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轻量化液态金属物质
常温液态金属通常是指一大类熔点接近室温的低熔点金属。与传统认知中的金属不同，此类物质通常情况下呈液态，既具有液体良好的流动性，又拥有金属材料优异的导电性与导热性，且易于通过温度调控使其在固液相之间快速切换，即表现出刚柔相济的特点。由于这些因素，液态金属在柔性电子、3D打印、芯片冷却、生物医学以及可变形机器人等领域得到了日益增长的应用。然而，常规的液态金属材料自身密度通常很高，这会给由此制成的器件与装备平添额外重量，造成相应能量消耗，也削弱了使用的灵活性。为改变上述现状，刘静课题组提出了旨在制造轻质液态金属的基本思想，他们特别以共晶镓铟合金及中空玻璃微珠为典型代表（图2），制备出了密度仅为水的一半以至可漂浮于水面的轻量化液态金属复合材料（图3）。这种材料除保留了纯液态金属良好的导电性、导热性、力学强度及固液相变特性（图4）外，还拥有可塑性、可变形性乃至磁性等行为，作者们为此设计了系列平面及三维应用场景，并引入不同封装方式实现了对材料漂浮行为的调控，展示了水面电路及水中机器人的潜在应用。图2. 典型轻量化液态金属复合物微观结构的SEM与EDS图图3. 基于液态金属-中空玻璃微珠制成的轻量化复合材料及对应密度图4. 基于GaIn与玻璃微珠的轻量化液态金属复合材料的力学与温度断裂行为轻质液态金属物质概念的提出具有基础科学意义和普适应用价值，由此开启了一条研制新型液态金属功能材料的基本途径。原则上，结合各类液态金属与对应的轻质改性物质，可赋予终端材料更多目标功能，从而能以一种材料形式同时将许多尖端材料的功能如电、磁、声、光、热、力学、流体、化学等集于一体，这是已有材料体系不易具备的，因而在许多场合十分有用，比如作为印刷电子墨水、3D打印材料、可注射金属骨骼与牙科修复、血管栓塞及造影剂、水中机械电子设备、刚柔相济型可穿戴外骨骼以及可变形柔性机器人等。此项研究中，论文第一作者为清华大学医学院生物医学工程系博士生袁博，通讯作者为清华大学医学院生物医学工程系教授刘静。相应研究得到国家自然科学基金重点项目及中科院前沿项目的资助。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910709
清华大学
2021-04-11
城市污泥生物质流化床燃烧氮氧化物生成机理和再燃控制技术
开展城市污泥生物质流化床燃烧氮氧化物生成机理和再燃控制技术研究， 探究了市政污泥生物质热解过程中 NH3、HCN 等 NOx 前驱物的释放特性，揭示了 污泥热解过程中氮元素的迁移规律;研究了 CaO、Fe2O3 等添加剂对污泥资源化 利用过程中 NOx 前驱物释放的控制机理。同时，在流化床炉上进行了污泥的燃烧 试验，探究了燃烧温度、污泥含水率、过量空气系数等因素对污泥燃烧特性以及 主要氮氧化物释放特性的影响，揭示了城市污泥流化床燃烧氮氧化物形成机理， 达到减量化、资源化、无害化处理污泥的目的。为进一
上海理工大学
2021-01-12
生物质富氮热解联产含氮化学品与掺氮焦的系统
本发明公开了一种生物质富氮热解联产含氮化学品与掺氮焦的系统，包括富氮热解子系统、焦炭掺氮子系统、外源氮素引入子系统、富氮气体冷凝子系统。富氮热解子系统产生高温烟气，并促使生物质与外源氮素发生反应；富氮气体冷凝子系统将热解气体进行冷凝分离出富集含氮化学品的液体产物并进行存储；焦炭掺氮子系统产生高温气化气，并对焦炭进行深加工处理并存储冷却后的焦炭产品；外源氮素引入子系统向富氮热解子系统和焦炭掺氮子系统提供外源氮素，并
华中科技大学
2021-04-14
生物转化生产2-酮基-D-葡萄糖酸
2-酮基-D-葡萄糖酸 (2-keto-D-gluconic acid，2KGA) 是工业上大规模生产的一种有机酸，主 要用于食品抗氧化剂D-异抗坏血酸及D-异抗坏血酸钠的合成。本项目采用氧化葡萄糖酸杆菌 静息细胞转化法生产2-KGA。转化反应体系中，底物葡萄糖浓度达到300g/l左右，2-KGA的产 率在95%以上，时空产率达到13.48g/l/h。国内外报道的最高发酵生产水平是11.4g/l/h。 现有的2-KGA生产，主要通过荧光假单胞菌发酵葡萄糖或淀粉水解糖。工艺面临的主要问 题是抗噬菌体菌株的筛选、连续发酵的周期长、菌体与CaSO4 的分离等。 本项目采用静息细 胞转化法生产2-KGA。本项目和发酵法比较，具有转化反应简单、易控制、时间短、后处理容 易等优势。
华东理工大学
2021-04-11
生物基乙烯、醋酸乙烯及VAE成套生产技术及工程应用
"我国是乙烯、醋酸乙烯及其衍生化学品的消费、生产大国，但一直不掌握先进的生物基乙烯、乙烯法醋酸乙烯及VAE生产关键技术。开发具有自主知识产权以生物质为原料的大规模生产技术，对我国相关产业的技术提升、实现大宗化学品的生物制造及可持续发展具有重要意义。主要科技创新如下： 1．开发出高空速、水蒸气协同的乙醇制乙烯反应工艺，空速达750h-1（GHSV），转化率大于99.6%，选择性大于98%，并有效抑制了催化剂积碳。与国外技术相比较，原料乙醇消耗降低2.7%，蒸汽消耗降低11.4%。 2．探明了CO在Pd-Au催化剂上与表面吸附氧的作用及转化规律，修正了醋酸乙烯生产关键原料乙烯的质量控制指标，CO浓度由小于5mL/m3放宽至小于500 mL/m3，使乙烯低温精制过程能耗降低40%以上。 3．开发出沸腾水移热固定床反应器壳方结构，提出了放大准则并用于醋酸乙烯合成反应器设计与制造；探明了氧气混合过程安全机制，开发出本质安全型氧混器并实现工程应用。实现了关键设备的自主创新。 4．开发出以复配聚乙烯醇等为表面活性剂、过氧化氢为氧化剂的VAE生产技术，生产出具有优异性能的VAE新产品。
天津大学
2021-04-10
全生物基呋喃聚合新材料及其关键中间体研发
成果创新点 发展绿色友好反应体系，通过核心过程的耦合，实现关 键中间体 HMF 百吨级生产新工艺研发与中试；开发了基于 HMF 下游新型聚合单体的高选择性合成，实现合成呋喃聚合材料 单体的高效催化氧化新工艺，在提高反应浓度的同时提高了 产物收率及选择性，降低反应成本及三废排放；开展并制备 了呋喃基聚合材料，同时对材料的结构调控及结构性能关系 进行研究，呋喃基聚酯材料 PEF 表现出优于石油基材料 PET
中国科学技术大学
2021-04-14
生物基无毒增塑剂高效制备技术的研究及产业化应用
随着石化增塑剂引发的健康安全与环境污染问题的日益严重，以生物质发酵制得的柠檬酸为原料的柠檬酸酯类增塑剂，作为无毒增塑剂的首选品种，受到日益广泛的关注。其中乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）受到美国食品与药品监督管理局FDA的认证为绿色无毒增塑剂，许可用于食品包装材料。然而，目前柠檬酸酯类行业普遍存在生产效率低、生产工艺复杂、产品质量不稳定、环境污染严重等问题。本项目针对高效催化技术的开发、连续一体化工艺研究及新品种的开发等三个方面展开研究，创制了新型绿色催化体系，开发多釜串联连续化生产技术，大幅实现工艺
南京工业大学
2021-04-14
全生物基呋喃聚合新材料及其关键中间体研发
发展绿色友好反应体系，通过核心过程的耦合，实现关键中间体 HMF 百吨级生产新工艺研发与中试；开发了基于 HMF 下游新型聚合单体的高选择性合成，实现合成呋喃聚合材料单体的高效催化氧化新工艺，在提高反应浓度的同时提高了产物收率及选择性，降低反应成本及三废排放；开展并制备了呋喃基聚合材料，同时对材料的结构调控及结构性能关系进行研究，呋喃基聚酯材料 PEF 表现出优于石油基材料 PET的结构性能。
主要产品预期可实现参数指标：1） 建成千吨级呋喃基新材料单体 FDCA 产业化示范工程，单体 FDCA 纯度达到聚合级，生产成本控制在 15 万/吨以内；
2）建立呋喃基新材料产品质量标准和性能评价标准，对比传统聚酯材料隔水性能提高 2 倍，隔氧性能提高10 倍；
3） 进行呋喃聚酯、聚酰胺材料工程应用实验，完成 1-2 项终端应用产品设计开发。
中国科学技术大学
2023-05-17
陈温福院士团队孟军教授课题组在生物炭-微生物协同治理抗生素污染方面取得新进展
陈温福院士团队孟军教授课题组在生物炭-微生物协同治理抗生素污染方面取得新进展
沈阳农业大学
2025-05-21
李冠华、苑琳课题组在生物质新能源研究领域取得新进展
木质纤维素是地球上最丰富的有机物，纤维素高效酶解糖化是生物质新能源开发研究的核心前提。实验室以内蒙古特色农作物甜菜为研究对象，考察了化学组分分布特征对纤维素酶解效率的影响机理。利用数字成像技术、光谱分析技术及酶解动力学分析方法，在细胞壁水平证实木质素的再分布能够破坏纤维素与木质素间的相互作用，引起细胞壁解构，纤维素酶最大吸附量、酶解初速率、还原糖得率显著提高。研究丰富了纤维素酶促水解理论，为预处理技术的开发提供了新思路，为甜菜渣规模化开发利用提供了技术支持。
内蒙古大学
2021-02-01