构，获得不同的纳米结构层，并保留部分原始基体层，从而在具备优异的柔韧性同时，多层纳米结构层提供优异的催化性能。

伴随着5G、大数据、人工智能、物联网、工业4.0、国家重大战略需求等领域的技术发展，电子器件正朝着高功率、高集成化和便携式的方向发展，这亟需高效、轻质和高稳定性的热管理材料和方案来保证电子产品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持续稳定性。如何大幅提高导热材料的热导率一直是热管理材料行业的技术痛点，也是促进消费电子、5G设备、高功率芯片、集成电路、电池等突破功率限制的关键。由于传统导热材料如金属、无机导热材料存在质量大、柔性差等缺点，导热聚合物的应用正在不断向高导热材料领域渗透。聚合物导热材料在成本、可加工性、柔韧性及稳定性等方面更有优势。但绝大多数的聚合物自身的导热性很差（一般导热系数为0.2 ~ 0.5 W/mK），无法满足高导热的需求，开发高导热的聚合物复合材料已经成为该领域的一个研究热点。采用复合高导热填料（如石墨烯、碳纳米管、氮化硼、金属氧化物等）是一种简单而高效的方式来提高聚合物基体的热导率，目前在工业生产已经有了广泛的应用。现有的大量研究表明，在聚合物材料内部构建导热网络可以在低添加量的条件下实现热导率的大幅度提高，这种三维渗流网络（如图1所示）可以为声子的快速传递提供通道，从而加速热量沿着三维网络进行传递。 封伟团队在综述中重点介绍了不同三维导热网络的构建及在制备聚合物导热复合材料方面的最新进展，如石墨烯三维网络、碳纳米管网络、氮化硼网络、金属三维导热网络等。讨论了不同导热材料三维网络的构建方法、结构取向调控方法及影响导热性能的关键因素（取向性、界面连接性、网络密度等）。同时，比较了不同的填料形式（分散颗粒填料与三维连续填料网络）对复合材料热导率的影响。相比于共混法制备的导热复合材料，基于三维填料网络的复合材料在填充比、分散性、取向控制及热导率提升率上都具有明显的优势。毫无疑问，三维连续导热网络的形成对于提升聚合物热导率至关重要。可以预见，三维导热填料网络的设计将作为一种实现聚合物高导热率的重要手段，成为新一代热管理系统的研究热点。 极端环境热管理系统在能源化工、通讯卫星、高速飞行器及人工智能等领域都发挥重要作用。导热复合材料作为热管理系统的关键材料，直接影响着其在不同环境内的热传导方向和效率。近年来，天津大学封伟教授团队以高导热碳复合材料为研究基础，针对其存在的导热各向异性、易损伤、压缩回弹性差以及与高弹性难以兼顾的问题，提出了通过微观结构设计、界面优化、分子级相互作用优化，分别实现复合材料的定向高导热、弹性高导热及自修复高导热，探索其在复杂界面和极端环境热传导领域的应用。

该项目利用先进激光诱导石墨烯技术（Laser Induced Graphene, LIG）成功制备出无基质的大尺寸石墨烯纸，并可对其结构和性能进行精准调控，为石墨烯的广泛应用提供了有力支撑。该方法不仅实现了石墨烯纸的连续/高效/低成本/大规模制备，还可对石墨烯纸进行多尺度/图案化/不同结构的定制化制作，同时性能可调控的特点有效扩展了石墨烯纸的多功能应用。 目前，研发团队在实验室条件下已实现基于石墨烯纸的智能复合材料在自固化，全生命周期结构健康监测和功能结构层-阻燃/除冰方面的成功应用。同时基于其可调控的结构和性能，已开展其在传感、结构功能表面、超级电容器和生物抗菌方面的应用研究。该项目在智能传感，能源存储等领域受到行业多家企业的关注，后续将在智能复合材料一体化成型及结构健康监测、高灵敏性可穿戴器件集成以及高性能蓄电池复合板栅材料等方面开展交流合作。 该项目所制备的石墨烯纸应用非常广泛，能应用在在传感、储能、环境等方面。“原位激光诱导石墨烯”技术能满足储能领域、军用高强度结构、民用可穿戴器件等各领域的产业化需求。

该项目利用先进激光诱导石墨烯技术（Laser Induced Graphene, LIG）成功制备出无基质的大尺寸石墨烯纸，并可对其结构和性能进行精准调控，为石墨烯的广泛应用提供了有力支撑。该方法不仅实现了石墨烯纸的连续/高效/低成本/大规模制备，还可对石墨烯纸进行多尺度/图案化/不同结构的定制化制作，同时性能可调控的特点有效扩展了石墨烯纸的多功能应用。

组织工程支架是指能与组织活体细胞结合并能植入生物体内的材料，它是组织工程 化组织的最基本构架。聚羟基乙酸（PGA）和聚乳酸（PLA）等聚乳酸类材料是典型的合 成可降解聚合物。它的结构通式为[—OCH（R）CO—]，式中的 R 为 H 时是聚经羟乙酸， R 为 CH3 时是聚乳酸，由于乳酸和羟基乙酸都是三羧酸循环中间代谢物，且吸收和代谢 机理明确并具有可靠的生物安全性。作为组织工程支架材料，PLA，PGA 及其共聚物生物 材料不仅具有良好的生物相容性，生物可降解性和降解可调性，而且可以诱导某些基因 的上调转录。 本组织工程多孔支架材料的制备，通过将聚乳酸共聚物颗粒放在模具中热压成型， 然后在室温下将成型的聚乳酸共聚物放在高压 CO2 气体中机械饱和，所述高压 CO2 气体 的压力为 3.0-30.0MPA，同时从膨胀室上端的液体溶液进口喷入极性溶剂；在足够的机 械饱和时间之后，于 1~100 秒之内将气压迅速降低到大气压水平，所述聚乳酸共聚物中 的 CO2 气体的溶解度迅速下降，产生大量的 CO2 气腔，就形成了多孔泡沫结构，而形成 组织工程用三维支架。 目前，聚乳酸支架材料已被广泛的用于骨，软骨，血管，神经，皮肤等组织的支架 材料，并显示其良好的应用前景。

复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件（CPSD）源于军工科研项目，是一款集成在全三维数字化环境下的集工艺设计与仿真于一体的软件系统，解决复合材料零件铺层工艺设计模式改进、精细化水平和设计效率提升的问题。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件（CPSD）源于军工科研项目，是一款集成在全三维数字化环境下的集工艺设计与仿真于一体的软件系统，解决复合材料零件铺层工艺设计模式改进、精细化水平和设计效率提升的问题。该软件集复合材料零件的模具型面生成、铺层工艺设计、仿真分析、工艺验证及可制造性评价等功能于一体，具有高效铺层设计、高精度仿真和全过程三维数字化、可视化、知识化、集成化的特点，为实现复合材料零件的数字化设计制造一体化提供有力支撑。航天、航空、汽车、能源等行业大量采用复合材料零件，需要专业的基于三维模型的复合材料快速设计与制造软件，实现从经验的手工设计到全三维数字化设计的转变，从而提升复材零件的智能制造水平。