悬赏金额：10万元 需求领域：纳米材料、特种功能材料、精细化工、高分子复合材料 技术关键词：高精度、环保、低收缩应力、下沉式

完成了木器漆用全系列树脂的产业化，其主要产品如下：1.木器底漆用PE及PU树脂，包括溶剂型、水性及ＵＶ系列产品；2.木器亮光清漆用系列树脂；3.木器哑光漆用系列树脂；   完成了木器及3C电子产品用系列紫外光（UV）树脂的产业化，其主要产品如下：1.UV底漆用系列树脂，包括环氧及改性系列UV树脂、PEA树脂及ＰＵＡ树脂；2.ＵＶ面漆用系列树脂，包括ＥＡ、ＰＵＡ系列，两管能团

《美国国家科学院院刊》（ PNAS）在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算，系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础，及其在纤维化发展蔓延过程中的作用，为细胞间力学信号介导的成纤维细胞（FB）-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据，并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”（Paratensile signaling）。组织器官在受到损伤之后，会发生损伤修复，诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施，慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化，诱发器官衰竭。有研究表明，在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关，包括此次新冠肺炎，会伴有肺部纤维化，重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭，肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因，在组织器官受到损伤或病毒感染之后，组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”（paracrine factors），例如TGF-b，PDGF等诱导，激活分化成为肌成纤维细胞MF，并分泌大量的细胞因子及细胞外基质，造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化，进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号，部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变，也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性，比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年，杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现，在肝脏纤维化早期，肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞，导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止，纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守，以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程，一、力学信号的产生；二、力学信号在细胞外基质传递；三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上，通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果，显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为，团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台，利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织（肝脏、心脏和皮肤）的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式，即旁张力信号作用机制的三个过程：力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应；研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应，并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象，团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法（Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL），利用该数学模型可重现体外实验结果，包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活，同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上，进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统，分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展（ fibrotic foci expansion）模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型，并结合数学仿真，发现在纤维化组织和正常组织交界面（border zone）存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯，导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束，能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样，阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延，证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用（图2）。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外（A）和数学模拟（B）仿生模型中，在未干预的情况下，纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号，纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中（C），在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延，但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑，纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据，“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充（见视频），为纤维化病理研究提供了新视角，为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者，杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君，在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0

目前用于空气过滤的净化材料，主要以丙纶、涤纶纤维无纺布为主，其微观结构是以直径为50~100nm 、长 10~20µm 的纤维组成多孔的纤维薄膜。对空气中悬浮颗粒（包含 PM2.5）的过滤净化主要是通过多层纤维进行阻隔，存在着过滤性能与透气性相矛盾的问题，且无法有效解决。本项目采 用涂装技术将多孔矿物材料、矿物纤维材料与 ePTFE 纤维进行了复合，在多孔纤维的结点上担载了一定量多孔矿物或矿物纤维作为吸附活性中心，制备出具有吸附功能的纤维过滤材料，可实现对微细、 超微细颗粒过滤的同时产生吸附作用，这样即使存在较大的孔隙也能产生良好的净化作用，可有效解 决过滤性能与透气性相矛盾的问题。经过检测，本项目所制备的样品对空气中微细、超微细颗粒（以PM2.5 为例）具有很强的去除功能，且透气性良好。

高压静电纺丝技术是一种自上而下 (top-down) 的纳米制造技术, 通过外加电场力克服喷头毛细管尖端液滴的液体表面张力和黏弹力而形成射流, 在静电斥力、库仑力和表面张力共同作用下，被雾化后的液体射流被高频弯曲、拉延、分裂，在几十毫秒内被牵伸千万倍，经溶剂挥发或熔体冷却在接收端得到纳米级纤维。该技术工艺过程简单、操控方便、选择材料范围广泛、可控性强、并且可以通过喷头设计制备具有微观结构特征的纳米纤维。 应用高压静电纺丝技术制备的纳米纤维膜，其表面积大、孔隙率高、并且具有三维立体连续网状结构等特征。结合聚合物基材的使用，电纺纳米纤维膜不仅仅可以有针对性地解决难溶药物溶解度问题，而且可以用于开发多种药物的速溶速效给药系统。可以根据用户需要进行各种药物速效给药系统的研制与开发

聚氨酯指大分子主链上含有许多氨基甲酸酯基的高分子化合物。它由二（或多）异氰酸酯与二（或多）元醇通过逐步聚合反应生成。聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、配方调整余地大，可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料以及弹性体。 近年来，我们追踪BASF、Bayer、Rhodia、Henkel、ucb及AIR等公司的技术进展；而且，对国内的技术、生产现状也非常了解。 几年来，我们在水性树脂合成方面进行了广泛的研究：（1）建立了缩聚反应分子量控制的理论方法；（2）水性聚氨酯皮革涂饰剂合成；（3）单组分木器漆用水性丙烯酸-聚氨酯分子级杂化体的合成；（4）单组分木器漆用水性聚氨酯树脂、水性聚氨酯油的合成；（5）双单组分木器漆用水性聚氨酯树脂（羟基组分）的合成；（6）工业烤漆用水性聚酯及醇酸树脂合成；另外对水可分散多异氰酸酯的合成也进行了初步探索。

含氟材料是高分子材料中综合性能最优异的材料。聚四氟乙烯是典型代表，其具有突出的耐热性能、耐化学腐蚀性、耐候性、低摩擦性和低表面能等一系列杰出的性能，已成为许多领域和现代科技不可缺少的材料。我国PTFE的产能已达8万多吨，实际产量也超过5万多吨，但PTFE存在加工困难，耐应力开裂和抗蠕变性差等致命缺点，限制了其在工程塑料领域的应用。 乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFF）兼具PTFE的耐酸、耐碱、耐化学品、抗老化性能和PE可熔融加工的热塑特性。由于乙烯的引入大大提高了耐辐射性，其机械性能的改善更为突出，如韧性、硬度、冷流和蠕变都比PTFE和FEP好。其制件稳定性可与尼龙或聚甲醛媲美。与短纤维和碳纤共混，其机械强度可达或超过尼龙增强制品。特别是在强酸、强碱、强氧化剂等化学介质条件下，作为工程塑料应用更为突出。而且，ETFE熔融成形性优异，其成形物有着优异的阻燃性和耐化学性。总之，ETFE已经成为各种高科技产业中不可缺少的关键材料。 目前，普通ETFE材料，由于分子链刚性大，熔融粘度高，成型困难，而且成型产品存在内应力，加工和热分解温度相差小等问题。国外早期的专利已有研制改性的热塑性氟塑料ETFE树脂的报道，如美国Du Pont公司和西德 Hoedist 公司着手研制改性的热塑性氟塑料ETFE树脂。改性的ETFE树脂除具有通用ETFE树脂优良的性能外，还具有更好的透明性、熔体加工型和耐候性等，但涉及的核心技术一直未公开。上世纪60年代开始，国内有多家研究机构和公司开始跟踪国外ETFE材料生产技术，但由于未能掌握核心的合成技术和加工工艺，都没有获得大的进展，一直停留在实验室阶段，没有形成产业化。目前，ETFE产品还完全依赖进口，国内大型客机、大型运输机飞机和多种军事装备等重点国防军工项目需要大量ETFE材料而无法生产，而国外进口原料易受到国际国内形势的影响，供货渠道不稳定，远远不能满足国内经济发展的需求，严重制约着相关产业技术的更新换代和产业升级，急需性能优良的国内ETFE产品。本项目创新性地设计出新的ETFE树脂分子链结构，并通过第三单体、聚合溶剂、聚合技术的控制，已初步实现ETFE树脂的工业化生产。

环氧树脂作为一种运用广泛的高分子材料，主要优点有：①耐湿性、耐碱性、耐酸性和耐溶剂性好；②固化收缩率低；③介电绝缘性、力学性能优良；④与多种基材的粘接性能优异。但是，环氧树脂耐热阻燃性能差，极大限制了它在高性能化方向的应用。本项目采用磷、硅、氮三者协同阻燃体系改性环氧树脂，不仅使环氧树脂的阻燃性能达到不燃物标准，同时各元素比重都较低，相对降低由于某一种元素含量过高造成对环氧固化体系基体性能的过多影响。

本材料主要用于激光快速成型光固化法中，能满足这一先进制造技术的特殊要求，该树脂的激光快速成型件可直接用于制造行业的产品设计评估、试装装配、性能测试和模具制造。可用于制造行业和印刷电路板和涂料。材料采用收缩率较小的树脂为基础树指，优化合成工艺条件，制成适当分子量的预聚体。其反应性基团全部用烯烃封端，以获得高的激光活性，同时优化选择稀释剂单体、光引发剂及其它助

可以量产/n本成果开发的新型绿色无机树脂铸造粘结剂由对环境无害的硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐等多种无机盐复合合成，配方中不含任何苯、酚、醛、呋喃等有毒物质，无色、无味，在浇注过程中，不燃烧，无有毒气体和烟雾的放出，改善了工作环境，对操作人员身体健康有益；粘结剂不粘模型和芯盒，属绿色环保新型铸造材料。能够广泛应用于汽车，拖拉机金属零部件毛坯的铸造用外模和型芯。具有完全环保的特点。其它特点有：无机树脂的溃散性优于酸硬化呋喃树脂，浇注后砂型溃散性好，残留强度低，在铝合金铸件生产方面替代有机树脂砂，能有效地解决铝