项目研究背景： 有机硅材料兼具有机硅聚合物和无机聚合物的特性， 因而具有优良的介电性、耐高温特性、生理惰性、防潮、绝缘、耐气候老 化等优异性能，被广泛应用在航空航天、军用技术、电子电气工业、纺织 造纸、建筑工业、化学工业、金属和油漆工业、医药医疗等领域，被形象 的誉为 “工业味精 ”。近年来，我国有机硅产品的消费量呈逐年上升的趋势， 有机硅材料被列为国家重点贵发展的产业之一。 技术原理： 主要对有机硅高沸物和低沸物裂

人类在发展过程中目前面临能源危机和环境污染双重压力。在能源消费方面，目前世界能源消耗91%的是一次性矿物燃料能源，但矿物燃料是有限的，不可能成为人类的永久性能源。因此寻找可替代化石能源的新能源是人类可持续发展的必由之路。 据估计，全世界每年由光合作用而固定的碳达2×1011 吨，含能量达3×1018 千焦，可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物质约为1700 亿吨，而目前将其作为能源来利用的仅为13 亿吨，约占其总产量的0.76％，生物质资源开发利用潜力巨大。据测算，我国拥有的生物质能资源为50 亿吨左右，是我国目前总能耗的4 倍左右[5]。生物质资源虽然丰富，但由于保存和转化的技术落后导致生物质资源浪费严重，如秸秆等农业废弃物在田间焚烧，林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃，食品加工的壳、皮等被当作垃圾填埋，这不仅污染了环境，还造成了生物质资源的巨大浪费 利用生物质制备炭材料，在能源领域利用可以直接作为燃料使用，可以避免生物质原料本身能量密度低、体积庞大难于运输等弊端，同时相对于燃煤可以减少硫排放，从而减少对环境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的场合才使用，目前生物质炭在能源方面主要作为高端的燃料电池正极材料。另一方面生物质炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面积、发达的孔隙结构以及较好的化学稳定性和机械强度，在环保领域对重金属良好的吸附性能，因此对重金属废水处理及土壤恢复与改良具有巨大的应用潜力[8-14]。 由于传统工艺制造活性炭成本高，因此限制了其应用范围。如何最大限度降低制造成本是科研工作必须努力的方向。 生物质炭的制备方法主要分为：热分解法，微波炭化法，水热炭化法。热分解炭化法是目前制备生物质炭的主要方法，热分解制备生物质炭是在隔绝空气条件下生物质的高温裂解成炭，一般需要炭化与活化两个过程且二者可分步或同步进行。首先炭化过程是在300 –1000 0C下使生物质中分子链中C-O、C-C键断裂成炭，随着温度的升高, 生物质炭的产量降低, 含碳量逐渐增加。活化的目的是利用气体或化学物质改变炭化料的内部结构, 扩大孔体积, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸气、空气、CO2进行活化；化学活化则采用化学物质如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物质炭产品。热分解法的缺点在于反应时间长，反应耗能大，传热效率低和反应原料加热不均匀等。微波炭化法则是通过被加热体内部偶极分子的高频往复运动，使分子间相互碰撞产生大量摩擦热量，继而使物料内外部同时快速均匀升温从而达到裂解及炭化的目的。微波加热具有操作简单、升温速率快、反应效率高、可选择性均匀加热等优点。生物质通过微波炭化处理其活性炭得率较高(一般达到40%左右)且表面积大。但微波炭化的不足在于物料的反应温度不能精确控制，过量的微波辐射将对人体健康有损害且工业化放大过程比较困难。水热炭化法是在一定温度(一般200 ℃)和压强（下将水热反应釜内的生物质( 碳水化合物、有机分子和废弃生物质等) 、催化剂和水进行加热，实现对生物质炭化的过程。水热炭化一般制得的生物质表面积小一般500m2/g以下，同时反应时间长，因此生产成本较高。 总之制备生物质炭材料具有丰富的原料来源，同时在能源及环境方面具有广阔的应用前景，尤其在重金属污染治理及土壤恢复及改良前景更为广阔。但目前生物质转化为炭流程长，分解温度高，造成生产成本高而致使生物质的利用率低。如何更高效、成本更低廉实现生物质的炭转化，无论对于人类能源结构优化及环境保护均有十分重要的现实意义。 本项目提出了一种酸催化裂解炭化生物质原料的方法，采用酸催化直接将生物质分解及炭化，并在低温下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 过程，吸收炭化及活化过程蒸发的酸及液态有机物，酸进行循环利用，实现生物质炭材料绿色制备。由此可以制备出生物质炭材料比表面在1000m2/g以上，得率达到50%以上，从而降低生物质炭的制造成本，拓宽其应用范围。二．技术路线酸催化生产技术路线见下图，生物质粉碎后，采用一定酸浸湿润，干燥后进行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷却，炭化活化过程进行酸回收并返回使用，炭化完全后冷却，加粘结剂压块便得到生物质炭。  图1 酸催化制备生物质炭工艺流程三．技术开发内容及指标技术开发内容生物质原料的筛选及酸种类的筛选温度、时间工艺参数的优化；粘结剂的选择与添加工艺确定日处理1吨中试放大设备选择与设计；技术指标生物质炭得率大于50%；生物质炭的碳含量高于80%；生物质炭燃烧后的灰分小于5%；生物质炭材料比表面在1000m2/g以上。四．经济效益初步分析生物质炭售价按3000元/吨计算，原材料及处理成本约1500元/吨；按年生产1万吨计算，年效益为=（3000-1500）x10000=1500万元。 本项目作为生物质炭新工艺相对于传统工艺，大幅度提高了生物质炭的转化效率及降低了生产成本，因此经济效益非常显著，如果作为活性炭使用效益更加显著。同时具有很好的推广前景。

本发明涉及一种催化分解磷石膏的方法。其技术方案是：按磷石膏和炭化稻壳的质量比为(20——1)︰1，将磷石膏和炭化稻壳混合均匀，制得混合料。再将所述的混合料放入管式炉中，在600——900℃条件下进行催化分解反应，反应时间为60——180min，反应得到的二氧化硫气体直接制硫酸，反应得到的固体产物为活性石灰、或为硅酸钙、或为活性石灰和硅酸钙。其中：所述磷石膏的粒度为0.175——0.043mm，磷石膏的CaSO4为70——95wt%；所述炭化稻壳的粒度为0.175——0.043mm，炭化稻壳中：C为10——80wt%，SiO2为19——89wt%。本发明不仅能有效降低反应温度、加快反应速度、减少能耗和降低生产成本，且能实现对固体产物成分的精确控制。 （注：本项目发布于2014年）

本发明所述的纳米氧化锌粉的制备方法如下：将可溶性锌盐、氢氧化钾或氢氧化钠、 硼氢化钾或硼氢化钠按摩尔比为 1：0.66:（1～3）加入装有溶剂 N，N-二甲基甲酰胺的 容器中，搅拌，在温度 100～200O C 下保温 2～48 小时，然后冷却至室温，清洗生成物至 pH 值呈中性，最后用无水乙醇清洗、过滤、干燥即可。采用本发明所述的纳米氧化锌粉 的制备方法得到的氧化锌产率接近 100％，纯度也很高，粒度在几纳米到几十纳米之间， 且方法简单，是制备超细纳米氧化锌高端产品的优良工艺方法。

华东理工大学在国家“863”项目和上海市纳米专项项目的资助下，模拟人体天然红细胞的结构，采用四步改性复乳法工艺，以具有良好生物相容性的可降解聚合物为壳材同时包埋血红蛋白、酶，构建粒径大小为70～200nm、包封率高、高铁含量低、具有良好携氧功能的纳米微囊型血液代用品。通过协调溶剂的扩散速率与复乳液滴的纳米化过程，来调控和优化微球的粒径、包封率和表面三维结构，采用过氧化物歧化酶、过氧化氢酶、以及高铁血红蛋白强还原剂和血浆中小分子还原剂的协同效应来控制微球中高铁血红蛋白的含量。建立了微囊中高铁血红蛋白含量的控制方法，以小分子为探针，研究了微球表面物质的传递规律；以Bruno等人建立的血红蛋白血氧饱和度的经典测试方法为基础，借鉴脉冲血氧饱和度仪利用近红外光波对微球的强穿透性以及还原态血红蛋白和氧合态血红蛋白吸收光谱差值较大的特点，设计了一种可用于纳米微囊血液代用品有效性测试的无损检测方法。经检测，其携氧性能指标如P50，Hill系数等与天然血红蛋白接近，表现出优良的携氧性能。所研制的纳米微囊型血液代用品很好地克服了现有血红蛋白基血液代用品的缺点，有望为临床血液的严重短缺和战伤救治应急输血提供新的物质保证。

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。

凝胶电解质具有电导率高，界面电阻小，安全性高，稳定性好等优势，有望替代传统锂金属电池液体电解液，解决锂金属电池的电解液泄露、高温胀气、锂枝晶等安全问题。 纳米纤维具有纤维直径小、比表面积大、孔隙率高、柔软、耐高低温及有机溶剂腐蚀等特点，保证纳米纤维锂离子电池凝胶电解质具有很强的吸液和保液能力。纳米纤维作为凝胶电解质支撑层不仅保证具有足够的吸收聚合物液体的能力，而且保证电解质的柔性，为可穿戴电子设备提供柔性电源。

X射线管是X射线成像系统最为核心的部件。现有的X射线管存在启动速度慢、工作温度高、获取高分辨率困难、辐射损伤大、功耗高、无法实现对运动物体同步成像、无法实现剂量和能量分别可控等致命缺点，无法满足下一代X射线成像系统的基本要求。特别地，现在的CT球管存在生产成本高昂的缺点、寿命非常短，对人的辐射伤害非常大等缺点，严重阻碍了CT成像系统的发展。 本项目成果采用独有的兼备高电流密度和大发射电流的碳纳米管场致发射阵列为电子源，并设计了高效的栅极结构和精细的聚焦透镜的电子枪，制备出具有划时代的意义的高速碳纳米管X射线管及碳纳米管CT球管，具有快速启动、超低剂量辐射、高分辨率、低功耗、运动闪拍等传统X射线管无法实现的性能，可满足新一代CT设备或全数字X光透射成像设备中快速启动、高速响应、与运动物体同步、高分辨率、X射线剂量和能量可控等要求，进而推动整个CT产业和全数字X光成像设备步入全新的发展阶段。 应用领域及在该领域的特色和先进性： 1.医学成像领域：本项目成果应用于CT成像系统时可以实现快怕功能，有效X射线的剂量不到现有CT机的10%，对人体的损害降低了10倍以上，并且分辨率更高，超低功耗。特别地，在运动器官检测领域和乳腺CT中和有独特优势。 2.无损探测领域：本项目可以非常容易实现超高分辨率检测，可以实现100nm至30um的纳焦点和微焦点超高分辨率X射线管。 技术指标：启动时间小于10ns；最高快拍频率1MHz；分辨率；微纳焦点X射线管：100nm-30微米；大功率高分辨X射线管：0.1mm；CT球管：0.6mm；最高耐压 120kV；最大电流密度 2.5A/cm2；最大束流：500mA；靶倾角：5°~20°；寿命 5万次完整拍照 本项目产品已经解决产业化的关键问题。可以摆脱国外对我国在高端X射线成像领域的垄断，使我国X射线成像领域步入世界先进行列。

X射线管是X射线成像系统最为核心的部件。现有的X射线管存在启动速度慢、工作温度高、获取高分辨率困难、辐射损伤大、功耗高、无法实现对运动物体同步成像、无法实现剂量和能量分别可控等致命缺点，无法满足下一代X射线成像系统的基本要求。特别地，现在的CT球管存在生产成本高昂的缺点、寿命非常短，对人的辐射伤害非常大等缺点，严重阻碍了CT成像系统的发展。 本项目成果采用独有的兼备高电流密度和大发射电流的碳纳米管场致发射阵列为电子源，并设计了高效的栅极结构和精细的聚焦透镜的电子枪，制备出具有划时代的意义的高速碳纳米管X射线管及碳纳米管CT球管，具有快速启动、超低剂量辐射、高分辨率、低功耗、运动闪拍等传统X射线管无法实现的性能，可满足新一代CT设备或全数字X光透射成像设备中快速启动、高速响应、与运动物体同步、高分辨率、X射线剂量和能量可控等要求，进而推动整个CT产业和全数字X光成像设备步入全新的发展阶段。

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。