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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
移动开闭式光电复合水下湿插拔连接器
本发明公开了一种移动开闭式光电复合水下湿插拔连接器，包括插头部分和与之配合使用的插座部分；插头部分的主体为插头内腔，插头内腔的后部设置后端腹板并形成插头尾腔；插头内腔和插头尾腔中间贯穿设置插头光电插芯；插头内腔内充满绝缘油；插头内腔内部设置楔形的第一推杆，插头内腔前部设置前端腹板和中间支撑板，前端腹板和中间支撑板之间形成的空间设置第一上下移动件，中间开有通孔，通过移动件的运动来开启和闭合插芯连接的通路；插座部分与插头部分采用类似的结构形成接插通路；同时，插头部分和插座部分均设置压力平衡装置；本发明集成了光信号和电力传输，充分考虑了内外压力平衡，能够保证深水环境的可靠连接。
东南大学
2021-04-11
新型多层结构碳化硅光电导开关及其制备方法
（专利号：ZL 201310038265.6） 简介：本发明公开一种新型多层结构碳化硅光电导开关及其制备方法，属于宽禁带半导体技术领域。它包括衬底，所述的衬底由钒掺杂形成的半绝缘碳化硅晶片或本征碳化硅晶片构成，在所述衬底的硅面上有一层导电类型的第一掺杂层，掺杂类型为N型；所述衬底的碳面上有两层导电类型的掺杂层，从内到外依次为：第二掺杂层和第三掺杂层，所述的第二掺杂层掺杂类型为P型，所述第三掺杂层掺杂类型为N型；所述硅面一侧设置有开关的阳极
安徽工业大学
2021-01-12
精细电子陶瓷、光电陶瓷粉体及其应用技术
内容介绍： 采用软化学工艺合成了不同成分，不同配比的精细电子陶瓷、光电陶 瓷粉体，其粒度可控，成份可调，尺寸分布窄，粉体分散性好，可广泛 用于生产压电陶瓷、多层陶瓷电容器、新型光电透明陶瓷的原始粉料， 以及陶瓷换能器、滤波器、谐振器、电容器、变压器、存储器、声表面 波滤波器等方面，也可用于单晶生长原料和多元氧化物功能薄膜靶材， 及供高校、科研单位研究使用。
西北工业大学
2021-04-14
一种激光电磁脉冲复合焊接方法与设备
本发明公开了一种激光电磁脉冲复合焊接方法及设备。所述方 法可用于激光缝焊与激光点焊工艺，是在激光束作用到工件上进行激 光焊接的过程中，将脉冲强磁场施加到焊接区域，和焊接形成光致等 离子体、熔池流场、应力应变场发生相互作用，并完成焊接任务。设 备包括激光器、电磁脉冲发生器、数控系统、光学传输系统和激光电 磁脉冲复合加工头。复合加工头用于集成激光束和脉冲强磁场，调节 电磁转换装置和工件的间距；它安装在加工机床上。本发明可
华中科技大学
2021-04-14
一种多功能光电化学测试装置
本发明公开了一种多功能光电化学测试装置，包括化学池组件、 前密封盖组件和后密封盖组件，化学池组件包括化学池壳体、第一圆 孔、第二圆孔和化学池腔体，第一、二圆孔设置在化学池壳体侧壁上， 分别用来安装对电极和参比电极，化学池腔体盛放电解质；前密封盖 组件包括前密封盖和通光圆孔；后密封盖组件包括无孔密封盖和开孔 密封盖；在进行导电玻璃工作电极光电化学反应测试时，安装无孔密 封盖，前密封盖与化学池壳体间隙安放导电玻璃工作电极
华中科技大学
2021-04-14
光电催化有机污染物降解协同产氢
基于目前世界上亟需解决的环境污染和能源危机两大问题，开发一种同时净化环境与能源转化的装置将具有巨大的应用潜力。因此对于水体环境污染处理和清洁能源生产本课题组已开发出有效的技术——光电催化有机污染物降解协同产氢。开发了新型金属氧化物纳米管阵列异质结杂化光电催化体系,在电场诱导下，使光生电子与空穴分别于阴极和阳极氧化降解有机污染物与析氢，实现光电催化同步去污与制氢。通过增强纳米管阵列与基底相互作用，纳米管本体结晶度提高或单晶化，纳米管管壁表面形成异质结光催化杂化体系和导电碳基材料的修饰等途径，提高光生电子传输速率，促成电子与空穴有效分离，拓宽体系的光响应范围，提高光的吸收效率与量子效率。结合表征等手段及分析，阐明光电催化体系的构效关系，设计出高效、稳定的新型光电催化构筑应用于污水的资源化。通过两个反应过程的相互促进，不仅提高了光催化效率，而且符合变“废”为宝的绿色能源化学理念；构建了新型光催化反应器和高性能光电催化剂；发展了光电协同催化理论在同步去污-制氢反应中的应用。
上海理工大学
2023-05-09