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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
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
2021-02-01
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
金属卟啉
仿生
催化氧化合成含氧有机化学品
含氧有机产品如己内酯、环氧环己烷均是重要的有机合成中间体。己内酯主要用于合成聚己内酯和与 其它酯类共聚或共混改性,其中聚己内酯具有独特的生物相容性、降解性以及良好的渗透性,在环保和医 用材料方面具有广泛的应用。环氧环己烷开环反应可制备大量中间体,是合成盐酸苯海索、农药三环锡、 克螨特、1,2-环己二醇、聚碳酸酯等的重要原料,广泛应用于医药、农药、固化剂、增塑剂等领域。由于 己内酯和环氧环己烷的合成存在生产的安全性和产品的稳定性等方面的难题,因此其合成技术难度大,目 前只有美、英、日等国的很少几家公司在生产,而我国主要依靠进口。 仿生催化氧化技术就是模拟血红素的活性中心结构,通过设计合成与酶结构相似的化合物,模拟与酶 催化反应相似的反应历程,实现温和条件下的催化氧化过程。本技术以氧气为氧化剂,以类酶结构的化合 物为催化剂,实现在温和条件下环己酮、环己烯高选择性氧化制得己内酯和环氧环己烷的仿生催化工艺。 本技术成果已申请国家发明专利,是我国拥有自主知识产权的制备己内酯和环氧环己烷新工艺,目前正处 在中试阶段。本技术成果填补了目前氧气氧化环己酮、环己烯制备己内酯和环氧环己烷的国内外技术空白。
中山大学
2021-04-10
一种
仿生
微孔表面泡沫金属填充太阳能真空集热管
本发明公开了一种仿生微孔表面泡沫金属填充太阳能真空集热管,该真空集热管嵌套有玻璃外管(1)和仿生微孔表面金属内管(2),玻璃外管(1)上端开口,且对接有合金短管(6);仿生微孔表面金属内管(2)上端开口,且沿其开口端的外表面固定连接有金属环形盖(5),所述的金属环形盖(5)外延与合金短管(6)固定连接,在真空集热管嵌套有玻璃外管(1)与仿生微孔表面金属内管(2)之间形成真空;在仿生微孔表面金属内管(2)管壁的外侧涂覆选择性吸收涂层(3),在仿生微孔表面金属内管(2)内部插入泡沫金属填充体(4)。该真空集热管提高太阳能利用率、承压效果好,可增强内部换热降低热损失,有效提高太阳能热水器效率。
东南大学
2021-04-11
气动人工肌肉在
仿生
机器人中的应用技术(技术)
成果简介:气动人工肌肉驱动器具有较强的柔性及仿生性,其高功率/质量 比的特点使之在仿人机器人技术领域中具有无可比拟的优势。对气动人工肌 肉的静、动态特性深入进行了建模与实验研究,进行了气动人工肌肉驱动的关节特性分析及位置控制研究。分别研制出气动人工肌肉驱动的仿人灵巧手,以及十四自由度双臂机器人,通过简单的材料制作出性能优异的气动人 工肌肉,辅之模糊自适应控制、协调控制等高精度气动伺服控制技术,实现 了灵巧手基于数据手套的主从抓持操作、机械臂自动驾驶方向盘等动
北京理工大学
2021-04-14
关于举办第十届两岸新锐
设计
竞赛·华灿奖的通知
各省、自治区、直辖市高等教育学会,行业高等教育学会,各分支机构,各赛区牵头单位,有关高校、有关单位: 为助力教育强国建设,进一步推进艺术设计类人才培养模式改革与发展,提升艺术设计类创新创业人才培养质量,推动海峡两岸暨香港、澳门及海外广大青年的文化交流,促进两岸文化创意及相关产业的合作共赢,探索海峡两岸融合发展新路,经研究,中国高等教育学会决定举办第十届两岸新锐设计竞赛·华灿奖(以下简称华灿奖),现将有关事项通知如下: 一、竞赛主题 融·合 二、举办单位 主办单位:中国高等教育学会、中华中山文化交流协会 承办单位:昆山市人民政府、民革中央联络部、中国高等教育学会设计教育专业委员会 三、竞赛目标 以赛促育,通过竞赛呈现,展示艺术设计创新成果,树立设计教育人才培养的风向标,引导两岸青年设计师及学生树立正确的世界观、人生观和价值观,造就一批有理想、敢担当、能吃苦、勇奋斗的艺术设计类拔尖创新人才。以赛促融,通过竞赛交流,加强海峡两岸、香港、澳门和海外华人华侨青年的交往互动,深化文化认同,坚定文化自信,在设计实践和创新创业中涵养家国情怀,增进民族自豪感,铸牢中华民族共同体意识。以赛促创,通过竞赛评比,倡导设计理念、技术和材料的创新应用,提升设计作品的创意水平和实用价值,推动成果转化,深化产教融合,以设计创新赋能新质生产力发展,促进高校艺术设计类毕业生更高质量创业就业。 四、参赛对象 海峡两岸、香港、澳门高等学校在职青年教师、在读学生,青年设计师,以及海外华人华侨在职青年教师、在读学生、青年设计师,年龄需在45周岁(1980年1月1日以后出生)以下。以个人或团队形式参赛均可,若以团队形式参赛,每项参赛作品团队组成包括1名第一作者和不超过4名团队成员。高校学生组指导教师人数不超过2人。已获得前9届竞赛各类奖项的相同作品不能再次参赛,每位选手最多参与5项作品(含第一作者及团队成员)。 五、赛制安排 华灿奖采用校赛、赛区赛(大陆内各省、自治区、直辖市设置省赛,香港、澳门、台湾及海外地区设置区域赛)、总赛三级赛制。校赛、赛区赛由各赛区负责组织实施。 (一)校赛 由各高校根据相应赛区赛方案负责组织实施,保质保量按时完成校内比赛,选拔获奖作品至赛区赛。 (二)赛区赛 由各赛区牵头单位负责组织实施。竞赛共设立34个赛区,其中大陆30个赛区,香港、澳门、台湾各设1个赛区,海外1个赛区,选拔赛区内获奖作品及路演作品至总赛;青年设计师组由赛区直接负责组织、选拔。各赛区牵头单位联系方式见附件4。 (三)总赛 总赛分两个阶段:第一阶段为网络评审,参赛对象为各赛区选拔至总赛的参赛作品。第二阶段为现场评审,根据第一阶段成绩由高到低排名,筛选作品进入第二阶段。 (四)路演 路演参赛对象为赛区赛选拔推荐至总赛的作品,进入总赛现场评审的作品有机会参与路演。参赛选手可根据参赛作品情况,选择进行实物路演(平面、数字多媒体等以设计图展示),重点展示作品成果转化的优势,准备不超过5分钟的作品介绍,由专家现场评审。具体事项以华灿奖官网公布为准。 六、赛道设置 华灿奖分创意赛道、定向主题赛道两个赛道。 (一)创意赛道 共设元宇宙设计、视觉与空间设计、产品设计、数字媒体设计、中华传统文化IP开发设计、融合创新设计6大组别,根据参赛对象类别每组下设高校学生组、青年设计师组,共计12个小组。 第1组为元宇宙设计高校学生组; 第2组为元宇宙设计青年设计师组; 第3组为视觉与空间设计高校学生组; 第4组为视觉与空间设计青年设计师组; 第5组为产品设计高校学生组; 第6组为产品设计青年设计师组; 第7组为数字媒体设计高校学生组; 第8组为数字媒体设计青年设计师组; 第9组为中华传统文化IP开发设计高校学生组; 第10组为中华传统文化IP开发设计青年设计师组; 第11组为融合创新设计高校学生组; 第12组为融合创新设计青年设计师组。 (二)定向主题赛道 设5个定向主题:“AIGC创新创业设计”“茶韵稻香,食美惟扬”“华灿运河”“乡村振兴刘姐菜篮子里的美好生活”“灵山新文创,回归心生活”,根据参赛对象类别每个定向主题下设高校学生组、青年设计师组,共计10个小组。 第1组为“AIGC创新创业设计”高校学生组; 第2组为“AIGC创新创业设计”青年设计师组; 第3组为“茶韵稻香,食美惟扬”高校学生组; 第4组为“茶韵稻香,食美惟扬”青年设计师组; 第5组为“华灿运河”高校学生组; 第6组为“华灿运河”青年设计师组; 第7组为“乡村振兴刘姐菜篮子里的美好生活”高校学生组; 第8组为“乡村振兴刘姐菜篮子里的美好生活”青年设计师组; 第9组为“灵山新文创,回归心生活”高校学生组; 第10组为“灵山新文创,回归心生活”青年设计师组。 如有新增定向主题赛道另行通知。 七、组织机构 竞赛设组织委员会、专家委员会、纪律与监督委员会和仲裁委员会。 八、赛程安排 创意赛道作品征集截止时间:2025年9月30日17:00 校赛截止时间:2025年10月20日17:00 赛区赛截止时间:2025年11月10日17:00 定向主题作品征集截止时间:2025年11月10日17:00 总赛及路演时间:2025年11月 颁奖仪式及路演展示时间:2025年12月 (以上日期如有调整,以华灿奖官网公布为准) 九、竞赛官网 竞赛网址:www.huacanjiang.com 开放时间:2025年7月22日 十、其他事项 (一)竞赛不收取费用,各高校、各赛区牵头单位不得收取参赛相关费用。 (二)各高校、各赛区牵头单位认真做好竞赛组织与选拔工作,严格审查参赛对象资格及作品内容。 (三)严格杜绝抄袭行为,如出现抄袭则取消参赛资格,通报参赛选手所在单位且3年内不得再参赛。如产生侵权行为或涉及知识产权纠纷,由参赛选手及所在单位自行承担相应责任。 (四)主办方行使著作权包括但不限于享有对所属竞赛作品方案复制权、传播权、展示、出版和宣传等权利。定向主题获奖作品版权归华灿奖组委会,如获奖选手不能签署,视作放弃参赛资格。 (五)无锡灵山慈善基金会作为华灿奖公益合作单位,以创新设计驱动公益实践,以公益使命激发青年创意,共同构建青年参与社会发展的可持续模式。 (六)有以下情况的,华灿奖组委会有权收回奖项标志的使用权和已颁发的奖品: 1. 获奖作品(产品)由于功能性缺陷造成了重大社会危害; 2. 设计者或生产者在未通知主办方的情况下对获奖作品(产品)进行重大修改,并继续在该作品(产品)上使用获奖标志或利用其进行宣传。 (七)主办方对本活动保留最终解释权。 十一、联系方式 (一)中国高等教育学会 联 系 人:秦丽萍、光昊、薛晓婧 联系电话:010-82289129 (二)中华中山文化交流协会 联 系 人:杨大川 联系电话:010-65239625 (三)竞赛执行单位 联 系 人:赵 越、魏嘉琪 联系电话:赵 越13466539884, 魏嘉琪18610826084 (四)技术支持 联 系 人:余晓霞 联系电话:0571-81902943 (五)定向主题联系方式 1. “AIGC创新创业设计”定向主题 发起单位:山东未来云计算有限公司 联 系 人:杨骐榛 18611856631, 解磊磊 18660789233 2. “茶韵稻香,食美惟扬”定向主题 发起单位:扬州市农业农村局 联 系 人:袁霖 13665294029 3. “华灿运河”定向主题 发起单位:北京国际设计周有限公司 联 系 人:王文玉 17712676965, 王凯笛 13501004844 4. “乡村振兴刘姐菜篮子里的美好生活”定向主题 发起单位:盛庄农业集团有限公司 联 系 人:李女士 15312079756 5. “灵山新文创,回归心生活”定向主题 发起单位:无锡灵山文化旅游集团有限公司 联 系 人:灵山集团 0510-85686872 附件: 1.第十届两岸新锐设计竞赛·华灿奖实施方案 2.第十届两岸新锐设计竞赛·华灿奖定向主题征集 3.第十届两岸新锐设计竞赛·华灿奖各赛区名额分配表 4. 第十届两岸新锐设计竞赛·华灿奖各赛区牵头单位联系人 中国高等教育学会 2025年7月21日 点击下载通知和附件完整版:关于举办第十届两岸新锐设计竞赛·华灿奖的通知
云上高博会
2025-07-22
汽车覆盖件模具高速高精加工
理论
及应用研究
项目针对汽车覆盖件模具的高速高精加工,提出了面向加工特征的模具型面粗加工策略、面向刀具序列的分片加工策略和基于微观几何仿真和瞬时切削力模型的进给速度优化方法,使每台设备加工效率提高20%以上;提出了三维刃口轮廓的螺旋线插补加工方法,改变了以往靠手工调整的不足,实现了三维刃口轮廓的高效数控自动加工,不仅使加工效率提高了30%以上,而且防止了加工过程中可能出现的干涉现象,保证了加工质量。针对刃口空档背铣刀加工过程中缺乏专门的CAM模块、加工编程繁琐、精度不易保证的缺点,提出新的刃口空档背铣刀数控加工策略,能根据输入的参数,偏置刃口线后计算出加工轨迹,在计算过程中考虑了刀具的干涉,保证了程序的安全性。 该项目成果已在天津汽车模具股份有限公司得到了推广应用,并创造了显著的经济效,三年来为企业增加利润1300多万元。经天津市高新技术成果转化中心组织专家鉴定,结论为国际先进水平。
天津职业技术师范大学
2021-04-10
一种基于混沌动力
理论
的单向哈希函数构造方法
本发明涉及一种基于混沌动力理论的单向哈希函数构造方法,将一维分段线性映射的混沌映射与过饱和的Hopfield神经网络,通过分组Hash算法进行结合;所述的分组Hash算法,是将过饱和的Hopfield神经网络的收敛域中的吸引子元素
华侨大学
2021-04-29
关于2023年度
理论
物理专款项目申请的通知
1993年国家自然科学基金委员会设立理论物理专款,并成立学术领导小组,汇聚物理学家集体智慧,探索符合理论物理特点和发展规律的资助模式,以达到设立理论物理专款促进我国理论物理学研究的发展,培养理论物理优秀人才,做出优秀的研究成果,充分发挥理论物理对国民经济建设和科学技术在战略决策上应有的指导和咨询作用之目的。
国家自然科学基金
2023-08-03
复杂系统全寿命周期的可靠性
理论
与方法
本项目从全寿命周期角度出发,建立了具有鲜明特色和创新性的复杂系统全寿命周期的可靠性新理论和新方法。主要发现点有:(1) 揭示了可靠性、维修和保修决策在复杂系统全寿命周期可靠性优化中的关联机制,在国际上首次提出了集可靠性、维修和保修决策于一体的复杂系统可靠性优化和决策新方法。(2) 率先建立了单调关联系统的Posbist 故障树模型,创新性地提出了基于模糊贝叶斯的复杂系统可靠性评估新方法。(3) 阐明了复杂系统在全寿命周期内性能退化、损伤累积等复杂规律,提出了
电子科技大学
2021-04-14
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