常见的纳米酶大多数是金属化合物纳米颗粒，其催化活性主要是来自在纳米颗粒表面的金属离子。在自然界中，生物酶的特征表明活性位点和支持、稳定活性位点的网络环境对于高催化效率同样重要。通过调整活性位点的成分和环境可以实现高的活性和选择性。水凝胶是一类具有良好生物相容性的三维亲水网络材料，其结构可以有效地保护酶分子活性中心，同时提供更好的底物迁移微环境，从而实现有效的催化作用，载酶水凝胶材料已成为生物学研究中的热点。纳米凝胶为水凝胶的纳米粒子，具有类似于宏观水凝胶材料的亲水网络及类似流体的传输特性，其纳米的尺寸可以作为进一步体内生物应用的理想载体。在受限的纳米空间中实现修饰或组装以获得杂化纳米凝胶仍然存在挑战。应对这一挑战，同济大学化学科学与工程学院王启刚团队从仿生的角度出发，设计了一种酶催化的原子转移自由基聚合（ATRPase）和金属配位交联方法成功制备出纳米人工多酶凝胶体系。该体系具有模拟超氧化物歧化酶（SOD-like）和过氧化物酶（POD-like）特性，可以实现肿瘤微环境级联催化的响应成像。日前，相关研究成果以“Multienzyme‐Mimic Nanogels Synthesized by Biocatalytic ATRP and Metal Coordination for Bioresponsive Fluorescence Imaging”为题，发表在国际著名学术期刊 Angewandte Chemie International Edition （《德国应用化学》） 上。同济大学化学科学与工程学院为该文的唯一通讯作者单位，硕士生齐美园为第一作者，王霞副教授和王启刚教授为共同通讯作者。 图1.（a）人工多酶凝胶体系的ATRPase及配位交联制备流程（b）模拟SOD和POD级联酶催化的肿瘤微环境响应的荧光成像机制。研究人员首先在纳米粒子表面修饰酶催化的原子转移自由基聚合的引发剂(-Br)，以具有良好生物相容性的生物酶为催化剂，修饰有双键的赖氨酸（N-acryloyl-L-lysine）为聚合单体，在纳米粒子周围聚合制备得到聚赖氨酸高分子刷，最后通过亚铁配位交联，从而构建出具有多酶活性的人工多酶凝胶体系（如图1所示）。凝胶体系中高分散的Fe离子一方面作为凝胶网络的交联剂，同时作为模拟酶的活性中心。通过模拟SOD和POD酶，先将肿瘤部位高水平的O 2 •− 催化转化为H 2 O 2 ，进一步基于肿瘤部位提升的H 2 O 2 通过级联酶催化反应实现肿瘤微环境响应的安全、高效的肿瘤成像。该人工多酶凝胶体系类似自然的过氧化物酶催化机制不产生羟基自由基，具有低毒性和高生物安全性。同时，ATRPase方法和金属配位交联技术可进一步实现多种纳米材料体系的制备，用于药物输送和其他生物医学应用。该研究成果得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等经费支持以及中国科学院强磁场科学中心的技术支持。王启刚教授团队多年来一直致力于高分子凝胶固定酶技术及其生物诊疗应用，近5年累计以通讯作者在 Adv.Mater. ,  Nat. Commun. ,  Angew. Chem. Inter. Ed. 等期刊发表SCI论文50多篇。文献链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002331  PDF：anie_202002331.pdf课题组网站：https://qgwang.tongji.edu.cn/

该系类成果是对建筑装饰材料——微晶玻璃制备方法的创新。大大降低了微晶玻璃生产中的能耗，提高了产品的机械强度、耐久性和晶化程度。微晶玻璃制备的达到国际领先水平。成果获2012年度辽宁省科技发明一等奖，2006年度辽宁省技术发明二等奖，2001年辽宁省科技进步二等奖，并拥有金属尾矿建筑微晶玻璃的制备方法（发明专利号：ZL 2004 1 0087656.8）和金属尾矿建筑微晶玻璃及其一次烧结制备方法（发明专利号：ZL 2008 1 0012165.5）两项专利技术。

本项目是以无机溶胶为基料，添加适当的纳米无机物，经低温固化得到的具有阻燃、隔热、耐磨性能的陶瓷涂层。在阻燃方面，可用于高层建筑、密封的空间以及地铁、动车内饰钢板和铝合金板的防火隔热。对于环境密闭，设备集中、人员密度大的场所，一旦发生火灾，救护很困难。一些重大火灾事故调查表明，在火灾丧生的人员中，大部分不是直接被烧死，而是被有机物燃烧放出的毒烟熏死或熏晕后烧死的。本项目研制的陶瓷涂层具有遇火不燃、无烟、不产生有毒气体，过火时间可达到3h以上，使得钢构件或铝合金不被软化，以便给消防人员充足的救护时间。可根据需要制作成各种颜色,平时起装饰作用,遇火时起阻燃作用。在耐热方面，可用于金属管路的耐高温热流的冲刷、钢和铝合金构件的隔热、热流输送管路的保温隔热等。

大块金属玻璃（Bulk Metallic Glasses）是国家863高技术计划、国家973计划、国家自然科学基金和科技部中瑞大块金属玻璃国际合作项目，主要包括： 高比重高性能Zr基大块金属玻璃及其纤维增强复合材料； Al基超强大块金属玻璃或纳米晶合金； Zr基、Al基或Fe基大块金属玻璃耐磨、耐蚀轴承套环状零件制造技术； 大块金属玻璃合金设计的“多元短程序畴过冷”设计软件。 这些大块金属玻璃和技术具有许多独特性能和广阔的应用市场，主要有：（1）更为优异的力学性能，如高强度、高弹性和高断裂韧性等，是目前已发现的最为优异的高尔夫球拍材料之一；（2）大块金属玻璃/纳米晶复合材料是目前世界上比强度最高的材料之一，在航空、航天工业中具有极为广阔的应用前景；（3）良好的加工性能。例如，La系非晶合金延伸率可达15000%，可方便地进行各种超塑性加工；（4）优良的化学活性，是极好的化学反应催化材料。（5）更为优良的抗多种介质腐蚀的能力，可在一些更为恶劣的环境下长期使用；（6）优良的软磁、硬磁以及独特的膨胀特性等物理性能，可作为传统材料的优秀替代品。

高校科技成果尽在科转云

随着科技的不断进步，许多电子产品、数码产品体积应时代潮流，向体积小、重量轻的方向纵深发展，与此相适应，所选用的金属板料也越来越薄，有的达到0.05mm；板上的孔尺寸越来越小，甚至小于板料自身的厚度，数量也越来越多。这类件都有一个共同特点：料薄、孔小、密集、产品表面质量要求高，板形有严格要求。冲压时凸模强度较差，很容易引起折断，同时，料比较薄，冲压时板料在压料力作用下容易变形，废品率较高。为此，本项目采用了一种新型的金属超薄板小孔冲压专用模架——气压产生压料力、可拆卸式滚柱体外导向和滑动内导向结合的双重导向、超薄压料板、超短凸模和负压出废料的新结构，可以较好解决这些问题。 技术指标： 该专用模架为从事金属薄板料（小于0.3mm）冲压制造的企业提供了一种稳定、可靠的标准件，提高了薄料件冲压的生产效率和产品质量，降低了成本。 采用该模架的优点（1）凸模长度小于15mm，比普通冲压模具凸模长度（大于45mm）缩短3倍，大大提高了凸模的刚性，减少凸模折断可能性。（2）整个模具的高度比普通冲压模具尺寸减少20%，可节约模具材料成本30%；（3）整个模具采用双重导向，且采用滚柱体导向，模具寿命可提高2~3倍，成品率达99%以上。 该专用模架为金属薄板料密集小孔的高效、高精密、高质量的冲压，提供了一种稳定、可靠的结构，避免了采用其他特种加工方法效率低、孔质量差、成本高的缺陷，同时该技术也可以扩展到薄膜材料领域，也填补了薄料冲压缺乏专用模架的空白。

金属电弧喷涂快速制模技术是一种基于电弧喷涂、快速原形、机器人控制和材料科学的模具制造工艺。它通过电弧喷涂工艺制造模具的金属型壳，通过材料累加原理制造出具有材料梯度、功能梯度结构的模具，是一种近净成形的模具制造技术。该技术可用于制作金属冲压模具、热压成型模具以及塑料模具等。目前已经在飞机、汽车、拖拉机、家电、塑料、制鞋等行业中成功应用，特别适用于为新产品开发、试制以及小批量生产提供快速、低成本模具的场合，属于极具发展潜力的一种模具制造新技术。

金属电弧喷涂快速制模技术是一种基于电弧喷涂、快速原形、机器人控制和材料科学的模具制造工艺。它通过电弧喷涂工艺制造模具的金属型壳，通过材料累加原理制造出具有材料梯度、功能梯度结构的模具，是一种近净成形的模具制造技术。 

溶浸开采是集采矿、选矿、冶金于一体的特殊采矿技术，其基本工艺过程中：将化学试剂或微生物溶液与矿物接触，有选择性溶解、浸出有用矿物，富集并提取浸出液中的目的金属。该技术的主要优势是投资小、成本低、工艺简单、能源消耗小、生产规模可大可小，灵活性强，能够达到低能耗、低排放的目的。在低品位矿石、废石及尾砂“二次资源”开发方面进行了大量卓有成效的工作，研究内容涵盖了可浸性分析、筑堆技术、布液技术、集液技术以及细菌强化浸出技术，尤其是堆中布液技术、排土场强化浸出工艺、尾矿就地浸出、电场强化浸出以及溶浸采矿数值模拟技术，处于国内领先水平。该课题在国家“973”规划、杰出青年基金、国家自然科学基金资助下，在该技术的基础理论与应用开发方面进行了深入系统的研究工作，创造了一系列具有自主知识产权的新工艺、新设备，拥有 3 项国家发明专利。

金属醇盐是制备纳米材料的前驱体，主要用于Sol-Gel工艺和VCD工艺制备铁电陶瓷薄膜、传感器材料、电容器材料、高温超导材料、纳米材料特种玻璃材料、计算机储存器材料等功能材料。这些材料是中国的新材料领域的重点开发项目。本技术开发的金属醇盐制备是应用电化学合成、化学物理提纯、分析检测、封装等技术。经过多年的研制，实现了金属醇盐特别是稀有金属的醇盐零突破。目前中国用Sol-Gel工艺制备铁电薄膜、压电薄膜功能材料、传感器薄膜材料正逐渐产业化、商品化，对高纯烷氧基化合物的需求预计可达到工业化生产规模；另外下一代计算机的存储器的开发已接近工业化水平，这使金属醇盐有更大的应用市场。