成果与项目的背景及主要用途：钢铁材料的腐蚀现象普遍存在于国民经济的 116天津大学科技成果选编 各部门中，给社会发展带来巨大的经济损失和金属材料资源的消耗。据统计，每 年钢材腐蚀损失占钢材总产量的 10%，经济损失占国民经济总产值的 2%4%。 我国 2003 年对腐蚀最新调查表明，每年为腐蚀支付的直接与间接费用的总和估 计可达 5000 亿人民币，约占国民经济总产值的 5%，2001 年因腐蚀损耗钢材约 1500 万吨。腐蚀也是导致设备失效、造成重大灾难性事故和严重的环境污染的 重要原因之一，这在石油化工及电力能源领域尤为突出。因此，研究和开发先进 的防腐蚀技术对于经济的可持续发展具有重要意义。 目前主要的镀锌工艺有：电镀锌(电镀、离子镀或离子注入等)、冷镀锌(机械 镀、涂刷镀等)、热镀锌(包括热浸镀、热喷涂镀)。纳米复合粉末渗锌工艺是利用 热处理中金属原子相互渗透扩散的原理，在钢铁构件表面形成一种锌/铁合金保 护层，以防止环境腐蚀的一种新型防腐方法。与其它镀锌工艺如热喷涂锌、电镀、 热浸镀锌比较，粉末渗锌工艺具有独特的优势，如工艺过程简单、不污染环境、 耗锌量低及节省能源等。渗锌涂层均匀光滑，属于冶金结合因而其结合强度高， 具有优异的耐腐蚀性和抗磨损特性等。 纳米复合粉末渗锌技术从工艺到设备研制完全采用国产的原料和设备，不需 要进口专用的原料和部件，具有自主的知识产权。该项目属于投资少、生产成本 低和见效快的高新科技成果。经过近二年多的工业化生产探索实践，证明该技术 的先进、合理和实用性，工艺过程稳定、技术成熟可靠。 技术原理与工艺流程简介：纳米复合粉末渗锌技术属于化学热处理范畴，原 理为：将表面清洁的金属构件埋入装有冲击粒子(SiO2)、金属粉末(Zn、Al/Zn)合金 粉末、活化剂(NH4Cl)、促进剂稀土硅铁粉末等组成粉末渗剂的密封容器中，放置 在炉中加热并进行机械旋转滚动；在活化剂与促进剂、以及机械滚动能和热能的 共同作用，将金属原子扩散渗入钢铁构件表面，形成均匀和致密的、具有一定厚 度的金属化合物冶金扩散涂层。为了提高生产效率和降低生产成本，采用机械滚 动辅助加热方式，以运动粒子和活性高的粉末不断冲击构件表面，加速热传导和 扩散速度并提高渗金属效率。 与目前常用防腐工艺比较，其突出特点是：(1)涂层均匀性和致密性好、与 基体为冶金结合附着强度很高；(2)可实现锌、铝及锌铝复合等热扩散涂层，耐 腐蚀能明显高于电镀、热镀与喷涂涂层；(3)将传统化学热处理的热扩散温度由 900-1100oC 高温状态降低到低温 400-600oC 范围、并缩短加热保温时间，生产过 程耗能明显降低；(4)由于加热温度低对钢铁构件力学性能没有影响；(5)设备投 资少、维护简单及使用寿命长，节约能源及原材料，是一种低成本、高效率的绿 色生产技术。 生产工艺流程包括：除油→除锈→水洗→防锈→烘干(凉干)→装加热渗罐→热 117天津大学科技成果选编 扩散过程→构件保温冷却至出炉→分离→钝化→冲洗→干燥包装成品。 技术水平及专利与获奖情况：该项目已于 2004 年 6 月通过天津市科委组织 的鉴定，被认为达到国内领先水平。“纳米复合粉末渗锌防腐技术”是天津市科 委鉴定成果、登记号：津 20040241。 应用前景分析及效益预测：该技术在国内市场具有很强的竞争能力和应用前 景，其主要原因为：1)热扩散涂层综合性能高。与热镀、热喷涂等比较，涂层具 有优异抗高温氧化性、耐腐蚀性和耐磨损冲击性；与物理及气相沉积、离子化学 热处理等比较，工艺简单、设备投资少、成本低效率高，因而具有很好市场竞争 力。2)纳米复合粉末热扩散涂层工艺是自主开发新型技术，目前处于国内领先水 平。该生产工艺先进，能耗低，成本低廉，具有良好的技术和价格优势。3)目前 我国大力促进清洁生产，为绿色表面热扩散涂层生产技术创造很好的市场发展前 景。粉末渗锌涂层与电镀锌和热浸镀锌比较，具有节约原材料、生产过程没有“三 废”排放及涂层耐腐蚀性高的特点，在目前国家积极促进改造传统电镀和热浸镀 加工行业的形势下，粉末热扩散渗锌涂层工艺将是替代上述传统工艺的最有效防 腐技术。 我国 20 世纪 90 年代就进行了粉末渗锌技术的产业化生产研究，但目前在国 内市场真正实现批量化渗锌涂层产品加工的单位很少。利用该技术加工的产品价 格为 1700-2000 元/吨，消耗原料主要为锌粉 1.4-1.5 万元/吨，投资 80 万元可以 建成一条年生产能力为 5000 吨的生产线，可处理工件长度为 4.5m，这样年产值 可达 850-1000 万元，利税可达 255-300 万元。 应用领域：纳米复合粉末渗锌技术在钢铁材料的防腐蚀方面具有广泛的工程 应用前景，其主要应用范围包括：（1）电力输变电设备：电力、电信铁塔构件； （2）邮电通讯工程：线路金具、输线管件及部件防腐处理；（3）船舶制造：各 种紧固标准件、管件和锚链等；（4）建筑领域：马钢脚手架、五金及钢钉等；（5） 航空航天：火箭发射架和飞机制造紧固件等；（6）海洋工程：搭建海上油田各种 构件；（7）石油化工：塔板、浮阀及填料等化工设备塔内各种构件；（8）工程机 械：各种五金标准件、钢结构配件、水暖件等；（9）汽车制造：各种螺钉、螺母、 垫圈及配件等；（10）铁路和高速公路：紧固件和高速公路上的护栏等。 合作方式及条件：技术合作、转让和技术服务，设备销售和产品加工。 9 海洋生物材料——骨水泥

项目简介 本项目设计开发了中国首款纳米羟基磷灰石（nano-Hydroxyapatite,简称nHAP）牙膏。本牙膏最大的特点是，其主成分羟基磷灰石也是人体骨骼和牙齿的主成分，是构成人体的三大物质之一，在人体骨骼中的含量达65%，牙本质中达70%，牙釉质中更是高达95%。 羟基磷灰石具有优良的生物相容性和生物活性，能与机体组织在界面上实现化学键性结合，在体内有一定的溶解度，能释放对机体无害的离子，能参与体内代谢，对骨质增生有刺激或诱导作用，能促进缺损组织的修复。羟基磷灰石可作为骨骼或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。实验证明HAP粒子与牙釉质生物相容性好，亲和性高，其矿化液能够有效形成再矿化沉积，阻止钙离子流失，封闭牙本质小管，解决牙釉质脱矿和牙本质小管暴露过敏等问题，实现牙釉质的修复再生，从根本上预防龋齿病和牙齿过敏。同时HAP粒子对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用，能减少患者口腔的牙菌斑，促进牙龈炎愈合，对龋病、牙周病有较好的防治作用。应用范围 1、去除牙着色斑、牙垢、牙结石，实现无损美白 牙齿着色大都由具有色素的细菌、食物或其他化学物质引起。例如，茶叶、咖啡、饮料、烟草会引起茶斑、烟斑；黄色素和牙菌斑存在有关。牙面着色通常有三种方式：①色素直接黏附于牙面；②色素包含在牙垢或牙结石中；③色素结合于牙齿结构中，如牙本质影响釉质变色的四环素牙、氟斑牙等。羟基磷灰石牙膏能够有效去除前两种牙面着色方式引起的牙着色斑。 牙垢又称牙菌斑，是在牙齿表面逐渐沉积的生物薄膜。由食物残渣、脱落的口腔上皮细胞、唾液和细菌构成，积久可硬化为牙结石。牙垢中的细菌主要是通常口腔中存在的链球菌、厌氧菌等。牙垢堆积到一定厚度之后，其内部紧挨牙齿表面的细菌因为与空气隔绝开始转入无氧呼吸。无氧呼吸在此处产生的酸会腐蚀牙釉质，并进一步促进龋齿的形成。在牙根处堆积的牙垢也会刺激牙龈，导致牙周炎等牙周疾病。 纳米羟基磷灰石牙膏含有纳米及微米级羟基磷灰石颗粒。纳米羟基磷灰石粒径小，表面积大，与蛋白质（细菌都含有蛋白质）和色素有很强的结合能力；微米羟基磷灰石具有优异的摩擦特性。在刷牙过程中纳米羟基磷灰石能有效吸附在细菌、牙菌斑及色素上，微米级羟基磷灰石的摩擦特性能够和牙刷共同作用更有效地去除牙齿表面的牙垢，减轻牙渍、牙菌斑和牙结石。 羟基磷灰石牙膏不但能够通过纳米羟基磷灰石去除牙菌斑，还能够修复受损的牙釉质，恢复牙釉质的矿物质密度和表面光滑性，提高牙釉质对牙菌斑附着力和龋齿的抵抗能力，同时提高牙齿的光泽和洁白度，实现对牙齿无损伤的美白功效。 2、去除口臭 口腔中的细菌对口臭（口腔异味）负有主要责任。人体口腔中有大量的细菌，其中能产生臭味的主要是厌氧菌，如牙龈卟啉菌、螺旋体等。这些厌氧菌依靠食物残渣中的蛋白质和口腔中的脱落组织生存繁衍，同时释放出臭味，主要是硫化氢和甲基硫醇等。吃有气味的食物、饮酒吸烟等均会引起口臭。局部的口腔病理性因素也会引起口臭，如龋病、牙龈炎、牙周炎等，成人慢性牙周病也是口臭的主要原因。其他全身病理性因素也是引起口臭的根源，如糖尿病、呼吸道、消化道疾病等。 羟基磷灰石牙膏主要通过羟基磷灰石优异的吸附性能，在刷牙过程中能和口腔细菌、致口臭化学物质快速结合，再经漱口一并排出，清洁口腔。 羟基磷灰石牙膏通过清除造成口臭的细菌，抑制口腔中的有害菌，预防并缓解牙周疾病达到去除口臭的目的。同时，牙膏里添加的香料也可以有效改善口气。 3、防治牙周炎、牙龈出血、口腔溃疡、牙齿松动等口腔疾病 牙周病、口腔溃疡是由细菌感染所致，控制好牙龈边缘的牙菌斑、牙结石是预防牙周病的有效方法，控制口腔有害细菌，保持口腔卫生是预防口腔溃疡的重要措施。 羟基磷灰石本身就具有一定的消炎止血功效，加上其有效的去除牙菌斑、牙结石和抑制口腔有害菌的的功能，赋予羟基磷灰石牙膏优异的防治牙周炎、牙龈出血、口腔溃疡、牙齿松动等口腔疾病的明显功效。与其他添加抗生素药物成分牙膏不同，羟基磷灰石是人体骨骼牙齿的主要矿物成分，不会产生耐药性，无毒副作用。 4、防治过敏 牙本质过敏是指牙齿在受到外界的刺激，如冷热酸甜以及机械作用（咬硬物）等引起的酸、软、痛等症状。牙本质过敏是口腔多发病、常见病，成人发病率比较高，是临床上引起牙疼的主要原因。 纳米羟基磷灰石，与牙釉质、牙本质的矿物成分相同，组织相容性好，与牙釉质、牙本质的亲和性高，能够实现牙釉质、暴露在外的牙本质再矿化修复，阻止钙离子流失，解决牙釉质、牙本质脱矿问题，并能在暴露在外的牙本质表面形成一层羟基磷灰石覆盖层，封闭牙本质小管，从根本上缓解牙本质过敏。 5、防治龋齿  羟基磷灰石牙膏（不含氟）具有和含氟牙膏同样的防龋功能。纳米羟基磷灰石在实地试验中已被证明是一种有效的防龋成分，能使小学儿童新患龋齿的减少比率与氟化物作用相类似，达到了36%-56%。对美国健康成年人进行的一项实地试验发现，纳米羟基磷灰石牙膏不仅可以抑制龋齿的发育，而且与氟化物对早期龋损的再矿化能力没有明显的差别。 与含氟牙膏通过在牙表面形成氟化磷灰石防龋不同，羟基磷灰石牙膏通过纳米羟基磷灰石去除牙菌斑、修复受损的牙釉质，恢复牙釉质的矿物质密度和表面光滑性，提高牙釉质对牙菌斑附着力和龋齿的抵抗能力，同时提高牙齿的光泽和洁白度。 科学研究表明，氟化物有防龋的作用，但过量的氟化物会导致诸如氟牙症或氟骨症等问题，国外口腔护理产品氟化物使用量是受到严格控制的；纳米羟基磷灰石不仅可以抑制龋齿的发育，而且是安全可食用的。羟基磷灰石是易于消化的磷酸钙的丰富来源，并被用在饮食补充剂上，可以被儿童毫无顾虑地吞食。从儿童、孕妇到牙龈敏感者，都可以安心使用羟基磷灰石牙膏（不含氟）。 6、防治正畸、洁牙等专业治疗手段导致的并发症和后遗症 在正畸、洁牙（如洗牙、美白）等专业治疗过程中，不可避免的机械摩擦（如刮牙、去除正畸托槽粘结等）会导致牙釉质粗糙、脱矿或表面裂缝等损伤；牙齿在正畸托槽的外力作用下的移动，会导致牙周牙龈损伤。纳米羟基磷灰石牙膏能填充牙釉质裂缝，使粗糙部分恢复光滑，促进牙周牙龈受损组织愈合，恢复牙周牙龈健康，有效防治正畸洁牙等专业治疗的并发症和后遗症，大幅改善用户体验。项目阶段 本项目已建成技术全球领先、产能全球最大的纳米羟基磷灰石生产线，旗下产品（HAP羟基磷灰石牙膏）于2018年底隆重发布，目前已经入驻京东、淘宝、民生银行福利商城以及部分连锁药店等渠道上市销售，产品效果得到众多口腔科专家和广大消费者认可和好评。

1.项目简介：《用超细APT制备纳米钨粉的研究》由我校余世鑫教授主持与江西省崇义章源钨制品有限公司联合研究，并由该公司工业试生产成功。该项目经过课题组人员的共同努力和卓有成效的研究，取得了重大突破。2003年11月28日江西省科技厅组织专家鉴定组对该项目进行了鉴定。2.技术特点：本项目采用精细化工技术，依据相转移合成法的原理，采用独特的离子交换高峰液的处理技术、固液分离技术和结晶晶形控制技术，生产出超细颗粒仲钨酸铵(APT，费氏粒度 1～10μm)。然后在通用的回转管炉煅烧和四管炉还原，采用露点-70℃的高纯氢气和粉末钝化技术，制得纳米钨粉。其生产表明，与等离子法、流态化还原法等相比，采用该技术生产纳米钨粉具有设备投资少、成本低、规模生产易控制、重现性好的特点。易于实现工业化生产。该项目采用的工艺技术独特、新颖、可行，属国内首创。

稀土上转换发光纳米粒子能将近红外光转换成可见光，并拥有诸多优点，如低毒性、高化学稳定性、优异的光稳定性、窄带发射和长的发光寿命等。特别是红外光作为激发光源带来了许多优势，如较深的光穿透深度、对生物组织几乎无损伤、生物组织不会发光（无背景荧光）等，因而在生物应用上倍受青睐，可以应用于生物标记、细胞成像、病变检测等。

这种基于单臂碳纳米管和石墨烯复合材料的新型纳米材料，可吸附电磁辐射和屏蔽电磁干扰，并具有比传统用材重量更轻、机械性能更好和热稳定性更高的优点，以有效抑制各种电磁波造成的辐射、干扰和信息泄露。该新型纳米材料经过数十家科研机构的实际应用，已相继开发生产出高性能锂离子电池、多功能复合材料和超级电容器、高频晶体管等，并获得了国家“863”纳米专项、国家自然科学基金和天津市重点项目基金的支持，进一步推动了碳纳米管和石墨烯的产业化应用。

近年来，除石墨烯以外的超薄二维纳米材料的研究引起了极大的关注。其中，二维MOF纳米材料由于其可调的结构和功能、高度有序的孔洞排列、及全方位暴露的活性位点，在探测、催化、吸附/分离等方面显示了巨大的应用潜力。本研究通过溶剂辅助的超声剥离技术，成功制备了单层二维纳米片[Co(CNS)2 (pyz)2]n (pyz = pyrazine)，在此基础上，开发了基于超薄二维纳米材料的检测试纸，借助智能手机的览色APP扫描技术，实现了一种便携式、原位可视化检测策略。 这一策略在爆炸物探测、有毒分子检测、分子探针，反应过程追踪等方面显示了巨大的实际应用潜力。

肿瘤磁感应热疗技术是清华大学历时 9 年，自主创新研发出的微创、安全、有效的靶向肿瘤热疗技术。磁感应热疗是将磁性介质植入或导入肿瘤组织，在交变磁场的作用下，肿瘤内温度可迅速升高到处方温度，肿瘤细胞迅速被杀死。肿瘤磁感应热疗具有治疗成本低、适应症广泛、无毒副作用等优点。肿瘤磁感应热疗设计理念新颖，较高温度直接凝固蛋白质，疗效确切，每次治疗仅为 5~20 分钟。 肿瘤磁感应治疗通过向患者体内肿瘤靶向输注具有铁磁特性的介质，在外部中频交变磁场作用下介质产热，使肿瘤局部快速形成适形的高温区，避免周边正常组织升温，肿瘤组织温度控制在 50℃以上，达到瞬间杀灭肿瘤细胞。热扩散形成的热疗效应可使肿瘤周边亚临床病灶细胞凋亡，蛋白变性，并激发患者主动免疫，打击潜在转移的亚临床病灶。 磁流体在保持超顺磁性的同时具有液体的流动性，可通过注射方式进入肿瘤组织，实现无创热疗，通过控制注射磁流体的量和磁感应热疗设备的参数可精确控制热疗温度；磁流体经氨基硅烷修饰后可提高磁流体的分散性、稳定性和生物安全性，且在磁纳米粒子表面引入氨基，为在磁纳米粒子表面连结生物大分子如单抗、药物等提供条件，可进一步发展为主动靶向介质和热化疗复合介质。 与其他肿瘤治疗手段相比较，肿瘤磁感应治疗技术具有微创安全、靶向特异性和激发机体主动免疫几大优势。其创新点为： ( 1)特异治疗：磁感应热疗技术治疗局部肿瘤 ( 2)靶向治疗：靶向定位技术治疗远处转移病灶 ( 3)局部聚集：利用磁场聚集仪将磁场精确聚集于肿瘤部位

考虑到血液循环中的表达PD-1的T细胞（PD-1+T细胞）可以靶向结合aPD-1抗体，然后通过趋化因子的作用主动向炎症或者肿瘤部位聚集，他们设计了一种新的纳米药物递送策略（如上图），不仅可以利用纳米载体递送aPD-1抗体用于免疫检查点的阻断，而且还可以利用T细胞来递送NF-κB信号通路抑制剂用于抗肿瘤T淋巴细胞的募集。由于纳米载体pH的敏感性，肿瘤浸润的PD-1+ T细胞结合的纳米药物在酸性的肿瘤微环境中释放，留下aPD-1封闭抗肿瘤T细胞上的PD-1/PD-L1免疫检查点，新产生的负载NF-κB信号通路抑制剂的纳米药物被肿瘤细胞和肿瘤相关巨噬细胞摄取，从而抑制肿瘤细胞和肿瘤相关巨噬细胞的NF-κB信号通路，进一步增加抗肿瘤T淋巴细胞的募集，这些募集来的T细胞又可以再次作为纳米药物输送的工具输送纳米药物，这种良性的药物递送循环可以显著提升肿瘤内药物的聚集，改善肿瘤中T细胞的浸润，协同提升肿瘤免疫治疗的效果，为一些不响应免疫检查点治疗的肿瘤提供了一个新的方向。

近几年来，纳米材料的研究风糜全球，在高科技领域中有如下应用：光催化有机物降解材料；保结抗菌涂层材料；阻燃，抗紫外线材料；敏感器元件材料；复合材料的增硬增韧等，应用范围日益广泛。目前，我们能提供以下几种纳米材料的制备,应用和性能检测方法，如：二氧化钛，二氧化锌，二氧化铈等，这些氧化物的生产已达到批量（2公斤）以上，纳米二氧化钛能使树脂的硬度提高8倍，韧性也有很大提高。