纳米碳材料在人类的生产生活中正显示出越来越多的重要作用，具有广阔的市场空间。碳纳米材料生产由于成本高及部分技术上的瓶颈制约了大规模生产，市场拓展减缓。四川大学研发团队经过十余年的研究和开发，采取研发创新的高新技术，可高效低成本地生产高附加值碳纳米材料（纳米碳管，纳米碳纤维）。 新技术的指标主要有催化剂性能指标和碳纳米管纯度指标。碳纳米管 CVD 制备过程中催化剂的性能将直接影响所生产的碳纳米管的性能。碳纳米管的技术指标主要有反应温度、制备 CNTs 单位质量产量、及原料固碳率等。本技术中催化剂反应温度低于800 ℃, 催化剂的产碳能力可达CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料单程固碳率为 15%-50%；纳米碳材料纯度高，在85%-98%。碳纳米管的纯度高，制备的碳纳米管纯度超过85%；有的达到 98%。此技术路线可行，实验室小试阶段已完成。 碳纳米管、碳纤维是近十年飞速发展的新型纳米材料，具有很大的商业价值和用途，附加值高。碳纳米管可以作为模具制备出最细的纳米尺度的导线，或者全新的一维材料，在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。制备的微型导线可以置于硅芯片上，用来生产更加复杂的电路。利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高，不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高，抗冲击性能好。碳纳米管和金属形成金属基复合材料；这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强。

成果内容： 本成果取得3项发明专利。除湿材料技术于2019年2月在海南省万宁市进行了性能测试。试验结果表明：在阳光充足的情况下，除湿和再生的转化率可以达到98%左右，能够满足除湿材料再生的要求。 成果优势：该技术可用于潮湿环境下电力电气设施、工业生产、国防建设、仪器仪表、日常生活等的除湿，有太阳条件下可实现太阳能再生和循环利用等。具有很大的应用前景。 成果成熟度：小试阶段 转化方式：技术入股、合作推广、技术转让 成果知识产权情况 专利号 专利名称 专利状态 ZL201711397996.4 一种连续化学反应法蓄热放热系统 授权 ZL201310274286.8 一种膨胀石墨复合蓄热材料及其制备方法和应用 授权 ZL201310274316.5 膨胀石墨复合蓄热材料及其制备方法和应用 授权 图1 除湿材料的DTA-TG 热分析图 图2除湿材料的吸潮量随时间变化曲线 图3 不同再生温度下除湿材料的再生量随时间变化曲线

成果描述：本项目为国家863计划项目的科技成果之一。经过长达10年的研究，已经取得了突破性进展，形成了系列具有自主知识产权的成套生产技术，《脱细胞真皮基质材料的制备方法》获得国家发明专利。 本项目产品以猪皮为原料，通过一系列物理、化学和生化的方法精制而成，优于传统意义上的脱细胞真皮基质材料。 本项目产品具有诸多优点：具有疏松的多孔三维网状结构；物理机械性能良好；具有良好的可控降解性；易于成型加工和临床赋型；抗原性较弱。本项目产品在生物医学材料领域的应用十分广泛。可用于组织工程支架材料，已应用于深度烧(创)伤修复、鼻中隔缺损的重建、鼓膜穿孔的修复、硬脑膜修补、萎缩牙龈的组织填充、膀胱或尿道修补、眼睑重建、巩膜替代等。市场前景分析：1.应用领域：（1）组织工程支架材料；（2）体表创伤修复材料；（3）生物填充材料；（4）整形美容材料；（5）体内组织修补材料。 2.市场需求分析：调查表明，本项目产品具有国内及国外销售的广阔市场前景：（1）国内市场：年需求量30万m2，潜在市场年需求量10-15m2；（2）国外市场：国内市场的需求量仅占国际市场的12％左右，因此，国外市场的年需求量大约为250万m2以上。 可见，本项目具有很大的发展空间和潜力。与同类成果相比的优势分析：按照年产10000平方米项目产品计算，按每平方米10000元计，年创销售收入1亿元，扣除生产成本及销售费用6000万元，则年利税可达4000万元。其中，综合税金1200万元，纯利润2800万元。 项目资金利税率114.29%。 项目资金利润率80%。 新建工厂，建设期按一年计，投资回收期为3.5年（含建设期）。 国际领先。

自美国 2011 年实施材料基因组计划（Materials Genome Initiative，MGI），现已成为全球材料创新研发的强大助推剂，将高通量实验、材料数据和高通量计算三要素有机结合，加速材料创新性研发并降低成本。MGI 将成分-工艺-组织-性能的关联集成化、跨尺度分析，将材料的研发由传统经验式提升到科学设计。高通量材料计算和数据挖掘技术是材料基因工程的重要组成部分，通过材料的高通量热力学/动力学计算、高通量相场模拟、数据挖掘和性能预测，实现材料合金成分、制备工艺、微观组织结构和宏观力学性能的调控及优化，为新材料的开发设计提供指导，实现产品全制备周期的数字化、智能化管理，提高产品质量稳定性、降低产品研发周期和成本、提升企业的核心竞争力。

成果简介：这种纳米润滑材料的使用方法与普通润滑油一样，不仅解决降低摩擦的要求，而且在机器与设备的额定工作制度中修复被摩损的表面，并具备如下卓越的优点：将摩擦系数降低到f=0.0031-0.0073；在摩擦表面微区域形成“玻璃-陶瓷-金属”型薄膜，使表面层硬化到微硬度690-720HvConst；冲击强度大于50kgf/mm2；恢复零件的几何尺度，消除间隙和减少摩擦表面之间的缝隙到最适宜尺度；不用拆卸就可以完成机器设备针对磨损所需要的维护与修理工作；使用该技术可以显著地提升机器与设备的经济指标；降低

项目成果/简介:成果内容： 本成果取得3项发明专利。除湿材料技术于2019年2月在海南省万宁市进行了性能测试。试验结果表明：在阳光充足的情况下，除湿和再生的转化率可以达到98%左右，能够满足除湿材料再生的要求。成果优势：该技术可用于潮湿环境下电力电气设施、工业生产

传统轻质夹层结构材料，如蜂窝夹层结构，制造过程复杂，质量难以控制，特别是在使用过程中经常会开胶、脱粘，甚至会引起芯子塌陷、面板凹陷、皱褶失稳，耐久性较差。本项目所研发的新型轻质夹层结构可克服传统夹层结构材料的上述不足，包括多层间隔连体织物复合材料和Z向纤维增强的泡沫夹层结构。 多层间隔连体编织物是一种层与层之间由连续纤维芯柱相接而成一体呈空芯结构的编织物，可以单独增强制成空芯连体结构轻质复合材料，也可以在纤维芯柱间填充泡沫材料，制成新型多夹层结构复合材料，具有优异的整体性和耐久性，根据填充的泡沫种类，还可具备阻燃、隔音等功能特性。 Z向纤维增强的泡沫夹层结构复合材料包括Z-pin增强的X-Cor泡沫夹层结构和缝纫轻体材料夹层结构两种。该结构有效改善了夹层结构的平压强度与剪切性能，用于结构复合材料有明显优势，为结构轻量化和低成本化提供了新的思路和解决途径。 北航针多层间隔连体编织物复合材料和Z向纤维增强的泡沫夹层结构进行了大量研究工作，掌握了制造设备、成型工艺、性能评价等方面的全套技术，开发的夹层结构无面芯剥离问题，综合性能优异、可设计性强，在很大层面上可以替代目前的蜂窝夹层结构与泡沫夹层结构复合材料，具有十分广泛的应用前景，已用于建筑、化工、交通、船舶、风能等领域。

目前的牙齿缺失均采用人工材料赝复体修复，存在着生理功能恢复有限、使用寿命短、损伤正常组织等缺陷，缺乏真正生理意义的修复。种植体修复缺失牙是目前治疗牙缺失的热点和重点，但种植体与牙周组织只能实现骨性结合，无法获得新生的牙周膜等缺点。如何有效地在目前的修复方法基础上，获得新生的牙骨质、牙周膜和牙槽骨，是治疗牙缺失的关键。本项目的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种生物牙根支架材料的构建方法。牙本质作为一种生物材料，由于其本身具有一定的机械强度，可以作为一种新型的实现牙根再生的支架材料；而且牙本质本身来源于牙源性细胞，存在一些牙齿发育过程中重要的蛋白和因子，又可以作为一种细胞牙向分化的诱导微环境。因而，本项目采用从小号到大号、逐渐使用牙科用扩大机将牙齿根管内部扩大，并采用梯度脱矿的方法对牙齿进行脱矿处理。经上述方法，在没破坏牙本质基质中的重要生物活性物质的同时，尽量保持了牙根的形状、保持该材料具有一定的力学强度并且充分脱矿，有利于于牙髓和牙周组织的软组织和硬组织的共同构建，最终构建出具有生物活性的牙根支架材料。

该成果通过分子设计构建了一系列芳腈基聚合物，发明了荧光性、磁性、导电/介电性的芳腈基聚合物与先进功能材料，获得了中国发明专利25项。突破了合成控制、产品纯化、环保处理与规模装备等关键技术，形成了1000吨级聚芳醚腈产业化合成成果及其系列先进复合材料、薄膜、纤维应用技术；获得了500吨级的邻苯二甲腈树脂合成装备及耐高温先进复合材料应用技术。取得的大部分发明成果近三年共产生经济效益超过10亿元，取代了部分相关产品的进口。 左图：芳腈基聚合物，复合材料及加工型材的实物照片 右图：芳腈基聚合物材料的工业化生产装置图

半导体纳米线是一种独特的准一维纳米材料。它不仅是电荷的最小载体，也是构建新的复杂体系和新概念纳米器件的基元。在该领域中，新现象和新概念层出不穷，推动着材料、物理、化学等交叉学科的发展，并将对未来电子、光电子、通讯等产业产生重大影响。在这一当今最前沿的研究领域中，国际上尤其是发达国家集中了最精锐的研发力量，以期望在纳米器件的实用化方面有所突破，在未来高科技争夺战中，保持领先并居于主导地位。在纳米研究领域，美国政府仅在2005年就投入10亿美元，而日本在同一年的投入约12亿美元。 我国的《国家中长期科技发展规划纲要》中也已经把纳米科技作为基础研究重大研究计划，列入重点支持范围。其中一维功能纳米材料的控制合成、性能调控及应用研究是目前纳米材料研究的世界热点。 张跃教授承担了973、863、重大国际合作、自然科学基金杰出青年基金和面上项目等各类纳米研究方向的课题，通过创新合成方法、优化合成工艺，实现了多种形貌的一维功能纳米材料的可控制备，利用等多种手段对纳米材料的形貌、结构进行了表征，并对其生长机理、力学性能以及光致发光、场发射、导电性等物理性能进行了系统和深入的研究，特别是在碳纳米管及ZnO纳米阵列的实际应用领域取得了重要突破，其代表性成果包括： 1.改进了ZnO和掺杂ZnO一维纳米材料的制备方法。采用化学气相沉积法，在较低温条件下，通过不同工艺成功制备了纯ZnO及In、Mn、Sn等掺杂ZnO纳米棒、纳米线、纳米带、纳米电缆、纳米阵列、四针状纳米棒、纳米梳、纳米盘等多种形貌结构的纳米材料，实现了一维ZnO纳米材料较低温度条件下形态和尺度控制生长，产物品质纯净、产率高、质量好，易于工业化生产。制备方法受到国际同行的高度评价，认为是半导体制造领域中氧化物纳米结构集成方法的重大进步，不仅对从事纳米材料研究的科学家，而且对半导体产业意义重大。有关双晶ZnO纳米带的论文发表在国际知名期刊Chemical Physics Letters (2003，375：96-101)上，论文被引用60余次，位列该期刊2003至2007年被引用前50名之内。 2.提出了一维氧化锌纳米材料新的生长机理。首次合成四针状纳米氧化锌材料并揭示了该结构的八面体孪晶核生长的理论模型，该研究结果的论文发表在Chemical Physics Letters (2002,358:83-86)上，被他引更是达到了130 余次。首次发现和论证了一维氧化锌纳米结构中的螺旋位错诱导晶体生长机理，观察到了一维氧化锌纳米材料存在的大量螺旋位错、周期性的位错及生长台阶，发现生长是沿着位错进行，且与其伯格斯矢量的方向一致。 3.原位研究单根ZnO和In-ZnO纳米线的力学行为。利用TEM对单根纳米线加载交变电压使其发生共振，原位测量其本征共振频率，通过计算得出氧化锌纳米线的弯曲模量。氧化锌纳米线可以构建纳米悬臂梁和纳米谐振器，通过氧化锌纳米线构建的纳米秤，测量了黏附在纳米线自由端的纳米颗粒质量。该研究论文发表在英国物理协会的期刊J. Phys.: Condens. Matter( 2006, 18 (15), L179-L184)上，被评为该期刊2006年度的顶级论文(Top paper)，位列其中第九名，是该年度该期刊22篇Top papers研究论文中唯一由中国研究人员完成的成果。 4.合成了多种ZnS准一维纳米材料，并提出了四针状ZnS纳米结构的生长机理，指出其生长过程由立方相形核和六方相孪晶生长机制共同控制。同时率先报道了ZnS四针状纳米材料的光致发光性能，发光波长相对其它ZnS 纳米材料发生蓝移4.8~32.8nm。该研究论文发表在国际著名期刊Nanotechnology (18 (2007) 475603)上，在发表后的第一个季度内，下载量就超过250次，成为该期刊排名前10％的热点文章。 5.碳纳米管及ZnO纳米阵列的实际应用取得了重要突破。采用涂敷和CVD两种方法成功制备了多种大面积碳纳米管阴极，采用水热合成法制备了大面积一维纳米ZnO阵列阴极。首次研究了纳米阴极的强流脉冲发射性能，其中碳纳米管阴极的发射电流密度高达344 A/cm2，ZnO阴极的发射电流密度达到123A/cm2。系列研究成果发表在Carbon、Appl. Phys. Lett.等国际著名期刊上。研制的多种纳米阴极在线性感应加速器上已经得到成功应用，阴极的发射电流强度及发射电子的均匀性远远高于现有的阴极性能指标。 张跃教授有关纳米材料的研究成果获教育部高等学校科学技术奖（自然科学奖）二等奖1项（2006-052），完成专著1部，另合作出版专著1部，发表论文80 余篇（其中SCI 40余篇、EI 近20 篇），重要成果发表在Appl. Phys. Lett.、Carbon、Advan. Funct. Mater.、 J. Physical Chemistry C、Chemical Physics Letters、J. Phys.: Condens. Matter、J. Physics D: Applied Physics、J. Nanosci. Nanotech.等国际知名期刊上，申报12项发明专利（已授权5项）。发表研究论文中的4 篇代表性论文，已被引用300余次，单篇他引超过130次。