针对食品中的脂溶性营养素（天然色素、维生素等）普遍存在的溶解度低， 对光、热敏感，易氧化、分解以及生物利用率低等问题，本实验室通过纳米级包 埋载体技术，在显著改善功能因子水溶性的同时，提高其储藏稳定性和生物利用率。以 β-胡萝卜素为例的纳米乳液产品，储藏期间粒径保持在 100 nm 左右， 同时水包油的剂型显著改善了该色素在水相产品中的应用，并显著提高了营养素 的体内生物利用率。本技术加工手段温和，过程中无污染，非常适用于食品功能 因子的深加工，提高产品的附加值。

纳米聚苯胺纤维在防腐涂料、超级电容器等领域具有重要的应用前景。超重力旋转床作为一种新型反应器，在化工过程强化等领域具有总要的应用，且无明显放大效应。采用超重力法制备纳米聚苯胺纤维，具有反应速度快，产品形貌均一，长径比大，分散性好等特点。目前已达到中试水平。

中原工学院纺织服装产业研究院教授何建新团队在高效病毒防护用纳米纤维空气滤材与口罩关键技术及装备方向的研究取得了突破性进展。通过自主研发的线性电极静电纺丝技术制备出直径50—150nm的纳米纤维，以此类超细纤维为原料可加工出过滤精度100nm的超薄非织造滤材，能够高效拦截呼吸道飞沫、PM2.5、病毒、油性颗粒等病原体传播介质。同时，该技术可通过原液掺杂纳米银、中草药提取物而使材料具备生物杀菌功能，能从根本上抑制病毒的传播。

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。

本发明涉及纳米颗粒技术领域，特别是一种蛋白‑原花青素复合纳米颗粒，以脯氨酸蛋白为载体，原花青素与脯氨酸蛋白通过自身的亲和作用复合在一起，装载率为33.5‑62.3％，尺寸小于300nm，聚合物分散性指数小于0.3。制备方法在45‑53℃条件下将脯氨酸蛋白溶液保温搅拌，然后滴加相同体积的原花青素溶液，滴加完毕后在45‑53℃条件下搅拌2‑5h，冷却至室温，离心，洗涤、冻干。本发明的制备方法简单可行，

本发明涉及生物支架材料的制备及蚕丝蛋白的加工利用领域，特别涉及一种组织工程用丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料的制备方法。本发明的基本步骤是将脱胶后的纤维状丝素溶解在浓度为9mol/L的LiBr溶液中，控制温度37℃，时间6h，溶解后经过滤、透析、风干浓缩后获得不同重量浓度的丝素蛋白溶液，将500mg海藻酸钠溶于100ml去离子水中，60℃水浴中溶解1h，再磁力搅拌溶解1h，制成0.5%（w/v）的海藻酸钠溶液等，本发明采用热致相分离法制备丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架材料，制备工艺简单，无需其他复杂设备，条件易控制，成本低廉，可进行规模化批量生产。

生物可降解吸收的聚合物是目前较理想的生物医用高分子材料之一，电纺丝是一种 制备纳米纤维的新技术，在生物医用领域已取得很多应用，在药物缓释领域也有着潜在 的应用前景。 目前应用的纤维材料纯度不高，防术后粘连效果差，无局部抗炎症作用，应用面狭 窄。 碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）能够提高创面抗感染能力，对修复皮肤创伤有明 显的促进作用。在身体环境下保持并延长 bFGF 的活性，是临床发挥作用的关键所在。 本发明通过静电纺丝的方法，将抗炎症药物、生长因子与可降解高分子材料复合， 使纳米纤维薄膜不断降解，将药物释放，防止炎症反应，并通过释放生长因子诱导病损 部委细胞再生。 功能特点： 1．工艺简单，操作方便。 2．载药量和释放速率可调节范围大，释药速率可得到提高。 3．可应用为术后防粘连膜，还可直接作为药物及生长因子缓释性组织工程支架。 4．纳米纤维直径 50-800nm，分布均匀。

目前我国钢铁、石化、核工业等高温设备和管道保温材料，如玻璃棉、岩/矿棉、陶瓷纤维毡等无机保温材料，导热系数高（0.037～0.05W/(m•K)）、保温节能效果差；我国建筑和交通运输领域使用的聚苯乙烯、聚氨酯等有机保温材料（导热系数0.024～0.03W/(m•K)），耐温阻燃性能差，严重火灾频繁发生，安全隐患突出。针对钢铁、石化、核反应堆等高温工业领域对高性能保温绝热材料及其结构功能一体化的迫切需求。已提出微纳米纤维玻璃棉/低气体渗透膜材真空绝热复合材料结构设计及制备工艺方法，研发高速离心喷吹技术

项目通过静电纺丝喷头的设计、熔融静电纺连续化加工系统的控制等方面的 研究，开发了可工业化生产的的熔融静电纺丝及其复合物加工的技术，并通过热 压粘合等技术的研究，成果解决了熔融纳米纤维与常规非织造材料之间的复合技 术难点。 2 关键技术 针对个体防护和工业过滤的需求，开发了熔融/静电纺丝制备纤维直径小、 孔隙率高、孔径分布均匀的过滤材料，满足高效低阻过滤要求，过滤效率＞99.97%， 阻力压降＜100Pa，突破批量化生产关键工艺和装备。 3 知识产权及项目获奖情况 授权专利：一种新型高效率静电纺丝线型喷头（专利号: 201310252853.X） 4 项目成熟度 批量生产阶段 5 投资期望及应用情况 效益分析：资金需求总额 200 万元 应用情况：江苏菲特滤料有限公司