首次提出石墨烯纤维的概念，提出液晶湿法纺丝策略实现了石墨烯纤维的连续制备及高性能化，开辟了从石墨制取碳纤维的全新路径 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、技术分析 本成果具有创新性、先进性。从高校的原创科学到原创技术，再到工程化推进，且已实现量产的技术成果。 成果第一完成人带领科研与产业两支队伍，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，在单层氧化石墨烯及其宏观组装材料的产学研协同发展方面开展科学研究、技术转化与产业化攻坚，获得的成果如下： 发现了氧化石墨烯纤维在溶剂作用下精确可逆融合与分裂现象，揭示了二维大分子的独特界面效应，打破纤维越粗越弱的Griffith定律，为未来粗且强的高性能纤维制备提供了新的理论依据，成果发表在Science杂志上；(2)发现氧化石墨烯的层状和手性液晶新相态，为石墨烯宏观有序组装材料提供了理论基石；(3)首次提出石墨烯纤维的概念，提出液晶湿法纺丝策略实现了石墨烯纤维的连续制备及高性能化，开辟了从石墨制取碳纤维的全新路径；(4)建立了较系统的液固相转变组装方法学，制备出“世界最轻固体”石墨烯超轻气凝胶，突破固体表观密度极限；解决了宏观材料高导热和高柔性不能兼顾的难题，获得了高导热超柔性石墨烯导热膜。 发明的新型石墨烯纤维，得到了Nature在线新闻（2011, 78）、Nature 石墨烯增刊（2012, 483, S33）等杂志期刊的高度评价：“石墨烯物理性能优异，但要驾驭这些性能，必须找到能将优异性能纳米级粒子转化为宏观材料的方法。来自中国杭州浙江大学的许震和高超正好实现了这一目标”等。石墨烯纤维打结图与美国奋进号、俄罗斯联盟号飞船等一起入选了Nature 2011年度最具影响力图像，入选理由为:“这一400微米石墨烯结由中国浙江大学许震和高超制备，显示了纳米尺度精巧的结构控制。许和高将氧化石墨烯液晶纺制成米级柔性纤维并转化成石墨烯纱线”。成果第一完成人“因石墨烯纤维的基础研究工作”，获得首届钱宝钧纤维材料青年学者奖。 获得的多维度多功能石墨烯宏观组装材料，得到了Nature（Nature 2013, 494, 404）、（Nature 2013, 497, 448）及Advanced Science News等的亮点评价或撰文评价：“浙江大学高超团队用非模板法获得了导电、弹性并且密度低于空气的固体泡沫材料”，“浙江大学高超教授及同事报道了具有超高导热且超柔性特性的石墨烯材料。这样的设计理念和实验策略能够拓展至其他二维纳米材料中，使得很多大面积多功能的二维材料能够应用到现实世界的柔性器件中，从航空航天到智能手机，不一而足”等。超轻石墨烯气凝胶获得了 “世界最轻固体”吉尼斯世界纪录，入选了“2013中国十大科技进展新闻”。 在Science、Nat. Electron.、Sci. Adv.、Adv. Mater.等国际知名期刊发表学术论文240余篇，连续四年入选科睿唯安全球“高被引科学家”。授权中国发明专利百余件、国际专利8件。承担国家自然基金委重大、重点、杰青项目及军科委、科工局等项目10多项，项目总经费近亿元。

        对于难降解工业废水的处理，单独催化臭氧氧化技术存在臭氧剂量大、气体回收难、出水毒性高等问题，而单独生物降解处理难降解有机废水周期长、设备成本高。催化臭氧氧化与微生物降解近场耦合工艺则将按序进行的催化氧化装置和生物挂膜装置两个处理单元合并，利用催化臭氧技术提高难降解有机废水的可生化性，同时采用生物膜技术减少后续处理成本，能够实现低成本提高COD、色度和浊度去除率的效果，同时降低出水毒性，减少环境生物风险。

"表面涂层技术是改善材料性能的有效技术之一，在现代工业中发挥着越来越重要的作用。将涂层与基体材料的优良性能相结合可以有效降低材料的磨损，提高材料的强度，提高材料的高温抗氧化性等性能。随着现代工业技术的发展，传统TiN、CrN等单一涂层材料难易满足其需要，通过复合单层材料而成的纳米多层膜涂层拥有单层材料无法比拟的综合性能而越来越被重视，成为了一种具有广阔应用前景的材料，具有重大的应用和经济价值。 技术特点：该项目制备出了异结构TiAlSiN/Si3N4、CrAlSiN/Si3N4纳米多层膜及同结构TiCrAlN/TiAlN纳米多层膜，其硬度可超过36 Gpa，抗氧化温度超过了800℃；可以根据实际性能需求选择单层材料制备具有特殊性能的纳米多层膜涂层材料。 "

表面涂层技术是改善材料性能的有效技术之一，在现代工业中发挥着越来越重要的作用。将涂层与基体材料的优良性能相结合可以有效降低材料的磨损，提高材料的强度，提高材料的高温抗氧化性等性能。随着现代工业技术的发展，传统TiN、CrN等单一涂层材料难易满足其需要，通过复合单层材料而成的纳米多层膜涂层拥有单层材料无法比拟的综合性能而越来越被重视，成为了一种具有广阔应用前景的材料，具有重大的应用和经济价值。

W-氧化物电极材料（通常氧化物种类为ThO2,CeO2及La2O3等，含量为2%重量百分比）广泛应用于惰性气体保护电弧焊和等离子体焊接、切割、喷涂、熔炼等工业领域。在使用过程中，电极材料担负发射电子，维持电弧稳定燃烧的作用，同时还承受高能离子轰击和高烧蚀等恶劣服役条件。正是由于其重要地位，电极材料被誉为电弧等离子体发生器的"心脏"。采用先进特殊工艺开发的新

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。

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。

羟基嘧啶是生产大吨位杀虫剂地亚农的关键中间体。地亚农是由瑞士汽巴一嘉基公司于1956年合成，是一种广谱、高效、中低毒有机磷杀虫杀螨剂。广泛用于水稻、棉花、果树、蔬菜、甘蔗、玉米、烟草、马铃薯等作物，防治刺吸式口器害虫和食叶害虫，如磷翅目、双翅目幼虫、蚜虫、叶蝉、飞虱、蓟马、介壳虫、十二八星瓢虫等，对螨卵也有一定杀伤效果。小麦、玉米、高梁、花生等作拌种，可防治蝼蛄、蛴螬等土壤害虫。颗粒剂灌心叶，可防治玉米螟。地亚农还广泛应用于兽药领域和用于卫生用杀虫喷雾剂，应用前景十分广阔，具有显著的社会效益、经济效益。目前地亚农的总产量为2-3万吨/年（不包含中国市场），需要羟基嘧啶的总量为1.5-2万吨/年。国内地亚农的生产才刚刚起步，随着国内高毒农药的淘汰，地亚农的产量可能达到1-2万吨/年，则需要羟基嘧啶的总量为1万吨/年。/line南开大学元素所研制的羟基嘧啶小试工艺是以异丁腈为起始原料，经醚化、脒化、环化连续化制备中间体羟基嘧啶，三步总收率达到92%（以异丁腈计）以上，羟基嘧啶的含量达到98％。

项目简介： 羟基嘧啶是生产大吨位杀虫剂地亚农的关键中间体。地亚农是由 瑞士汽巴一嘉基公司于 1956 年合成，是一种广谱、高效、中低毒有 机磷杀虫杀螨剂。广泛用于水稻、棉花、果树、蔬菜、甘蔗、玉米、 烟草、马铃薯等作物，防治刺吸式口器害虫和食叶害虫，如磷翅目、 双翅目幼虫、蚜虫、叶蝉、飞虱、蓟马、介壳虫、十二八星瓢虫等， 对螨卵也有一定杀伤效果。小麦、玉米、高梁、花生等作拌种，可防 治蝼蛄、蛴螬等土壤害虫。颗粒剂灌心叶，可防治玉米螟。地亚农还 广泛应用于兽药领域和用于卫生用杀虫喷雾剂，应用前景十分广阔， 具有显著的社会效益、经济效益。目前地亚农的总产量为 2-3 万吨/年 （不包含中国市场），需要羟基嘧啶的总量为 1.5-2 万吨/年。国内地 亚农的生产才刚刚起步，随着国内高毒农药的淘汰，地亚农的产量可 能达到 1-2 万吨/年，则需要羟基嘧啶的总量为 1 万吨/年。 南开大学元素所研制的羟基嘧啶小试工艺是以异丁腈为起始原 料，经醚化、脒化、环化连续化制备中间体羟基嘧啶，三步总收率达 到 92%（以异丁腈计）以上，羟基嘧啶的含量达到 98％。这一技术达 到国际先进水平，该工艺的创新点在于：发现了高效催化剂（用量： 1/1500-1/3000），找到了一条高收率、高质量、低成本、连续化生产地亚农的主要中间体羟基嘧啶的生产方法；采用了先进的自动化控制设 备；基本实现了羟基嘧啶生产过程中的原子经济性及过程清洁化，即 投料比基本接近理论投料量，生产过程基本无废气排放，废水大部分 可循环使用。 

羟基嘧啶是生产大吨位杀虫剂地亚农的关键中间体。地亚农是由瑞士汽巴一嘉基公司于1956年合成，是一种广谱、高效、中低毒有机磷杀虫杀螨剂。广泛用于水稻、棉花、果树、蔬菜、甘蔗、玉米、烟草、马铃薯等作物，防治刺吸式口器害虫和食叶害虫，如磷翅目、双翅目幼虫、蚜虫、叶蝉、飞虱、蓟马、介壳虫、十二八星瓢虫等，对螨卵也有一定杀伤效果。小麦、玉米、高梁、花生等作拌种，可防治蝼蛄、蛴螬等土壤害虫。颗粒剂灌心叶，可防治玉米螟。地亚农还广泛应用于兽药领域和用于卫生用杀虫喷雾剂，应用前景十分广阔，具有显著的社会效益、经济