项目成果/简介:世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助

己内酰胺是一种重要的有机化工原料，绝大部分用于生产聚酰胺，国内约90％的已内酰胺用于生产纤维（即卡普隆），10％用于制造齿轮、轴承、管材、医疗器械和电气、绝缘材料等塑料，在国外后者的比例更高。目前，工业生产方法中主要有朊法、甲苯法、光亚硝化法、苯酚法等，其中超过90％的已内酰胺生产工艺都需要经过环己酮朊贝克曼重排。 相比于传统工艺来说，已内酰胺生产第三代关键技术在各方面都大大提高了工艺水平。传统的液相贝克曼重排以发烟硫酸作为溶剂和催化剂反应，特点是工业化时间长、技术成熟、产品质量稳定但缺点是反应条件苛刻、发烟硫酸具有毒性、对管道具有强烈的腐蚀性、使用后难以处理、得到的副产物硫酸按量大且经济价值低等。浙江大学团队重点开展的关于己内酰胺第三代关键技术－液相贝克曼重排绿色催化工艺的研究着重在无硫按化、绿色化和环境友好等方面进行突破，解决了传统工艺对环境造成污染这一重大缺陷。

今年以来，三维数码成像与显示产业迅速崛起，各类三维研究和产业项目如火如荼地向着高舒适度、高临场感新一代平板裸眼三维立体显示技术发展。因此，结合上述传感器和平板裸视三维显示技术，发展新一代高灵敏、高品质三维数码相机，将赢得新一代数码相机的巨大应用市场和发展机会。 南开大学现代光学研究所目前承担国家科技部973项目，研究适用于平板显示器的高舒适度、高临场感新一代大尺寸裸视三维立体显示技术，目前已经研制出了基于微透镜阵列的裸视三维显示实验装置，能够在平板显示器的内外两侧展示大尺寸的、清晰的

01. 成果简介 世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成极大不便，所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。 本成果团队研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底，无需胶带粘贴，可直接贴敷在人体喉咙，极大地提高了佩戴舒适感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破，实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换，第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来，实现了声音输入到输出的闭环，并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着，通过与单片机的结合，该器件可以将人体喉部的不同动作“翻译”成不同的声音，实现了动作发声系统。通过连接解码器，该器件还可以播放任意音乐。最后，第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上，首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成，有望实现像“创可贴”一样贴附在人体喉部并帮助失语者“开口说话”。图1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系统02. 应用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收声和发声于一体，可直接贴附于失语者喉部，并将喉部的不同动作转化为对应声音，有望帮助失语者正常与他人“交谈”。在未来，该器件将与声纹识别、机器学习等技术结合，在语音识别、家庭医疗等领域具有广阔前景。03. 知识产权 已获得国家发明专利授权2项。04. 团队介绍 本成果项目团队负责人为任天令教授，清华大学信息科学技术学院副院长，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者，清华大学环境与健康传感技术研究中心副主任。担任IEEE电子器件学会副主席（中国大陆首次）、国际微电子领域顶级学术会议IEDM执委（中国大陆首次）、IEEE电子器件学会教育委员会主席（中国大陆首次）、中国微米纳米技术学会理事等。近年来，承担国家自然科学重点基金、国家重大科技专项、国家公益性行业科研专项、国家重大仪器专项、国家863计划、国家973计划等多项国家重要科技项目，做出一系列具有重要国际影响的创新学术成果。主要研究方向为智能微纳电子器件、芯片与系统，包括：智能传感器与智能集成系统，二维纳电子器件与芯片，柔性、可穿戴器件与系统，智能信息器件与系统技术等。在国内外重要学术期刊和会议发表重要SCI期刊论文400余篇，国际微电子领域顶级学术会议IEDM论文11篇；获国内外发明专利70余项，入选2018年爱思唯尔（Elsevier）“中国高被引学者”（微电子领域唯一入选者）。获2018年电子学会自然科学一等奖，“石墨烯智能人工喉”荣获科技导报评选的2017“中国十大重大技术进展”，“人工智能微纳电子器件”荣获2017“清华大学十大重大学术成果”，石墨烯“人工喉”在2018年全国科技活动周被评为“最受公众喜爱项目”，还入选2018年中国国际智能产业博览会十大“黑科技”创新产品（从1082项创新产品中脱颖而出）。团队成员有副教授、助理教授、助理研究员等7人。05. 合作方式 技术许可。06. 联系方式 邮箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn

项目简介： 手性醇是有机合成化学中非常重要的手性化合物，它是合成手性 药物、天然有机化合物等的重要手性中间体。目前已有很多手性醇的不对称合成方法。其中，酮的不对称催化氢化是合成手性醇最高效、 最原子经济且环境友好的方法之一。本项目可依据需要提供多种类型 手性醇合成的新技术，特别是光学活性手性芳基烷基醇等公斤级以上 合成工艺技术。 项目特色： 利用具有自主知识产权的手性合成核心技术，为医药企业等提供 各种类型的光学活性芳基烷基醇等多样性手性醇的不对称氢化合成 工艺技术。相应的合成工艺技术操作简单、条件温和、安全、环保， 能给企业带来效益。 提供的光学活性手性醇合成技术，具有原子经济、环境友好、效 率高、选择性好的特点，不会给环境带来污染。相应的手性醇合成新 工艺技术面向医药企业，在能给企业带来效益的同时，可促进人类的 健康和社会的可持续发展。

合成氨工业对国民经济与社会发展具有举足轻重的作用。目前，每年全球氨产量已超过亿吨，其中大部分用于农业生产以解决粮食与温饱问题，其它部分用作重要的工业原料。此外，氨还具有含氢量高（质量比达17.6%）、易液化等优点，有望成为重要的清洁储氢与储能材料，具有广阔的应用前景。然而，由于氮气分子非常稳定且难以活化，温和条件下合成氨反应难以迅速进行。工业上广泛采用的Haber-Bosch方法通过高温高压（300–500摄氏度，100–200个大气压）等苛刻条件来促使高纯氢气和氮气在铁基催化剂表面进行反应生成氨，其能量和氢气都来自于化石燃料（如甲烷等），表现出高能耗、高化石燃料消耗和高二氧化碳排放等缺点。合成氨工业消耗全球每年3–5%的甲烷与1–2%的能源供给，并产生1.6%的二氧化碳排放。寻找合适的绿色替代方案，在温和条件下实现高效、低能耗、低排放合成氨，成为亟待解决的科学挑战。 电催化氮还原反应（总反应为N2 + 3H2O  2NH3 + 1.5O2）提供了一种可持续合成氨的新路径。该反应在常温常压下即可进行，以大量易得的水与氮气（空气）作为反应原料，以可持续能源（太阳能，风能等）产生的电能作为能量来源，即可实现“零排放”合成氨。因此，不论是作为传统Haber-Bosch方法的潜在替代者还是作为新型清洁能源体系的重要组成部分，电化学合成氨技术都具有极大的发展潜力与广阔的应用前景。 然而，电化学合成氨技术仍面临重大挑战，其发展严重受制于现有催化剂非常低下的选择性与活性。若要将该技术实用化，就必须同时大幅提升催化剂的选择性与活性。然而，现有研究经验与理论表明，该反应催化剂普遍面临严重的“选择性-活性”两难问题：具有理论高活性的催化剂通常会导致激烈的析氢副反应，从而表现出低的反应选择性；而可能具有高选择性的催化剂对氮的吸附又过强，导致产物难以脱附，表现出过低的反应活性。因此，为取得电催化合成氨研究进展，大幅提高催化剂的选择性与活性，就必须突破现有理论，发展新型催化剂与催化体系。

以“萘基分子管：具有仿生空腔特征的大环主体”（Naphthotubes: Macrocyclic Hosts with a Biomimetic Cavity Feature）为题，介绍了该课题组近年来在内修饰萘基分子管方面的研究进展（图5）。论文从内修饰萘基分子管的设计理念、模块化合成、分子识别以及其在分析传感、智能材料、分子机器、自组装等领域的应

本发明涉及一种利用全细胞催化合成海藻糖的方法.发酵培养能大量生产海藻糖合酶的重组大肠杆菌细胞,通过使用生物表面活性剂对重组细胞进行通透性处理,经处理的细胞以麦芽糖为底物子啊磷酸盐缓冲体系中合成海藻糖.经透性化处理的大肠杆菌以25%-3%的麦芽糖为底物合成海藻糖,在20-25℃反应16-20h底物的转化率可达到55%-60%,并且反应液组分十分简单,大大简化了海藻糖的提取纯化工艺.利用本发明的提供方法可以实现大规模,低成本,高效率生产高质量的海藻糖。

本项目从白酒大曲中分离筛选出具有自主知识产权的高效脂肪酶生产菌华根霉，建立了利用华根霉全细胞脂肪酶在非水相中催化合成以己酸乙酯为代表的短链芳香酯技术体系，并实现了产业化。此方法反应条件温和、反应特异性强、有毒副产物少、反应效率更高；转化产物品质高，合成的短链的脂肪酸酯主要包括己酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯等，属于天然等同生物香料，具有巨大的市场需求和商业价值。相关技术成果 2006 年获江苏省科技进步一等奖，2003 年获教育部提名国家技术进步二等奖。