项目成果/简介:近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队通过深入解析生物质微观结构，提出了一种利用生物质天然纳米结构的全新的生物质表面纳米化策略，基于这种策略构筑了一种可持续新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。该策略巧妙地利用了木屑等生物质中天然的纤维素纳米纤维，将其暴露在木屑颗粒表面，并使其互相交联从而构筑无需任何粘合剂的高性能人造木材。运用这种策略所制备的人造木材在各方向上具有相同的力学强度，且超越了实木材和传统人造板。这种新型人造木材自下而上的制备方式使其在尺寸上将不受限制，可以克服大块实木材料的稀缺性，大大拓宽了这类木质材料的应用范围。另外，其还表现出优异的阻燃性性和防水性。在这种高性能人造木材中，微米级木屑颗粒的暴露着大量的纳米尺度的纤维素纤维，这些纳米纤维通过离子键、氢键、范德华力以及物理纠缠等相互作用结合在一起，微米级的木屑颗粒也被这些互相缠绕的纳米纤维网络紧密地结合一起形成高强度的致密结构，而无需添加任何粘结剂。这种结构特征带来了高达170 MPa的各向同性抗弯强度和约10 GPa的弯曲模量，远超天然实木的力学强度。此外，新型人造木材还显示出优异的断裂韧性，极限抗压强度，硬度，抗冲击性，尺寸稳定性以及优于天然木材的阻燃性。作为一种全生物基的环保材料，新型人造木材不仅不含任何粘结剂，还具有远超树脂基材料和传统塑料的力学性能，因此具有非常广泛的应用前景。 此外，这种由纳米纤维构成的网络也为制备木基纳米复合材料提供了一种新途径。通过将碳纳米管（CNT）掺入木屑颗粒间的纳米网络当中，可以获得导电智能人造木材，因碳纳米管能够在其中形成连续的三维网络，因此其具有比传统聚合物/碳纳米管复合材料更好的导电网络和更高电导率。基于这种智能人造木材的高导电性，它可以实现传感、自发热以及电磁屏蔽等多种应用。这种智能人造木材表现出了出色的电磁屏蔽性能（X波段超过90 dB），可以满足精密电子仪器屏蔽标准的要求。这种智能人造木材还可以在1.75 V低电压下（约等于两节五号电池的电压）实现自发热，可在5分钟内升至60摄氏度，这种在低电压下即可自发热木材可有效地确保自加热设备的安全性，同时减少能耗。 这项研究提出了一种生物质颗粒表面纳米化方法和策略，可用于构筑全生物质，不含任何粘结剂，具有优异的力学性能，可复合的新型人造木材。同时，这种全新的生物质表面纳米化策略也可以扩展到其他生物质（例如，树叶、稻草和秸秆等），并可以实现多功能化，有望用于制造一系列绿色全生物质的可持续结构材料，将进一步推动人造板行业向绿色、环保和低碳方向发展。

近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队成功研制出一种新型纳米纤维素仿生结构材料（英文简称CNFP），相关论文发表在国际期刊《科学·进展》上。这种新材料轻、强、韧、尺寸稳定，综合性能突出，将在轻量化抗冲击防护和缓冲材料、空间材料、精密仪器结构件等领域具有广阔应用前景。据介绍，这种天然纳米纤维素高性能结构材料的密度非常低，仅为钢的1/6、铝合金的一半，其单位密度下强度、单位密度下韧性均超过传统合金材料、陶瓷和工程塑料，有望替代现有的工程塑料。同时，该材料还具有极高尺度稳定性，热膨胀系数极低，远优于传统合金材料和工程塑料，即使在受到剧烈热冲击条件下，力学性能与尺寸依然高度稳定。此外，该材料还具有极高的抗冲击性能、高损伤容限以及能量吸收性能。

利用微针技术递送药物至局部组织，是一种微创、无痛、便利的治疗新模式，随着微针设计与构建的发展与创新，其中负载内容物逐渐丰富，从单一的药物到具有功能的亚单位和亚结构，再到多种多样的生物活体。目前现有的研发较为热门的递送药物微针有实心微针、空心微针、包衣微针，但大部分都存在如下问题：1、断针等安全性问题；2、给药不准确，无法准确做到剂量的精准控制；3、暴露的微孔道有感染风险；4、需要操作者有一定的医学背景。 大多数微针贴片的基底层附着在皮肤上，可能会被汗水或环境液体浸湿而增加感染风险，并且在刮擦过程中容易导致微针脱落。而且常规微针贴片无法自发完成数据信息存储（需要信息反复利用电子设备存储和读取），难以提高工作效率，并可能导致信息误差，误导医患。因此，开发具备高效药物递送和便于数据储存与访问的新策略具有重要意义。 本成果研发了一种仿生智能微针平台（MILD），独有的仿生蘑菇形态针头可实现针尖简易分离、注射点长效标记、药物轻便递送以及药物智能响应。利用该平台，本团队以新冠疫苗为例，已完成动物试验阶段，取得了理想的试验数据，科研成果已在ACS Nano发表，学术媒体广泛报道。 疫苗接种效果与皮下注射相当，抗体浓度≥50AU/ml，标记时间≥28天。

本发明公开了一种两栖仿生龟机器人，它具有四条相同结构的腿模块单元，十六个独立可控关节通过冗余驱动可同时实现陆地及水中运动，具有很强的环境适应性。陆地运动步态以髋关节、俯仰关节和膝关节为驱动关节，旋转关节冗余；水下运动步态则以髋关节、俯仰关节和旋转关节为驱动关节，膝关节冗余。机器人还配备浮力调节系统，能够自由控制整机在水中的上浮下潜。机器人系统的动力系统和控制系统放置在机身密封舱内进行保护，关键部件的防水密封则采用浸油密封与接缝处涂抹密封胶的方法。本发明具有运动形式丰富，承载能力强、关节回转角度大，机

本发明提供了一种多用途仿生螃蟹机器人，包括顶部模块、底板模块、腿部模块、右侧钳模块、左侧钳模块、双目视觉模块，通过上述模块的组合设计，组成一套仿生螃蟹式的具有多用途的机器人，特点在于顶部模块能完成顶部重物的适应性角度顶起，且能进行圆周方向的锯切；腿部模块能适应较多的地形，实现全方位行走；右侧钳与左侧钳的单独或配合，能完成多种任务，满足一些特殊需要的场合的要求；双目视觉模块能够单独或协作的完成对周围全方位的观察，指导机器人的使用作业情况；采用液压作为动力，动力强劲，简单可靠。

液体玻璃化转变过程中的动力学行为一直是物理、化学、生物、和材料科学等诸多领域的热点研究问题之一，这不仅归结于玻璃材料在工程应用方面的潜在价值，还在于玻璃转变过程涉及很窄温度区间其动力学多达数十量级的极速变缓这一挑战性的基础科学难题。正如2003年诺贝尔物理学奖得主Sir Anthony Leggett在一次演讲中所提到的那样：“Glass: The Cinderella Problem of Condensed-matter Physics”。玻璃形成液体具有诸多简单液体所不具备的动力学特征，如动力学非e指数弛豫行为这一玻璃液体的典型特征之一。目前为止，无序非晶体系的研究还没有很好的理论框架和范式来理解和描述玻璃形成液体和玻璃态物质中的诸多异常行为，特别是在过冷液体淬火过程中，随着温度的降低系统的时空关联函数会从拉伸e指数衰减（stretched exponential decay）行为逐步转变为压缩e指数衰减（compressed exponentials）。玻璃态中后一种形式的衰减常常被认为与体系内部的内应力释放有关，但其微观机制确有待于进一步的考察。如图所示，在不同的波矢q所定义的空间尺度内，具有不同局域连接度的粒子表现出特异的输运性质。这些奇异的输运行为都可以跟某种特定的原子结构直接关联，它们本身特征的动力学与它们周围的介质相互作用、相互影响，造就了其特殊的输运方式。（tau~1/q2: normal diffusion; tau~1/q: ballistic-like motion.） 徐莉梅课题组以典型金属玻璃形成液体（Cu50Zr50）为模型体系，发现压缩e指数衰减的弛豫方式在降温过程中的玻璃形成液体中已经存在；而且，拉伸和压缩e指数衰减所对应的两种动力学弛豫模式在玻璃转变温度以上可以共存，并可跟某些特定的原子结构进行直接关联。这一研究表明过冷液体中原子的动力学异常输运方式与多空间尺度和具有非局域性质的结构序参量直接相关，从而建立了结构与复杂液体的动力学行为的关联，为研究金属玻璃所展现出的优良力学性质提供了新的思路和认识角度。

本实用新型属于机械工程密封技术领域，特别适用于磁性液体密封。 大多数磁性液体密封装置采用强磁铁铷铁硼为磁源，在实际安装中经常发生磁性液体密封装置吸附在设备导磁轴上的情况，密封极靴的极齿宽度很小，大多数在 0.2~0.5mm 之间，因此极齿在装配过程中经常损坏，致使密封件的耐压能力下降，甚至失效。 本实用新型所要解决的技术问题是，现有磁性液体密封的极齿在装配过程中经常损坏，致使密封件的耐压能力下降，甚至失效，因此，提供一种具有导向结构的磁性液体密封装置。 本实用新型的技术方案：在现有密封结构的基础上，在左端的轴承和极靴之间，安装一个非磁性导向环，并且非磁性导向环与轴的间隙等于极靴的极齿与轴的间隙。这样在安装时，非磁性导向环能保护极齿，密封不致于发生破坏，保证了密封效果。 具有导向结构的磁性液体密封装置包括：套、轴承、导向环、橡胶密封圈、永磁铁、极靴、磁性液体、螺钉、调节垫片、法兰盘。安装时先将橡胶密封圈嵌入极靴中，然后依次将轴承、导向环、嵌完橡胶密封圈的极靴和永磁铁安装到套的内凸台右侧，将磁性液体均匀地注入极靴的极齿之间，装入另一极靴，再向此极靴的极齿之间注入磁性液体，装上另一个轴承。最后，安装上调节垫片和法兰盘，用螺钉固定，将以上零件压紧。磁性液体在磁场的作用下吸附在极靴的极齿间隙中，形成可靠密封。 本实用新型的有益效果是，采用导向环的磁性液体密封，泄漏率低于 10-11pal·m3/s，使用寿命长，至少十年，而且装配方法简单。

利用一束高强能量的飞秒中红外光激发反应体系里催化剂的一个振动，然后用另外一束超宽频的飞秒光探测这个振动的激发对反应物上所有振动频率的影响。通过扫描激发频率，催化剂上的任意振动激发对反应物的振动频率的影响就被直接测量下来。利用简单的物理原理，这种振动的相关性可被定量地转换成化学键与化学键之间的夹角，进而转换成催化剂与反应物结合成的反应中间体的三维结构。

本实用新型属于机械工程密封技术领域，特别适用于磁性液体密封。 大多数磁性液体密封装置采用强磁铁铷铁硼为磁源，在实际安装中经常发生磁性液体密封装置吸附在设备导磁轴上的情况，密封极靴的极齿宽度很小，大多数在0.2~0.5 mm之间，因此极齿在装配过程中经常损坏，致使密封件的耐压能力下降，甚至失效。 本实用新型所要解决的技术问题是，现有磁性液体密封的极齿在装配过程中经常损坏，致使密封件的耐压能力下降，甚至失效，因此，提供一种具有导向结构的磁性液体密封装置。 本实用新型的技术方案：在现有密封结构的基础上，在左端的轴承和极靴之间，安装一个非磁性导向环，并且非磁性导向环与轴的间隙等于极靴的极齿与轴的间隙。这样在安装时，非磁性导向环能保护极齿，密封不致于发生破坏，保证了密封效果。 具有导向结构的磁性液体密封装置包括：套、轴承、导向环、橡胶密封圈、永磁铁、极靴、磁性液体、螺钉、调节垫片、法兰盘。安装时先将橡胶密封圈嵌入极靴中，然后依次将轴承、导向环、嵌完橡胶密封圈的极靴和永磁铁安装到套的内凸台右侧，将磁性液体均匀地注入极靴的极齿之间，装入另一极靴，再向此极靴的极齿之间注入磁性液体，装上另一个轴承。最后，安装上调节垫片和法兰盘，用螺钉固定，将以上零件压紧。磁性液体在磁场的作用下吸附在极靴的极齿间隙中，形成可靠密封。本实用新型的有益效果是，采用导向环的磁性液体密封，泄漏率低于10-11pal·m3/s，使用寿命长，至少十年，而且装配方法简单。

本实用新型公开了一种液体燃料喷雾扩散燃烧特性研究系统。包括定容燃烧弹弹体、进气系统、排气系统、点火模块、加热模块、高压共轨系统、数据采集模块、纹影成像系统、激光诊断系统、电控单元。本实用新型可以研究不同初始压力和温度下，不同液体燃料的喷雾扩散燃烧特性。实验时，利用点火模块将预先充入在定容燃烧弹内的预混可燃气体点燃，在定容弹内产生高温高压的环境以模拟柴油机压缩上止点附近缸内高温、高压的环境，在定容弹压力下降到设定值时，控制单元控制喷油器将高压燃油喷入定容弹内，燃油在定容燃烧弹内迅速雾化并被压燃，利用纹影成像系统同步记录燃油压燃燃烧火焰传播过程，结合激光诊断技术研究不同液体燃料的喷雾扩散燃烧特性。