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一种新型纳米纤维素仿生结构材料
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。
中国科学技术大学
2021-04-11
喉软骨模型（带数字标识）
XM-520E喉软骨模型（带数字标识）
XM-520E喉软骨模型（带数字标识）由舌骨和甲状软骨、杓状软骨（成对）会厌软骨和环状软骨组成，舌骨位于喉的上方，主要显示舌骨体、大角和小角；甲状软骨显示甲状软骨的左右板、喉结、上切迹、上角和下角的形态毗邻；环状软骨主要显示环状软骨的形态、环状软骨环和环状软骨弓；会厌软骨主要显示会厌软骨的形态、会厌软骨茎；杓状软骨主要显示杓状软骨的外形、声带突和肌突。
尺寸：自然大，15×15×24.5cm
材质：PVC材料
上海欣曼科教设备有限公司
2021-08-23
人工关节软骨材料——半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体
北京科技大学材料科学与工程学院生物医用材料研究室研制开发的半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体是一种新型医用生物材料，可用于人关节软骨的修复或替代。本项目成果属国内外首创，其应用和推广不但会产生100万元／年的经济效益，而且能带来巨大的社会效益。利用反复冷冻－融化法可将聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，缩写PVA）水溶液凝胶化而制成聚乙烯醇水凝胶弹性体（PVA hydrogel elastomers, 缩写PVAHE），由于其PVA结晶度为50％－60％，因此又称为半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体。1998年以来，这种人工关节软骨材料通过三次动物实验（共19个月）表明生物相容性很好，植入材料（PVAHE）周围组织未产生任何炎性反应和退变。2000年6月至2001年10月曾在中国药品生物制品检定所动物实验室进行PVAHE生物学评价并通过产品注册检测。目前，已达到临床应用的水平。从1996年以来，本项目的研究和研制开发工作是在北京市自然科学基金（3962006）、国家自然科学基金（59775038）和北京市科技项目合同（954020400）资助下历时5年完成的。多年实验室试验和动物试验表明，半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体是一种很有产业化前景的医用表面修复材料，它具有以下特点：（1）润滑性能良好（摩擦系数0.05，磨损系数小于10-7mm3/Nm）;（2）充分的吸震能力（含水率70％－80％，多微孔）；（3）很好的生物相客性；（4）弹性大，强度高（压缩模量14MPa，压缩强度4MPa）；（5）能与宿主骨（软骨下骨）牢固连接（界面剪切强度1MPa）。 半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体的结构和性能非常接近于人关节软骨，其主要用途是在矫形外科手术中用于修复或替代关节软骨。典型产品为厚度2~3mm的平板状水凝胶弹性体（白色、不透明、触感类似于橡胶）。
北京科技大学
2021-04-11
仿生催化氧化技术
以酶类结构的金属卟啉为催化剂，模仿生物氧化历程，突破温和条件下高效、专一活化氧气的技术难 题，实现高附加值含氧有机化物的合成，并致力于实现该技术的工业应用，填补国内外技术空白，从本质 上解决化工领域氧化过程的安全隐患。
中山大学
2021-04-10
鲨鱼/鲑鱼硫酸软骨素
鲨鱼软骨素是从鱼翅骨中提取，具有硫酸基的N-乙酰氨基半乳糖和葡萄糖醛酸构成双糖结构的粘多糖，由于硫酸基团在半乳糖的第6位C上，所以称为CSC。鲑鱼软骨素，含有CSA和CSC双结构，是由D-普糖醛酸与2-乙酰氨基-2-脱氧-硫酸-D-半乳糖组成。
临沂欣宇辉生物科技有限公司
2021-08-30
中国科大研制一种可替代塑料的仿生可持续结构材料
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
2021-02-01
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
仿生飞行机器人
南京工程学院
2021-04-13
腕关节驱动仿生假手
本项目设计了一种特殊多连杆机构，能通过腕关节屈伸产生的自身力源，来实现简单抓取动作的仿人型截肢者用假手。该假手可以用于掌部截肢者，在外观、结构、运动功能等方面进行了仿人化设计，目的是提供一种接近人体手指正常运动功能的佩戴式机械仿真手指装置。它不但具备了人体手指的屈伸运动功能，而且还具备了抓握、拿捏功能，其装置小巧，外形接近人体手指大小，适合佩戴在残缺了的手上。
上海理工大学
2021-04-13
智能仿生机器鼠
模仿动物的仿生机器人为人类探索生命规律、解决相关科学问题提供了新方法和途径，在管道检测、地形侦察、家庭服务及教育等方面具备广阔的应用前景，已被列为各经济大国国家发展战略的重要研究方向之一。现有仿生机器人研究取得长足进步，但是在微小尺度内实现多模态运动、多传感器集成等方面存在诸多挑战。鼠类兼具体型小巧、姿态多样、适应性强、社交复杂，为仿生机器人研究提供了很好的创新思路。本课题组以鼠类作为仿生对象，突破了微小型仿生机器人多关节灵巧设计与系统集成关键技术，研制成功了集成度高、运动协调能力强的仿生机器鼠，机器鼠具有以下基本特点：
1）在形态及尺寸（188×55×75 mm3）上十分接近真实鼠，拥有类似真实鼠的运动特征，具备12个主动自由度，采用腿足结构，基于行走、小跑、双足跳跃等步态控制，可以适应多种复杂地形，实现从屈膝到站立、直行、扭转、匍匐前进等多种仿生运动模拟；
2）通过融合多种材料（硅胶、ABS树脂）及现代加工方法（线切割、激光加工、MEMS）优化机构设计，高度集成了控制、驱动、无线通讯、感知等模块，实现了系统设计的高度集成化、小型化、轻量化，所有模块加在一块总重量不超过250克；
4）结合视触觉传感系统，研制出了rat-brain控制系统，利用AI技术可识别当下环境中的物体，感知触碰物体表面的粗糙度及纹理特征，以及即时定位与地图重建。利用无线通信技术，在保证控制实时性的同时，可通过多机器鼠集群控制实现大规模在线任务规划。
北京理工大学
2023-05-09