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面向生命科学的原位显微分析与操作仪
研究团队面向生命科学发展的迫切需求，研制出具有可视化、微创化、定点化、定量化功能的，集检测分析与操作于一体的原位显微分析与操作仪。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
南开大学机器人与信息自动化研究所于1992年在国内率先开展面向生物医学工程的微操作机器人研究，并于1996年研制成功国内第一台面向生物医学工程的微操作机器人系统，2002年获得微纳机器人领域第一个国家技术发明二等奖。
近些年来，研究团队面向生命科学发展的迫切需求，研制出具有可视化、微创化、定点化、定量化功能的，集检测分析与操作于一体的原位显微分析与操作仪。研究团队利用该仪器实现了机器人化的细胞核移植流程，并致力于提高克隆操作发育率。首先，通过在核移植过程中分析细胞受力，提出了基于最小力的细胞拨动方法，攻破了自动化核移植最大的技术屏障；其次，探索了面向减小细胞伤害的微操作方法，提高了胚胎发育中最关键的指标——囊胚率；最终，在2017年，将510枚利用该仪器完成核移植的重构胚移植到代孕猪中，并于2017年4月底分两胎生下17头小猪。这是世界首例由机器人完成核移植操作的克隆猪，该成果已被国家自然科学基金委及新华社、人民日报、中央人民广播电视台等媒体进行报道。
南开大学
2022-07-28
在拓扑材料ZrTe5中观察到的spin zero现象
通过研究三维狄拉克半金属材料ZrTe5中量子振荡随磁场倾角的演化，发现在特定角度电阻的量子振荡会突然消失，并伴随出现振荡相位的反转。分析表明这是所谓的spin zero现象，这也是第一次在拓扑材料中观察到该现象。更重要的是，这一现象带来的振荡相位反转，表明广泛使用的确定贝里相的实验方法，在某些条件下会得出错误结论。 拓扑材料在强磁场下由于轨道作用和自旋塞曼劈裂，可能演化出不同的拓扑态，从而为研究这些态之间的转化，即拓扑相变，提供了理想的平台。Spin zero现象是由于朗道能级发生塞曼劈裂，两套劈裂的朗道能级的量子振荡相互叠加干涉引起的，因此可以提取出自旋相关的信息。ZrTe5中spin zero现象的出现，暗示当磁场沿a轴或c轴附近时，ZrTe5的狄拉克能带磁场作用下变成线节点拓扑半金属，而非外尔半金属。所以，spin zero的出现，也可以用于帮助判定拓扑态的类别。图表1：ZrTe5中量子振荡的振幅和相位随磁场角度的变化。
北京大学
2021-04-11
基于水下距离选通成像的水下考察勘探成像观察仪（产品）
成果简介：距离选通技术利用脉冲激光器和选通摄像机，脉冲发射和开启成 像时间的先后分开不同距离上的散射光和目标场景反射光，使被目标场景反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通开启时间内到达摄像机并成像。利用激 光距离选通夜视成像技术，研制水下考察勘探成像观察仪，实现对海洋、湖泊、水库等的水下观察、勘探和救援等。实现水下图像的对比度增强，适合 深水或夜间使用，其观察距离较裸眼远 5-7 倍，较传统摄像装置远 2-4 倍。 项
北京理工大学
2021-04-14
国际领先的牙体硬组织原位修复及脱敏材料
" 随着社会文明程度的提高，人类越来越重视口腔健康和牙齿相关疾病的防治，全球口腔医学材料及器械市场高达200亿美元，年增长率超过10%。项目团队基于临床需要，研制了一系列APD生物医用高分子材料，具有防治牙齿敏感症、原位修复牙体硬组织等多种功能。拥有完全自主知识产权，并已完成动物实验等临床前研究，项目团队已经完成初步融资，正在进行产业化开发。 "
四川大学
2021-04-10
原位自生TiC或(TiC+TiB)增强钛基复合材料
钛及钛合金具有密度小、强度高、耐高温、耐低温、耐腐蚀、非磁性、线膨胀系数小等多种优点，特别是其比强度，在已有的材料中几乎是最高的，因此，钛主要应用在航空领域中以降低飞行器重量。随着科技的发展，原来的钛合金在某些方面已经不能满足现代航空、航天的需求。钛基复合材料既保持了钛的优良性质又具有比钛更高的比强度和比模量，可望成为航空航天与其它高技术领域中重要的结构材料。其中，原位自生复合材料，增强相是通过外加的化学元素之间发生化学反应而生成的。与传统的外加法制得的复合材料相比，原位自生钛基复合材料表现出以下优点：制备工艺简单，可以用钛合金传统的冶炼和加工的设备制备大尺寸的钛基复合材料，因此易于工业化生产；增强体和基体在热力学上稳定，因此在高温工作时，性能不易退化；避免了外加法带来的界面污染等问题；原位生成的增强相在基体中分布均匀，表现出优良的机械性能。而TiC和TiB共同的特点是：熔点高，比强度、比刚度高和化学稳定性好；物理和机械性能优良；与钛基体之间的热膨胀系数差别小。因此TiC和TiB是钛合金中较为理想的增强体，通过本研究开发的原位自生的TiC或(TiC+TiB)增强钛基复合材料，具有优良的机械性能。 主要性能指标1.室温抗拉强度大于1300MPa；2.室温拉伸延伸率大于6.0%；3.600℃抗拉强度大于850MPa；4.600℃拉伸延伸率大于8.0%。
上海理工大学
2021-04-11
一种可以进行电化学光谱实验的原位池
本实用新型公开了一种可以进行电化学光谱实验的原位池，包括底座及原位池主体，原位池主体内部为空腔，主体上部开有与空腔连通的对电极插槽、工作电极插槽、参比电极插槽、进液孔和出液孔，在原位池主体正面开有凹槽，凹槽内开有透光孔，透光孔两端均黏上kapton胶带，从原位池主体正面向凹槽侧壁开有一个斜戳的入射光孔，与原位池主体正面呈45°。本实用新型的原位池极耐酸、碱，可以在酸性电解液中或者碱性电解液中进行各类催化剂的原位电化学光谱实验，不仅可以得到反应任一阶段的电化学数据和相应的光谱数据，而且可以得到任一电压下的电化学数据和光谱数据。
浙江大学
2021-04-13
钙钛矿光伏材料的生长机理原位的研究
随着能源危机和环境污染问题的日益严峻，太阳能等绿色可再生能源近年来得到了广泛关注。伴随着光电转换效率的提升和生产成本的下降，太阳能电池愈加凸显其广阔的应用前景。有机无机杂化铅卤钙钛矿太阳能电池，作为新型太阳能电池的后起之秀，在短短七年内，光电转换效率从3.8%迅速增长到22.1%。虽然钙钛矿太阳能电池在效率上已经取得重大突破，但人们对于钙钛矿材料本身的生长机理以及薄膜形貌的形成机制研究还需要进一步加强，而基于此的研究对钙钛矿材料的深入认知以及相应的光电器件的应用具有重大意义。
北京大学
2021-04-11
原位自生TiC或(TiC+TiB)增强钛基复合材料
钛及钛合金具有密度小、强度高、耐高温、耐低温、耐腐蚀、非磁性、线膨胀系数小等多种优点，特别是其比强度，在已有的材料中几乎是最高的，因此，钛主要应用在航空领域中以降低飞行器重量。随着科技的发展，原来的钛合金在某些方面已经不能满足现代航空、航天的需求。钛基复合材料既保持了钛的优良性质又具有比钛更高的比强度和比模量，可望成为航空航天与其它高技术领域中重要的结构材料。其中，原位自生复合材料，增强相是通过外加的化学元素之间发生化学反应而生成的。与传统的外加法制得的复合材料相比，原位自生钛基复合材料表现出以下优点：制备工艺简单，可以用钛合金传统的冶炼和加工的设备制备大尺寸的钛基复合材料，因此易于工业化生产；增强体和基体在热力学上稳定，因此在高温工作时，性能不易退化；避免了外加法带来的界面污染等问题；原位生成的增强相在基体中分布均匀，表现出优良的机械性能。而TiC和TiB共同的特点是：熔点高，比强度、比刚度高和化学稳定性好；物理和机械性能优良；与钛基体之间的热膨胀系数差别小。因此TiC和TiB是钛合金中较为理想的增强体，通过本研究开发的原位自生的TiC或(TiC+TiB)增强钛基复合材料，具有优良的机械性能。
上海理工大学
2021-04-13
钛金属表面原位合成 TiC-DLC 复合涂层的方法
本发明公开了一种钛金属表面原位合成 TiC-DLC 复合涂层的方法，将 Ti 靶置于镀膜室内，并通入 烃类气体，对镀膜室抽真空并保持 100~400°C温度，采用电弧离子镀使 Ti 离子从 Ti 靶蒸发出来，同时 利用电弧放电离化烃类气体，从而在 Ti 靶形成 TiC 掺杂的 DLC 复合涂层。本发明采用原位合成技术在 Ti 靶材表
武汉大学
2021-04-14
借助原位环境电镜揭示金属催化剂真实活性表面
近年来，原位环境透射电子显微镜（ETEM）成为了一种重要的表征手段，广泛应用于纳米材料生长、催化反应、电池反应、纳米力学、高温相变等现代材料研究领域。不同于常规透射电镜表征的静态分析，环境透射电子显微技术可以在真实的反应环境中（热/电/磁/气氛）实时研究材料原子级别的动态结构演变及其对性能的影响，为催化反应机理研究提供了更准确的信息。这就像破案时直接调取“监控”而非根据事后的“现场勘测”分析倒推“过程”。
南方科技大学
2021-04-14