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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
核壳结构的丙烯酸酯类共聚物增韧剂
聚合物作为结构材料，强度和韧性是重要的相互制约的力学性能指标，塑料增韧一直是材 料工业化应用的重要课题和应用研究的热点。广泛应用的塑料增韧方法是通过添加各种弹性体 作为增韧剂，来大幅度提高塑料基体的韧性。但是上述传统的增韧方法虽然可以让材料的冲击 韧性成倍增长，但由于增韧改性剂具有较低的模量和玻璃化转变温度，给塑料的应用带来固有 缺陷，如材料的刚度、强度、热变形温度大幅度降低。虽然应用高模量的填料改性聚合物可以 有效地提高刚度、强度和热变形温度，但是材料的韧性却大幅度下降。因此如何同时增强、增 韧，并取得强韧化效应，关系到是否能扩展结构材料的应用范围。 在众多弹性体改性剂中，具有核壳结构的丙烯酸酯共聚物(ACR)由于具有核层弹性体粒径 可控，壳层与塑料基体的相容性好，并且在共混过程中易于分散的优点，添加少量的丙烯酸酯 共聚物，就可以显著提高塑料如聚碳酸酯、聚氯乙烯等材料的韧性。 采用种子乳液连续聚合法和预溶胀法聚合法，制备出一系列具有不同的窄分布粒径 (60 nm-400 nm) 的核壳结构的丙烯酸酯共聚物 (ACR) ，根据不同的塑料增韧需要，壳层组分可以 改变，保持其加工稳定性
华东理工大学
2021-04-11
一种多双端固支梁结构的曲率传感器
本发明提供了一种基于多个双端固支梁结构的曲率传感器，包括柔性基板、梯形金属、金属接触块、双端固支梁锚区、双端固支梁，所述梯形金属放置于金属接触块两侧，双端固支梁锚区分别放置在梯形金属上，在双端固支梁锚区之间金属接触块上方设置多个相互平行、悬空的双端固支梁，多个双端固支梁悬空高度相等，长度不等，当柔性基板贴合在一个曲率的表面上时，弯曲的柔性基板会导致双端固支梁与金属接触块发生接触，且双端固支梁的长度越短，双端固支梁与金属接触块发生接触需要的曲率越大，通过检测平行放置的不同长度的双端固支梁与金属接触块相接触的数目实现曲率的测量，该结构不仅简单可靠，设计灵活，而且实现了数字化输出，控制了误差范围。
东南大学
2021-04-11
一种核壳结构银包铁纳米粉体材料的制备方法
（专利号：ZL 201510634086.8） 简介：本发明公开了一种核壳结构银包铁纳米粉体材料的制备方法，属于双金属纳米核壳结构材料领域。该方法是将不同比例的金属铁粉和银粉压制成块体，作为等离子电弧炉的阳极材料，采用钨金属或石墨作为阴极材料，引用氩气和氢气作为工作气体，在一定的电流下，阳极和阴极之间起弧，持续一段时间后进行钝化，即得粒径为30～70nm的具有核壳结构的银包铁纳米粉体。本发明所提供的制备方法，工艺简单，流程短，易于控制，适合大规模工业生产且对环境无污染，绿色环保。
安徽工业大学
2021-04-11
一种核壳结构银包镍纳米粉体材料的制备方法
简介：本发明公开了一种核壳结构银包镍纳米粉体材料的制备方法，属于核壳结构纳米双金属材料领域。该方法是将不同比例的金属镍粉和银粉压制成块体，作为等离子电弧炉的阳极材料，采用钨金属作为阴极材料，采用氩气和氢气作为工作气体，在一定的电流下，阳极和阴极之间起弧，持续一段时间后进行钝化，即得粒径为45～70nm的具有核壳结构的银包镍纳米粉体。本发明所提供的制备方法，工艺简单，流程短，易于控制，适合大规模工业生产且对环境无污染，绿色环保。
安徽工业大学
2021-04-11
一种具有倒装结构的紫外发光二极管
本发明提供了一种具有倒装结构的紫外发光二极管，其该二极管自下而上依次为衬底、AlN成核层、非掺杂AlN或者AlaGa1?aN缓冲层、n型AlbGa1?bN区、AlcGa1?cN?AldGa1?dN多量子阱有源区、BN电子阻挡层、AleGa1?eN?BN布拉格反射镜结构p型区、重掺p型GaN层、ITO导电层、在ITO导电层上设置有p型欧姆电极，在n型AlbGa1?bN层上设置有n型欧姆电极，且n型欧姆电极与除n型AlbGa1?bN层以外的其他区域绝缘。该二极管有效提高了紫外LED的发光效率，同时大幅降低紫外LED的开启电压和电阻率。
东南大学
2021-04-11
强震下增强抗倒塌能力和整体性的砌体结构及方法
本发明公开一种强震下增强抗倒塌能力和整体性的砌体结构及其方法。在相邻的上层圈梁和下层圈梁之间的墙体内，相邻的两根构造柱之间砌有一组以上钻孔砖，每一组钻孔砖含有第一排钻孔砖和第二排钻孔砖，所述第一排钻孔砖的各钻孔砖的孔道中心线即第一孔道中心线重合，所述第二排钻孔砖的各钻孔砖的孔道中心线即第二孔道中心线重合，所述第一孔道中心线与第二孔道中心线斜向分布且相互交叉；所述第一排钻孔砖和第二排钻孔砖的孔道内各自贯穿有加强钢筋，所述加强钢筋的下端固定连接有U型预埋件，所述U型预埋件埋置于所述下层圈梁内，所述加强钢筋的上端锚固在所述上层圈梁或相应的构造柱的钢筋内。
浙江大学
2021-04-11
冶金焦炭微晶结构的定向控制与提高热性质集成技术
随着高炉冶炼强度的提高和优质炼焦煤资源的紧缺加剧，以热性质为重点的焦炭质量优化制备技术得到冶金界越来越重视。从炼焦煤性质、配煤原理、配煤技术、焦炭分子和微晶结构、焦炭热性质控制因素、焦炭炉外处理技术及降低焦炭制备成本等方面持续研究焦炭优化生产理论和技术，提出了焦炭微结构与热性质的定向控制的集成技术。 利用现代分析仪器XRD/XPS/SEM/TEM/ROMAN/AFM等全面系统的研究焦炭的碳微晶结构、气孔结构，以及矿物质的化学组成等，提出了表征焦炭碳微晶的微晶化度、表征气孔性质的气孔粗糙度、表征矿物质对焦炭化学反应催化作用的催化指数等参数，揭示了控制焦炭热性质的本征因素是焦炭微晶化度－气孔结构参数－催化指数。 将冶金焦炭作为多孔脆性材料，运用材料力学及其破碎断裂有关理论，研究了焦炭在加热过程中的形貌变化、高温热膨胀性能、高温弹性模量、高温抗拉抗折强度等，提出了焦炭热性质的新概念。 在全面系统的研究了炼焦煤性质和配伍性、配煤炼焦过程机理及其与焦炭热性质关系的基础上，提出了“碳合金”配煤新概念和初步实现焦炭微晶结构定向控制，建立了基于碳合金配煤理论的焦炭冷热强度预测模型，扩大了炼焦煤源，使大型高炉用焦炭配煤中不粘煤配比最高可达到20％，可产生巨大的经济和社会效益。 针对优质炼焦煤源日益紧缺的状况，提出了进一步提高焦炭热性质的炉外处理技术设想，并在实验室内详细研究了基于化学催化理论的负催化技术、化学气相热解沉积理论的表面处理技术等对提高焦炭热性质的作用，表明合适的炉外处理技术可以大幅度提高焦炭热性质。
上海理工大学
2021-04-11
一种可变拓扑结构的两栖机器人足机构
本实用新型公开了一种可变拓扑结构的两栖机器人足机构，包括第一至第四驱动模块、髋关节连接模块和小腿模块；第一至第四驱动模块具有相同的结构；每个驱动模块均包括尾轴、U 型主支架、驱动单元和圆舵盘。四个可独立驱动的驱动模块，在非人为干预的条件下通过冗余驱动可同时实现陆地及水中运动构型，并具备良好的扩展性能，可便捷地装配至四足两栖机器人或者六足两栖机器人，使得两栖机器人具有很强的环境适应性。陆地运动状态以髋关节、俯仰关节和膝关节为驱动关节，旋转关节冗余；水下运动状态则以髋关节、俯仰关节和旋转关节为驱动关节，膝关节冗余。本实用新型具有运动形式丰富，关节回转角度大，扩展性强，机动性、灵活性好等优点。
华中科技大学
2021-04-11
一种 LED 倒装芯片的圆片级封装结构、方法及产品
本发明公开了一种 LED 倒装芯片的圆片级封装结构、方法及产 品，包括 LED 倒装芯片、硅基板、透镜、印刷电路板和热沉；硅基板 正面加工有放置芯片的凹腔，凹腔底部的长度与芯片的长度相同；硅 基板的反面加工有两组通孔，两通孔与凹腔相连通；在凹腔和两通孔 的表面沉积有绝缘层；凹腔表面的绝缘层上沉积有散热金属层和反光 金属层；两通孔内填充有金属体，通孔内的金属体与凹腔表面的散热 金属层相接；凹腔内底部的两金属层存在一开口，用于将该金属层隔 离为两部分；硅基板的反面沉积有绝缘层，该绝缘层表面布线用于电 极连接的金属层；凹腔内涂覆有荧光粉，凹腔的外围加工有用于固定透镜的环形定位腔。本发明能够提高 LED 出光效率、加强散热能力且 完成自对准。
华中科技大学
2021-04-11