针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了 Mg 纳米线的储氢性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的 Mg 纳米线。结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制 Mg 纳米 10线的长度和直径。测试结果显示，Mg 纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。实验结果显示，直径为 30-50nm 的 Mg 纳米线具有良好的可逆储放氢性能。 研究成果发表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. Alloys Compds 等期刊上，授权发明专利 2 项。

本成果为一种有机/无机纳米复合注浆材料及其制备方法，复合材料包括A、B两组分，其中A组分含有硅酸盐水溶液、纳米增韧改性剂、催化剂、泡沫稳定剂等，B组分含有有机多异氰酸酯、聚有机硅氧烷；本发明一方面解决了水对有机聚氨酯注浆材料的影响，另一方面解决了廉价无机硅酸盐的引入对固化后注浆材料的强度的影响，得到的有机/无机纳米复合注浆材料固化后具有高的抗压强度与难燃特性，为矿用加固材料的安全性提供保障。 PU纳米复合材料注浆成型样品（压缩测试前后）的实物照片

强度和韧性的“倒置关系”是材料研究领域长期存在的难题。大量的实验表明，随着金属材料内部晶粒尺寸的降低，在强度获得提升的同时，韧性将大打折扣。目前，广泛采用的高强材料韧化策略有：（1）改变组分，通过引入和调整材料的多种主要元素，同时激活多种塑性变形机制，高熵合金材料就是采用这种思路；（2）改变微结构，在材料内部引入一种或多种梯度分布的微结构，避免由于特征长度突变带来的性能突变，有效克服金属材料强度和韧性的失配问题，这种材料被称为梯度纳米结构材料。 图1 梯度结构金属材料的类型（摘自：李毅，梯度结构金属材料研究进展，中国材料进展，2016, 35: 658-665）人工制备的梯度纳米金属结构主要包括以下几种：梯度晶粒，梯度位错，梯度孪晶，梯度固溶物，梯度相，以及包含两种以上的梯度混合结构。在已经发展成熟的金属材料内部引入梯度纳米结构，可以进一步提高其强韧性匹配能力。例如，通过表面研磨处理（SMAT）在孪晶诱发塑性（TWIP）钢表面引入大量的塑性变形，使其表面晶粒细化，随着深度的增加，晶粒细化的程度逐渐降低，同时塑性变形也会导致位错演化和孪晶的产生，因此在TWIP钢内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构。这种梯度纳米结构TWIP钢的强度可以提升50%，断裂应变仅从60%下降到52%，具有更高的强韧性匹配能力。目前，关于梯度纳米结构TWIP钢的研究集中于实验，反映物理机制的本构模型研究还鲜见报道。西南交通大学力学与工程学院张旭教授与德国马普钢铁所、中国钢铁研究总院等机构开展合作，指导博士生陆晓翀发展出考虑位错滑移和变形孪晶等物理机制的微结构尺寸相关晶体塑性本构模型。依托DAMASK平台将该模型移植有限元，并对梯度纳米结构TWIP钢的单轴拉伸变形行为展开模拟，揭示了其微结构演化与宏观性能之间的关系，量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。相关研究工作已在金属材料与固体力学交叉领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》上在线发表，论文题目为Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP钢的单拉实验数据验证该模型的合理性，结果表明该模型对不同尺寸下的应力应变响应和应变强化行为都可以较好地描述，特别是细晶TWIP钢硬化率曲线中的up-turn效应。通过对内变量演化的分析及对比性模拟，作者发现这种up-turn效应源自于细晶中显著的背应力。 图2 对比不同晶粒尺寸TWIP钢的单拉实验和模拟结果由于梯度纳米结构TWIP钢的微结构十分复杂，晶粒数目众多，通过采用三维均匀化方法，建立了宏观试样尺寸的有限元模型。通过对每层单元赋予不同的晶粒尺寸，初始位错密度和孪晶体积分数，离散地描述材料内部微结构的梯度分布，并通过梯度网格划分方法进一步减少单元数目。对于材料表层微结构变化剧烈的区域，采用密度较高的网格，以保证更加精确地描述微结构的梯度变化。 图3三维均匀化方法示意图作者利用发展的晶体塑性模型，对均匀和梯度纳米结构的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP钢的单拉变形行为进行模拟。结果表明，在合理描述均匀结构TWIP钢应力-应变响应的基础上，通过引入微结构的梯度分布，无需修改任何参数就可以较好地描述梯度纳米结构TWIP钢的单拉力学行为。通过对比变形云图，作者发现均匀和梯度纳米结构TWIP钢的表面都会变的粗糙不平，但梯度纳米结构的表面粗糙度更加明显，产生的应变局域化形成了两个凹陷区，且凹陷区在垂直于平面方向也会发生收缩。随着深度的增加，收缩程度逐渐降低。通过对比性模拟，作者发现表面凹陷区的出现就是梯度纳米结构TWIP钢韧性略微下降的原因。而应变局域化的产生与表面纳米层晶粒的应变强化能力有关，提高表面纳米晶的硬化能力，就可以抑制表面凹陷区的出现和韧性的下降。此外，作者通过分析不同层位错密度的演化，进一步证实了上述观点。作者还通过对比性模拟量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。结果表明：强度的提升源于梯度位错结构，梯度晶粒和梯度孪晶结构有助于保持材料的应变强化能力。 图4 均匀结构和梯度纳米结构TWIP钢的模拟结果对比分析。

近日，西南交通大学材料科学与工程学院周绍兵教授团队在肿瘤靶向治疗方面取得重大进展，成果发表在《Advanced Materials》，该期刊是工程与计算大学科、材料与化学大领域的顶级期刊，在国际材料领域享誉盛名！该期刊接收与材料领域相关的顶尖科研成果，其接收率只有10%-15%，影响因子达到25.809。 周绍兵教授团队制备了一种粒径可变的、胶原酶改性的聚合物胶束，可以同时提高其向肿瘤内部的渗透和在肿瘤部位的滞留时间，从而提高治疗效果（图1）。他们首先通过两种嵌段共聚物：端基为MAL的聚乙二醇-b-聚β氨基脂（MAL-PEG-PBAE）和与琥珀酸酐修饰的顺铂复合的聚己内酯-b-聚环氧乙烷-三苯基膦（CDDP-PCLPEO-TPP）的共组装得到胶束，通过点击化学将胶原酶（可消化纤维蛋白）修饰在胶束表面，最后通过静电相互作用将硫酸软骨素修饰在胶束外层，屏蔽胶束正电荷的同时防止胶原酶在血液循环过程中被降解。在正常生理环境中，胶束粒径为100 nm左右，可实现体内长效循环而不被肾清除。当循环至肿瘤部位后，弱酸环境使得叔胺质子化，PBAE嵌段由疏水变为亲水，造成部分胶原酶改性的MAL-PEG-PBAE从胶束中解离，促进了对ECM中胶原纤维的降解，提高胶束向瘤内的渗透。同时，由于亲水性增加，胶束粒径也增大至250 nm，被“困”在肿瘤组织，难以回到血液循环中，增加了胶束在肿瘤的滞留时间。动物实验结果证实该纳米药物可显著提高对恶行肿瘤的治疗效果。 以上相关成果发表于Advanced Materials (2020, 1906745)上。论文的第一作者为西南交通大学材料学院博士研究生徐傅能，通讯作者为周绍兵教授和生命学院王毅博士。 近年来，周绍兵教授团队一直致力于高分子纳米药物载体材料的研究，取得了多项突破性成果，开发出新型靶向纳米载体和环境响应纳米载体，有效提高了恶性肿瘤的治疗效果。该团队已在Advanced Materials, Nano Letters, Advanced Functional Materials, Biomaterials, Small等高影响期刊发表了多篇论文，研究的高分子材料正与多家企业合作，期望能将相关成果尽快进行临床转化。 论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.201906745

高校科技成果尽在科转云

高校科技成果尽在科转云

成果描述：针对微钻在使用过程中失效的主要形式和原因，纳米粉在烧结成微钻硬质合金的过程中，出现WC晶粒异常长大，带来性能的明显降低这个问题，研究了添加特种晶粒长大抑制剂的作用和烧结过程优化研究。现已能批量生产Ф3.75标准微钻生产用纳米晶硬质合金棒材，该棒材强度高、硬度高、寿命长、加工性能好、实物质量水平已达同类产品（三菱、东芝、SANDVICK）的先进水平。市场前景分析：硬质合金生产厂家生产纳米硬质合金制品，特别是为国内需求量巨大的高密度印制电路板钻孔用微钻的硬质合金棒材的生产。 2005年消耗量超过1000万只的PCB企业有16家，超过500万只的企业近40家。国内PCB行业2005年消耗微钻总量在4亿只以上，采购资金超过40亿元，微钻使用寿命短和钻机换刀频繁已成为制约整个PCB业提升利润空间和产出效率的瓶颈。市场迫切需要钻孔质量好、使用寿命高、价格适中的PCB微钻产品。目前国内PCB微钻生产用硬质合金棒材每年需求量约200万公斤，一半以上需要进口，需求量巨大。与同类成果相比的优势分析：横断面弯曲强度 /MPa≥3500 硬度/HRA≥92.5 WC晶粒度/μｍ﹤400nm 金相组织为A02B00C00 密度 /g/cm3≥14.4 国内领先。

组分配伍融合纳米递药，创新组分中药抗肿瘤研究思路 坚持中西医结合、中西药并用，推进中西医并重的卫生健康治理现代化，是中医药传承创新发展的核心任务之一。“药以治病，因毒为能”，有毒中药以“药之偏性制机体偏性”。申请人在前期开展了大量有毒中药活性成分筛选和抗肿瘤作用研究，发现中药雷公藤中雷公藤甲素和雷公藤红素是其最重要的两个抗肿瘤活性成分，也是被国际学术领域认为最有可能被开发成为现代药物的天然药用化合物。但如何控制活性成分的毒性，并充分利用其抗肿瘤作用，亟需解决的关键问题。 组分配伍是传统中药配伍的传承和发展，制剂策略蕴藏着中药“毒效和合”的深刻内涵，两者均是有毒中药应用减毒存效的重要方式。申请人前期构建起中药组分配伍与纳米制剂技术联合应用抗肿瘤的新思路，为组分中药“中西融合”抗肿瘤安全高效应用提供新模式。如将中药“国老”甘草的主要活性成分甘草次酸与雷公藤有效成分配伍，进行组分联合抗肿瘤，探索该组分配伍增效减毒抗肿瘤作用，并提出观点：采用一种有利于药物靶向性聚集于肿瘤的纳米载体，将组分药物共同包载，并根据两种成分的分子作用机制，特异性地实现两种成分在肿瘤组织/细胞的逐级释放，以功能性纳米作为雷公藤-甘草组分联合抗肿瘤的“舟楫”。两者的有机结合，既有利于突破组分药物难以实现靶部位特异性共同传递的应用瓶颈，同时可利于实现组分药物多靶点协同抗肿瘤病机的复杂特性。 雷公藤甲素和甘草次酸共载纳米体系抗肝癌示意图     申请人以雷公藤-甘草组分协同抗肿瘤研究为契机，将雷公藤甲素进行甘草次酸靶向-肿瘤微环境响应主客结构纳米装载，首先以具有HCC细胞高表达甘草次酸受体靶点作用的甘草次酸（GA）为靶头，采用能够长循环的PEG将GA和AD（金刚烷）连接到材料两端；再分别通过具有肿瘤组织ROS敏感的单硫键和肿瘤组织酸敏感的PBAE材料将环糊精键合于PBAE支链；采用乳化溶剂挥发法将雷公藤甲素物理包载于PBAE-环糊精纳米粒内核，再通过主客结构将其与合成好的GA-PEG-AD形成壳核结构，制得雷公藤甲素纳米粒。从血管调节、增殖抑制、免疫应答等多角度揭示了雷公藤-甘草组分联合抗肿瘤的机制，基于组分配伍与药物联合策略的异曲同工，实现了传统配伍理论、现代临床用药思路、纳米制剂技术的“中西合璧”，为组分中药抗肿瘤应用提供了新思路，为组分中药抗肿瘤临床应用方式提供借鉴，为研究抗肿瘤创新中药奠定基础。目前围绕该思路，申请人连续获得了国家自然科学基金青年基金项目、面上项目，中国博士后基金面上项目、特别资助项目等国家级、省部级多个项目，发表SCI论文10余篇，其中一区期刊论文2篇，二区期刊论文8篇，申请专利4项，获得第十五届四川省青年科技奖、2020年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）二等奖，参与获得第47届日内瓦国际发明展“发明金奖”。

纳米多孔金属材料由于具有独特的三维、连续多孔结构，在超级电容器、催化和传感领域有潜在的应用价值。以纳米多孔金、纳米多孔钛为基体材料，利用磁控溅射沉积、去合金法、电化学沉积等方法。

各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法：（1）完全氢歧化或部分氢歧化Nd-Fe-B磁粉的制备；(２)压坯的制备，将步骤（１）制备的完全氢歧化Nd-Fe-B磁粉或部分氢歧化Nd-Fe-B磁粉装入模具中，在惰性气体保护下于室温对磁粉施压，当磁粉所受的压强从0?MPa增加至100MPa?～600MPa后停止施压；?(３)??热压变形-脱氢重组，将压坯在真空条件下升温至680℃～850℃，然后在该温度和氢分压PH2为0Pa?＜PH2?≤?1kPa的条件下，对所述Nd-Fe-B压坯施加恒定压力进行热压变形-脱氢重组，所施压力值以Nd-Fe-B氢歧化物压坯在热变形-脱氢重组过程中承受的压强在30MPa?~1.5MPa之间变化为限，保温保压时间为5～120分钟。本发明所述各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法，可提高各向异性钕铁硼磁体的性能，并降低能耗。