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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
教创赛专家报告荟萃⑤ | 北京大学教育学院刘云杉：拔尖创新人才培养的几点思考
拔尖创新人才培养需突破固有认知，聚焦天赋与努力的动态生成，从识别逻辑到环境构建，进一步探索学与习、教与育的特征。
高等教育博览会
2025-09-28
关于举办建设教育强国·高等教育改革发展论坛之平行论坛“拔尖创新人才培养机制改革”的通知
经教育部批准，中国高等教育学会决定在吉林省长春市举办“建设教育强国·高等教育改革发展论坛”（以下简称“论坛”）。论坛由1个主论坛和14个平行论坛组成，“拔尖创新人才培养机制改革”是平行论坛之一。
中国高等教育学会
2025-04-27
一种富硒蚯蚓连续培养的方法
本发明公开了农业生产技术领域的一种富硒蚯蚓连续培养的方法。包括如下步骤：将发酵牛粪和菌渣按质量比3:1混合均匀，加入亚硒酸钠水溶液、调节含水量、陈化，得到含硒基质；引入原代成蚓培养，分离出原代蚯蚓；继续培养子一代幼蚓，分离出子一代成蚓；继续培养子二代幼蚓，分离出子二代成蚓，即得连续培养三代的富硒蚯蚓。本发明采用低浓度硒培养蚯蚓，具有较好的硒富集效率，对蚯蚓产量和繁殖率基本无影响，硒含量随着蚯蚓代际繁衍而增高，采用冷冻干燥处理富硒蚯蚓可最大限度的保留蚯蚓活性成分。基质中菌渣的密度较小，保证了良好的透气性；发酵牛粪的比例较高，可消除菌渣分解时间长、短时间内不能被蚯蚓充分利用的影响。
中国农业大学
2021-04-11
动物细胞培养过程放大优化关键技术
本项目前期通过国家“863”计划、国家“创新药物与中药现代化”重大科技专项、“重 大新药创制”国家科技重大专项、国家科技支撑计划等科技项目的支持，针对动物细胞表达的 重组蛋白质药物、抗体药物以及病毒疫苗等重点产品的工业化生产过程，创新和集成动物细胞 产品稳定高效表达技术、适用于动物细胞大规模培养过程的高通量无血清培养基开发和组分优 化技术、生物反应器及培养过程放大与强化技术、培养过程在线检测与控制技术、细胞培养过 程代谢调控与高密度培养技术、产品分离纯化技术等关键技术，为我国重组蛋白质药物、抗体 药物、病毒疫苗等生物医药产业的形成和发展提供技术和人才支撑，并先后为上海、江苏、浙 江、北京等地的生物医药龙头企业提供了中试和产业化技术服务。
华东理工大学
2021-04-11
一种发酵培养桦褐孔菌的方法
本发明公开了一种发酵培养桦褐孔菌的方法。本发明发酵培养桦褐孔菌的方法是向桦褐孔菌的培养液中添加无菌的链格孢霉菌细胞壁碎片；所述链格孢霉菌细胞壁碎片是将链格孢霉菌菌丝体破碎后离心得到的。本发明通过向桦褐孔菌的发酵培养的发酵液中加入链格孢霉菌细胞壁碎片来培养桦褐孔菌，获得的桦褐孔菌胞内和胞外的酚类化合物的积累和抗氧化活性明显提高。本发明发酵培养桦褐孔菌的方法中链格孢霉菌细胞壁碎片用量少，制备方法简单，成本低廉，具有广泛的实用价值和经济价值
江苏师范大学
2021-04-11
富油微藻的驯化及规模化培养
自养型富油微藻具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物产量高的特点，是理想的生物质能源材料。利用藻类生物质生产液体燃料对缓解人类面临的粮食、能源、环境三大危机，有着巨大的潜力。本项目开发的富油舟形藻属硅藻类，是富油潜力藻种之一。对原始藻种驯化和筛选后，在不补充CO2的情况下，以自养方式培养藻细胞，干重可达3.66g/L，生长周期15天，油含量达到40%以上，达到了国际先进水平。现完成实验室3L规模的小试阶段，500L规模的中试培养正在进行中，10吨级规模的光生物反应器正在建设投产，可年产960kg的干藻粉。更大规模的光生物反应器正在筹备之中。富油小球藻是本实验室开发的第二个品种。以BG11为培养基，在100L光生物反应器中，优化后的藻细胞自养培养，干重可达5.5g/L培养基，总油脂含量可达藻细胞干重的50%左右，达到国内外先进水平。已达到500L的中试培养规模，10吨级规模的光生物反应器正在建设投产。以年产10 M gallons生物柴油的投资成本计，约10年即可完全收回投资成本。自养型微藻的无机盐占到总成本的60%以上。本项目已成功把沼气发酵和小球藻的培养两个体系进行偶联，即利用沼气发酵的沼液作为小球藻的培养基，同时把沼气中的CO2作为微藻培养的CO2来源。偶联后小球藻的各项指标和无机盐培养相近。这样既解决了微藻培养的培养基成本问题，又提高了沼气的纯度与质量，还减少了沼液的环境污染。已申请专利一项。
南京工业大学
2021-04-13