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中国科大研制一种可替代塑料的仿生可持续结构材料
项目成果/简介:塑料制品给现代生活带来极大便利的同时，也正造成严重的环境问题。大多数塑料来自于石油产品，由于其极端的稳定性，废弃后在环境中长时间也难以降解，最终造成持续性的环境污染问题。研发一系列可持续的高性能结构材料，以部分替代石油基塑料，是该问题最有希望的解决方案之一。现有的生物基可持续结构材料都受到机械性能较差或制造过程的过于繁琐的限制，这些因素从成本和生产规模上制约了这类材料的应用。因此，引入先进的仿生结构设计来制造新型的可持续高性能结构材料将可以极大地提高这类材料的性能，拓宽其应用范围，加速可持续材料替代不可降解塑料的进程。近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队将仿生结构设计理念运用于高性能生物基结构材料的研制，发展了一种被称为“定向变形组装”的新型材料制造方法，实现了具有仿生结构的高性能可持续材料的规模化制备。通过这种定向变形组装方法，团队成功地将纤维素纳米纤维（CNF）和二氧化钛包覆的云母片（TiO2-Mica）复合制备了具有仿生结构的高性能可持续结构材料。所获得的结构材料具有比石油基塑料更好的机械和热性能，有望成为石油基塑料的替代品。该工艺过程宜于放大，产品具有良好的可加工性和丰富多变的色彩和光泽，使其可以作为一种更加美观和耐用的结构材料有望替代塑料。 该材料具有仿珍珠母的结构设计，这种仿生设计有效地改善了材料的力学性能。珍珠母所具有的砖-泥结构，使其可以基于普通的天然物质构筑高性能的材料，并兼具高强度和高韧性的优良特性。研究人员通过多尺度的仿生结构设计和表面化学调控，成功构筑了这种兼具高强韧特点的天然生物基可持续结构材料。二氧化钛包覆的云母片作为仿生结构中的砖块，一方面为结构材料提供了远高于工程塑料的强度，另一方面，还通过裂纹偏转等仿生结构原理，大幅提高了材料的韧性和抗裂纹扩展性能，为该材料作为一种新兴的可持续材料替代现有的不可降解塑料打下了坚实的基础。
中国科学技术大学
2021-04-11
金属卟啉仿生催化氧化合成含氧有机化学品
含氧有机产品如己内酯、环氧环己烷均是重要的有机合成中间体。己内酯主要用于合成聚己内酯和与 其它酯类共聚或共混改性，其中聚己内酯具有独特的生物相容性、降解性以及良好的渗透性，在环保和医 用材料方面具有广泛的应用。环氧环己烷开环反应可制备大量中间体，是合成盐酸苯海索、农药三环锡、 克螨特、1,2-环己二醇、聚碳酸酯等的重要原料，广泛应用于医药、农药、固化剂、增塑剂等领域。由于 己内酯和环氧环己烷的合成存在生产的安全性和产品的稳定性等方面的难题，因此其合成技术难度大，目 前只有美、英、日等国的很少几家公司在生产，而我国主要依靠进口。 仿生催化氧化技术就是模拟血红素的活性中心结构，通过设计合成与酶结构相似的化合物，模拟与酶 催化反应相似的反应历程，实现温和条件下的催化氧化过程。本技术以氧气为氧化剂，以类酶结构的化合 物为催化剂，实现在温和条件下环己酮、环己烯高选择性氧化制得己内酯和环氧环己烷的仿生催化工艺。 本技术成果已申请国家发明专利，是我国拥有自主知识产权的制备己内酯和环氧环己烷新工艺，目前正处 在中试阶段。本技术成果填补了目前氧气氧化环己酮、环己烯制备己内酯和环氧环己烷的国内外技术空白。
中山大学
2021-04-10
一种仿生微孔表面泡沫金属填充太阳能真空集热管
本发明公开了一种仿生微孔表面泡沫金属填充太阳能真空集热管，该真空集热管嵌套有玻璃外管(1)和仿生微孔表面金属内管(2)，玻璃外管(1)上端开口，且对接有合金短管(6)；仿生微孔表面金属内管(2)上端开口，且沿其开口端的外表面固定连接有金属环形盖(5)，所述的金属环形盖(5)外延与合金短管(6)固定连接，在真空集热管嵌套有玻璃外管(1)与仿生微孔表面金属内管(2)之间形成真空；在仿生微孔表面金属内管(2)管壁的外侧涂覆选择性吸收涂层(3)，在仿生微孔表面金属内管(2)内部插入泡沫金属填充体(4)。该真空集热管提高太阳能利用率、承压效果好，可增强内部换热降低热损失，有效提高太阳能热水器效率。
东南大学
2021-04-11
气动人工肌肉在仿生机器人中的应用技术（技术）
成果简介：气动人工肌肉驱动器具有较强的柔性及仿生性，其高功率/质量 比的特点使之在仿人机器人技术领域中具有无可比拟的优势。对气动人工肌 肉的静、动态特性深入进行了建模与实验研究，进行了气动人工肌肉驱动的关节特性分析及位置控制研究。分别研制出气动人工肌肉驱动的仿人灵巧手，以及十四自由度双臂机器人，通过简单的材料制作出性能优异的气动人 工肌肉，辅之模糊自适应控制、协调控制等高精度气动伺服控制技术，实现 了灵巧手基于数据手套的主从抓持操作、机械臂自动驾驶方向盘等动
北京理工大学
2021-04-14
陈温福院士团队孟军教授课题组在生物炭-微生物协同治理抗生素污染方面取得新进展
陈温福院士团队孟军教授课题组在生物炭-微生物协同治理抗生素污染方面取得新进展
沈阳农业大学
2025-05-21
基于人类动力学的城市交通拥堵建模技术研究
该项成果应用于诸如机动车跟驰、换道和并道的交通仿真模型，目前随着交通管理以及新的交通信息感知技术的发展，交通检测器布设不断增加，交通基础数据规模急剧加大，交通大数据时代已经到来，在这样大数据的时代的背景下，运用新技术手段构建道路交通仿真技术体系，将是我国智能交通发展的一个重要的方向。 项目首先是研究人类行为模式与交通拥堵的关系。其次，建立城市交通网络的数学模型结合人类行为规律和人口分布模型最终建立城市交通拥堵模型。最后，构建基于人类动力学的城市交通仿真平台。交通仿真平台包含交通地图编辑工具和分布式微观交通仿真系统两部分组成，硬件设备要求1台数据库服务器运行交通仿真数据库；1台台式机运行交通仿真平台总控端系统；若干台台式机运行仿真端仿真系统。 运行仿真平台总控端系统的1台机器安置在监控中心；运行仿真平台仿真端系统的若干台机器安置在计算中心；运行仿真数据库服务器的1台机器安置在数据中心。 展示内容如下： 微观交通仿真平台由地图编辑工具、总控端系统和仿真端系统组成； 使用地图编辑工具绘制仿真交通地图，导入总控端系统； 由总控端系统创建仿真任务，并且发送至已经上线的仿真端设备，总控端开始仿真任务，命令发送至仿真端，仿真端推进仿真计算，总控端能够对仿真端的仿真进行控制。能够完成暂停、恢复、停止等操作； 仿真端将每一仿真步计算的数据保存到仿真数据库中； 总控端可以利用仿真数据库中的数据进行交通状况分析。
电子科技大学
2021-04-10
基于人类动力学的城市交通拥堵建模技术研究
该项成果应用于诸如机动车跟驰、换道和并道的交通仿真模型，目前随着交通管理以及新的交通信息感知技术的发展，交通检测器布设不断增加，交通基础数据规模急剧加大，交通大数据时代已经到来，在这样大数据的时代的背景下，运用新技术手段构建道路交通仿真技术体系，将是我国智能交通发展的一个重要的方向。项目首先是研究人类行为模式与交通拥堵的关系。其次，建立城市交通网络的数学模型结合人类行为规律和人口分布模型最终建立城市交通拥堵模型。最后，构建基于人类动力学的城市交通仿真平台。交通仿真平台包含交通地图编辑工具和分布式微观交通仿真系统两部分组成，硬件设备要求1台数据库服务器运行交通仿真数据库；1台台式机运行交通仿真平台总控端系统；若干台台式机运行仿真端仿真系统。
电子科技大学
2021-04-10
天津地区人工冻土物理力学性能分析及应用技术
1.首次得出了天津市区不同土层的人工冻土的力学特性指标、变形特性指标和热物理特性指标及其变化规律；2.分析研究了人工冻结过程中温度场发展规律，给出了冻土墙设计厚度所需的平均冻结温度及时间；3.依据天津地区的工程地质和水文地质特点，确定了天津地区人工冻土设计计算方法。
天津城建大学
2021-04-11
地下金属矿连续开采及散体动力学应用技术
该课题是针对地下金属矿因回采间柱而造成大量资源损失这一问题而形成的阶段回采工作面连续推进的实用技术，并围绕连续开采工艺中出矿效率低这一技术难题深入研究了散体动力学基础理论。该技术的最大特点是变传统的二步骤开采为一步骤，可实现井下采矿作业的合理集中，提高回采强度和井下工人劳动生产率。在采矿新工艺方面，试验成功了侧向挤压斜面连续推进振动出矿崩落法以及阶段空场嗣后充填连续采矿法；进行了高浓度全尾砂胶结充填研究，创新了充填料浆贮存、制备与输送等相关的设施与设备，在深井充填水力学方面有独到的见解，缓解了深井充填管道磨损程度；长期从事金属矿地压综合治理研究，在微震监测与岩爆预报、回采地压控制、大面积空区失稳安全分析等方面有所建树；在新型硬岩支护方式进行过有益的探索，研制了水压支柱并应用于缓倾斜薄矿脉分条连续开采中；大力推广连续出矿技术，成功研制了复合型金属橡胶弹性系统的新型振动出矿、运矿设备。该课题在国家 “九五”重点科技攻关计划和国家自然科学基金资助下，在该技术的研究与应用开发方面进行了深入系统的研究工作，创造了一系列具有自主知识产权的新工艺、新设备，拥有 2 项国家发明专利。研究成果经专家鉴定，整体技术具国际先进水平，于 2005年荣获国家科技进步二等奖，并出版了由国家科学技术学术著作出版基金资助的专著《散体动力学理论及其应用》。
北京科技大学
2021-04-13
旋转机械轴承转子系统摩擦学动力学设计
提出了复杂摩擦学，动力学系统的系统工程新思想，并用于旋转机械的轴承――转子系统摩擦学、动力学设计，这与传统的摩擦学分别对各摩擦副独立的进行设计有较大区别。在理论分析及计算软件方面：在研究所历年工作的基础上进行全面整理、扩充，使其界面友好，并适用于系统设计。把用于个别目的的单个程序集成起来，嵌入了优化和某些简化的非线性分析环节，集成规模在国内处于领先地位；开发了迷宫密封气流激振计算程序，并用于实际机组计算，这种运算在国内处于领先地位；在实验研究方面：改进了轴承及转子试验台结构的测
西安交通大学
2021-01-12