自美国 2011 年实施材料基因组计划（Materials Genome Initiative，MGI），现已成为全球材料创新研发的强大助推剂，将高通量实验、材料数据和高通量计算三要素有机结合，加速材料创新性研发并降低成本。MGI 将成分-工艺-组织-性能的关联集成化、跨尺度分析，将材料的研发由传统经验式提升到科学设计。高通量材料计算和数据挖掘技术是材料基因工程的重要组成部分，通过材料的高通量热力学/动力学计算、高通量相场模拟、数据挖掘和性能预测，实现材料合金成分、制备工艺、微观组织结构和宏观力学性能的调控及优化，为新材料的开发设计提供指导，实现产品全制备周期的数字化、智能化管理，提高产品质量稳定性、降低产品研发周期和成本、提升企业的核心竞争力。

目前常用的泡沫材料有聚氨酯、聚苯乙烯和聚乙烯三大类，但发泡聚苯乙烯制品难回收，对周围环境造成“白色污染”，聚氨酯泡沫在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物且发泡材料无法回收利用。发泡聚丙烯以其优良的耐热性、较高的韧性和抗冲击强度以及可回收利用等优点而倍受人们青睐。但由于聚丙烯熔体强度低，发泡过程难以控制，因此很难制备泡孔均匀、形态可控的发泡聚丙烯产品。目前只有少数国家掌握聚丙烯发泡技术，我国还未实现其产业化。 本项目首次把脉动剪切力场引入到聚丙烯挤出发泡过程中，建立了聚丙烯挤出发泡成型新方法，制备出了泡孔均匀细腻、高闭孔率的发泡聚丙烯。项目技术路线如下：首先利用普通聚丙烯通过交联接枝制备出适合发泡的高熔体强度聚丙烯，其次在脉动剪切力场作用下高熔体强度聚丙烯挤出发泡制备发泡聚丙烯。本项目的技术特点是在普通聚丙烯发泡成型工艺基础上，创新性的附加脉动剪切力场，使发泡过程更易控制，所制备出的发泡聚丙烯产品泡孔更加均匀细密。发泡聚丙烯可用于包装、汽车、建筑保温、体育防护器材等行业。

国内铷、铯主要从铯榴石、锂云母等固态矿中提取，但来源有限，生产规模无法扩大，导致产品成本高昂。而我国盐湖资源丰富，盐类资源总量约12000亿吨，具有锂、铷、铯储量大的特点。目前我国盐湖地区还没有开采铷、铯资源的先例，盐湖资源的开发多是单一开采某一种矿物，取富弃贫，造成资源的巨大浪费。因此，有效分离提取铷、铯对盐湖资源的综合开发具有十分重要的意义，是目前我国盐湖研究与开发热点之一。 课题组以负载普鲁士蓝纳米粒子的介孔硅胶为吸附材料，实现对实际盐湖卤水中铷、铯的选择性提取。在此基础上，拟通过小试为中试积累必要的经验和参数。这不仅对盐湖的综合开发意义重大，还可为我国高新技术产业发展提供稳定、廉价的铷、铯产品，起到保驾护航的作用。

冶金过程仿真是以程序设计和物理模拟相结合，通过数值计算和图像显示的方法，对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题进行研究。冶金过程仿真在炼钢、炉外精炼以及连铸过程有着广泛的应用。在钢液的冶炼、浇注过程中所涉及到的流体流动、传热、传质进行模拟，其中包括钢包精炼过程、连铸中间包、连铸结晶器浇铸过程以及模铸浇铸过程中的三维多相流动、传热、传质与凝固的冶金过程仿真。外加电磁场作用下，对连铸中间包的感应加热，结晶器电磁制动条件下连铸结晶器内钢水的流动和夹杂物去除的冶金过程仿真研究；钢包感应加热过程操作参数的优化等等有重要作用。冶金过程仿真结果和工业试验的观察吻合很好，对工业生产有较好的指导作用。

成果内容：在6项国家级项目连续支持下，创建了在多种过滤膜表面构建仿细胞膜抗污染涂层的共性技术方法。获得了多种抗污染性能优异的水净化膜，建立了自清洁油水过滤分离装置及工艺技术。抗污染不锈钢网膜滤水通量10000-60000 L/m2h，除油率99%；抗污染超大尼龙网膜处理湖泊藻类污染的除藻率可高达95%，水体透明度及处理效率比其它处理分别提高3-5倍和100倍。抗污染膜构建技术及主要应用指标达到国际领先水平。 成果成熟度：已进入中试产品阶段，需要合作进行产业化攻关。 转化方式：技术转让与合作开发。 产业化应用市场需求： (1)湖泊及水源水中藻类和其它悬浮污染物高效滤除； (2)游泳池水高效、快速过滤净化； (3)巨量含油污水自清洁过滤净化处理； (4)原油开采液抗污染油水过滤分离； (5)水面浮油快速、高效收集； (6)生活污水高效过滤处理。 有关奖项：2017年陕西省科技工作者创新创业大赛金奖； 2021年陕西高校科学技术奖“一等奖”。 成果知识产权情况： 专利号 专利名称 专利状态 知识产权权属 ZL201110203771.7 利用RAFT聚合技术在材料表面构建仿细胞外层膜结构涂层的方法 授权 独占 ZL201110205373.9 仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构共聚物及其制备方法和应用 授权 独占 ZL200910219143.0 一种仿细胞外层膜结构修饰涂层制备的方法 授权 独占 ZL201310469385.1 一种通过聚多巴胺涂层构建功能化表界面的方法 授权 独占 ZL201510013872.6 含磷酰胆碱和聚乙二醇的功能聚合物及其抗污涂层的构建方法 授权 独占 ZL201610120275.8 功能型仿细胞外层膜立体结构涂层的构建方法 授权 独占 ZL201810353089.8 一种抗生物污染的超亲水微滤膜的制备方法 授权 独占 ZL201610485203.3 一种滤纸改性制备油水分离膜的方法及应用 授权 独占 ZL201610485188.2 一种亲水/疏油型油水分离不锈钢网膜的制备方法 授权 独占 ZL201910027531.2 一种仿生聚合物及制作耐久性双仿生聚合物涂层的方法及应用 授权 独占 ZL201720628315X 一种滤水型油水分离器 授权 独占

成果内容： 本成果取得3项发明专利。除湿材料技术于2019年2月在海南省万宁市进行了性能测试。试验结果表明：在阳光充足的情况下，除湿和再生的转化率可以达到98%左右，能够满足除湿材料再生的要求。 成果优势：该技术可用于潮湿环境下电力电气设施、工业生产、国防建设、仪器仪表、日常生活等的除湿，有太阳条件下可实现太阳能再生和循环利用等。具有很大的应用前景。 成果成熟度：小试阶段 转化方式：技术入股、合作推广、技术转让 成果知识产权情况 专利号 专利名称 专利状态 ZL201711397996.4 一种连续化学反应法蓄热放热系统 授权 ZL201310274286.8 一种膨胀石墨复合蓄热材料及其制备方法和应用 授权 ZL201310274316.5 膨胀石墨复合蓄热材料及其制备方法和应用 授权 图1 除湿材料的DTA-TG 热分析图 图2除湿材料的吸潮量随时间变化曲线 图3 不同再生温度下除湿材料的再生量随时间变化曲线

本项目开发了一种全新概念的纳米陶瓷制备新工艺新技术。它采用天然矿物和工业废渣来取代高温烧结法中昂贵的纳米陶瓷粉末，使制备成本大幅降低。用高温溶胶－凝胶工艺从根本上解决了材料组成的不均匀性和残留气孔等问题，同时具有生产周期短、效率高、能耗低、制品的均匀性和可靠性好等优点。开发的原位受控晶化技术不仅使材料的晶粒尺寸控制在纳米级，而且还可对晶相数量和结晶形状进行有效控制，可获得具有球状或针状晶体的纳米微晶陶瓷。

成果描述：红景天为景天科(Crassulaceae)红景天属(Rhodioa L)，是在高原海拔3400-5700米纯净无污染环境下生长的一种珍贵药用植物，是继"人参"、"刺五加"之后我国发现的第三种重要的保健药用资源。红景天含40余种化合物，主要有甙类（红景天甙、熊果甙、卢丁甙等）、黄酮类、氨基酸类、微量元素类等。现代医学研究指出：红景天应高原高寒缺氧、大风干旱、紫外线照射强烈、昼夜温差大等恶劣多变的生态环境，为环境适应性药物，用于军事医学、航天医学、运动医学上收到较好疗效。其重要功能有：抗缺氧、抗疲劳、对中枢神经的双向调节、延缓衰老作用、抗毒、抗辐射和防癌、对内分泌系统的双向调节等。我们研究开发的红景天产品剂型丰富，包括胶囊，含片，口服液。市场前景分析：产业化成果。目前该技术已经成功转让2家企业，均在当年实现赢利。与同类成果相比的优势分析：所有原料符合中国卫生部关于保健的原料要求，产品的卫生指标、理化指标、功效成分指标和安全性均符合卫生部有关保健食品的相关要求。

成果与项目的背景及主要用途：罗红霉素不仅保留了红霉素等大环内酯所共 有的抗菌活性，而且具有口服吸收良好，组织穿透力强，血药半衰期长，血药浓 度高及不良反应少等特点，是大环内酯类药物中比较理想的品种。在世界上已有 九十多个国家和地区广泛应用于临床，在国内的应用也日趋广泛。 目前，国产罗红霉素生产过程中的结晶收率低，生产成本居高不下，而且产 品主要为不定形的白色或类白色粉末，相比进口罗红霉素十四个面的规整六边形 晶体，产品主粒度小，粒度分布不均匀，产品流动性差，光泽和外观也不理想， 在国际市场上的竞争力明显劣于国外同类产品。 技术原理与工艺流程简介：本研究开发出一种先进的罗红霉素重结晶工艺： 先在丙酮-水混合溶剂中溶解罗红霉素粗品，过滤后仍在丙酮-水体系下共沸蒸发 重结晶生产出罗红霉素晶体产品。结晶过程收率达 94%以上，产品洁白，主粒度 大，产品流动性好，完全达到甚至超过国外同类产品的指标。 技术水平及专利与获奖情况：在浙江绍兴震元制药公司 2003 年新建年产 200 吨罗红霉素工业生产线上实施见效，使罗红霉素结晶产品各项技术经济指标达到 国外同类产品标准。 应用前景分析及效益预测：采用本中心在“八五”、“九五”攻关过程中开 发的新型结晶工艺与设备以及全套的计算机辅助操作与控制技术，产品质量和收 率达到国际先进水平，所开发的新型结晶工艺操作稳定，可靠。目前罗红霉素市 场前景广阔，经济效益显著。 应用领域：新型蒸发与溶析耦合结晶工艺，应用于无法单纯通过溶析或蒸发 结晶得到满意晶体产品的工业化生产过程改进。 16天津大学科技成果选编 15、抗污染超滤膜 成果与项目的背景及主要用途： 超滤技术主要用于含分子量 100～1000,000 的物质的分离，是目前应用最广 的膜分离过程之一。超滤是通过膜的筛分作用，将溶液中粒径大于膜孔径的大分 子溶质截留，使小分子组分透过超滤膜，达到分离目的的膜过程。超滤作为一种 新型高效的膜分离技术，具有无相变、操作条件温和、无第三组分引入、工艺流 程简单等优点，可代替传统的分离技术，如精馏、蒸发、萃取、结晶等过程，但 是超滤过程中的膜污染严重限制了超滤在分离领域的更广泛应用。 国际纯粹和应用化学协会 IUPAC 将膜污染定义为由于悬浮物或可溶性物 质通过物理化学作用或者机械作用，在膜的表面及膜孔内部吸附或沉积，导致膜 孔堵塞或变小、膜通量降低的过程。目前，解决高分子超滤膜污染的根本途径是 开发低污染超滤膜，包括开发新型高分子材料及对现有超滤膜进行表面改性。前 者制膜成本较高，并在大规模应用上存在困难。而对现有膜进行表面改性则成为 解决高分子超滤膜膜污染的有效途径。 技术原理与工艺流程简介： 天津大学多年来致力于抗污染膜表面的构建研究。受细胞膜组成、结构和功 能启发，采用表面偏析与相转化相结合的方法，利用热力学和动力学协同效应， 将非溶剂诱导的相分离和嵌段共聚物的自组装过程相结合，原位多尺度构建抗污 染膜表面。利用 Pluronic 系列嵌段共聚物的表面改性和致孔双重作用，调控膜 表面结构和孔结构，在膜表面形成稳定水化层, 抑制污染物吸附。利用磺胺、磷 脂共聚物等两性离子型嵌段共聚物同一官能团内含有等量正、负电荷，保证膜表 面电中性的同时，通过离子溶剂化作用形成更致密的水合层，提高膜抗污染性能； 并其刺激响应性（温度、pH 值等），构建智能型超滤膜表面。以含氟、含硅系 列多嵌段共聚物为改性剂对膜表面结构进行调控，可控构建同时具有亲水区和低 表面能微区的非均相膜表面，赋予膜表面抗污染、自清洁的双重特性。 所制备的超滤膜在广泛的 pH 值范围内具有良好的抗污染特性，用于含蛋白 质、油、酵母菌的模拟污水处理，水通量>200L/(m2 h)，通量恢复率近 100%，通 量衰减率<3.4%。 17天津大学科技成果选编 目前已经完成表面偏析法抗污染膜中试实验，建成了中空纤维膜生产线， 开发了基于聚氯乙烯（PVC）和聚偏氟乙烯（PVDF）等材料的 5 个系列 20 多个 膜品种。 应用前景分析及效益预测： 膜技术在分离中的优势： 1、条件温和，在常温下进行，特别适合热敏性物质的分离和浓缩 2、无相态变化，能耗低 3、分离过程速度快，选择性高 4、分离过程简单，可以连续操作，容易与其他分离过程耦合，易于放大 5、无外加物质，利于节约资源和保护环境 天津大学制备的抗污染超滤膜用于蛋白质、油水乳化液、微生物等污水处理， 显示了抗污染、自清洁、智能性和高通量等特点，具有良好的应用前景。 应用领域：电子、化工、环保、生物、食品、医药等领域。 应用包括：饮用水净化；污水处理，特别是含油污水处理；发酵液澄清，细 胞分离与收集，酶、蛋白质等大分子物质的浓缩与精制，抗生素的回收及纯化， 氨基酸类制品的浓缩。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模） 需根据实际情况面议。 合作方式及条件：具体面议

手性药物在化学药物中占有相当的比例，在化学合成药物中有1/3甚至更多的手性或者手 性对映体构成的外消旋体。药理学研究表明，手性药物的各对映体在进人人体后药理作用有着 明显差异，这使得对光学纯单一对映体的需求量不断增加，对其纯度要求也越来越高。 在手性药物的分离中，模拟移动床色谱具有周期短、成本低、分离效率高、固定相利用 率高、流动相循环使用、自动化连续操作等优势，已被国际上公认为制备规模拆分手性药物的 最有效手段。采用模拟移动床色谱分离手性化合物的技术一直被美国UOP、法国Novasep、德 国Knauer、日本Daicel Chemical等少数几家大公司所垄断。在我国的发展尚处于起步阶段，对 SMB过程的研究无论从基础体系的设计，还是此项技术的工程应用都相对发展缓慢。 通过研究同步和异步模拟移动床过程模拟优化设计理论体系，建立了大规模手性化合物拆 分的新方法。采用VARICOL-Micro 装置，可成功分离愈创甘油醚、反-均二苯乙烯氧化物、氨 鲁米特，得到单一对映体产品纯度达到 99.0%以上。VARICOL-Micro 装置从法国诺华赛公司引 进, 该装置同时具备SMB (同步切换) 和Varicol (异步切换) 两种操作模式。与传统同步控制的模 拟移动床技术相比，异步控制的Varicol技术能够在少于同步控制SMB色谱柱数量的条件下实现 同样的分离效果，降低分离成本并更有效的利用了固定相。