随着科学技术的不断发展，对材料性能的要求越来越高，尤其在微电子，微机械和其它微型精密系统中，元件的精确外形及外形的细微变化对其功能至关重要，但有的材料所应用的环境又面临较大的温度变化，那么其热膨胀性质对这种材料的性能稳定、寿命及应用范围将有着不同寻常的意义。热应力造成的机械疲劳、蠕变、形貌及微结构上的不易察觉的变化，甚至应力断裂等将严重导致材料性能的变化甚至失效。负热膨胀材料的发现为解决这类问题提供了可能，可以通过将具有负热膨胀系数与正热膨胀系数的材料进行复合，以期制备各种低热膨胀系数乃至零膨胀系数

气凝胶材料是一种纳米多孔性固体材料，孔隙率高达80.0-99.8%，是最轻的固体材料，比表面积非常大，隔热性能好。 本项目除可生产耐650ºC二氧化硅气凝胶隔热复合材料外，还可生产耐1100ºC透波型二氧化硅气凝胶隔热复合材料。气凝胶隔热复合材料可用于冷库保温、石油管道保温、LNG保温、高速铁路保温隔音等领域；还可用于防爆、防弹，气凝胶材料具有吸能的特点，在防爆领域应用前景广阔。 本项目研制的二氧化硅气凝胶隔热复合材料性能指标优于国外同类产品，耐1100ºC的两种二氧化

上海科技大学物质科学与技术学院教授于奕课题组与美国普渡大学研究团队合作，在新型半导体异质结研究中取得重要进展，首次成功制备并表征了二维卤化物钙钛矿横向外延异质结。相关研究成果日前在线发表于《自然》。半导体异质结精准制备是半导体器件的起点，是现代电子学和光电子学的重要基石。卤化物钙钛矿材料作为一类近年来引起广泛关注的新兴半导体，在太阳能电池、发光二极管、激光等领域展示出巨大的应用前景。在构建卤化物钙钛矿半导体异质结的道路上，有两个科学难题一直未得到解决。一方面，该材料易发生离子扩散，难以获得高质量的原子级平整的异质界面；另一方面，卤化物钙钛矿对空气、水分、电子束辐照等因素十分敏感，其微观结构解析特别是原子结构成像困难重重。缺乏原子结构信息的指导，材料的精准构筑与性能设计难以开展。于奕课题组与合作团队在这两个前沿难题的解决上取得了突破。研究人员在材料制备过程中引入刚性有机配体来抑制离子扩散，成功制备了二维有机—无机杂化卤化物钙钛矿横向异质结；发展了低剂量像差校正电子显微技术，首次揭示了二维横向异质结的界面原子结构，直接证实获得了原子级平整界面。同时，于奕团队找到了一种优化的低剂量成像方法，首次实现了辐照敏感的二维横向异质结原子结构解析。这一突破提供了界面原子结构、缺陷构型以及晶格应变等准确信息，为这类新型半导体异质结的微观结构设计提供了直观的指导。在这些研究发现的基础上，研究团队进一步合作，展示了新型异质结原型器件中的整流效应，验证了这类新型半导体走向应用的前景。相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2219-7

聚合物复合PTC材料是近年来在国际上发展很快的高科技产品，该种材料其电阻随温度作非线性变化，具有正温度系数（即所谓PTC特性），当温度上升到某一值时，电阻急剧增加。利用这一特性做出的自控温加热材料，能根据环境温度自动调节输出功率，具有保温和控温的功能。美国将此项技术列为不转让类技术。 与陶瓷PTC材料相比，聚物合复合PTC材料具有成本低，易于加工

提出引入活性客体来调控金属有机框架（MOF）体系自旋转换性能的策略，并成功地通过特定活性客体的可逆化学变化得到验证；通过引入双吡啶三氮唑阴离子配体设计组装出自旋转换温度创纪录的自旋交叉材料该研究团队最近通过精心设计，将氨基官能团引入到霍夫曼型MOF材料中，合成了首例具有HS0.0LS1.0↔HS0.25LS0.75↔HS0.5LS0.5↔HS0.75LS0.25↔HS1.0LS0.0五种自旋状态的四步自旋转变MOF材料，并通过磁性、差示扫描量热法和单晶衍射法进行了表征确认。对于HS0.25LS0.75自旋态，我们从结构上捕捉到首例具有LS-LS-LS-HS三维有序交替排列特征的磁结构。更加令人惊奇的是，通过对主客体间超分子作用的调控可以实现四步、两步和一步自旋交叉性质之间的可逆转变，为设计具有多步自旋转变的多稳态磁性材料提供了新的思路。

新材料研发

价格低廉、无毒、环境友好的金属锡（Sn）与铋（Bi）在能源转化和存储等领域有着广泛应用。然而，由于Sn与Bi的晶格失配大(>22%)、易相分离和氧化、以及二者之间相容性低于2 at%，使得纯相Sn1-xBix合金材料的制备及其物化性质的研究成果较少被报道。

随着工业生产的加快以及人类生活品质的提高，对多相分离中的分离效率和膜材料的使用寿命都有了更高的要求。本项目旨在研究制备仿生液体复合膜材料。通过仿生多孔膜材料与功能液体的协同物理化学设计，制备的仿生液体复合膜材料突破传统固/液界面设计的限制，应用全新的动态固/液/液界面设计制备液体复合膜材料，可用于污水处理和工业生产中的油/气/水分离，较传统商业膜在抗污节能，力学性能，耐用性和使用寿命等方面有显著提高。

纳微结构赋予材料新的功能和功效。利用CO2 辅助雾化制备和组装纳微颗粒结构材料，通过二相或多相流的喷头结构元件膨胀和雾化，根据混合和相分离的变化，组装纳微颗粒结构和形态。根据液滴在射飞过程中由于环境的变化而溃散、雾化、溶剂蒸发射飞过程中环境以及混合方式的调节，可形成各种纳微尺度和不同结构组装的颗粒材料。例如，根据多相流结构元件可快速形成高过饱和度快速成析和射流分散这样的特点，可设计给药系统，形成芯囊型或相互包嵌的超微细给药系统。又如用本方法制备的含能材料纳微颗粒，具有独到之处。

成果与项目的背景及主要用途： 术后粘连是有手术史以来国内外亟待解决的重要医学难题之一。在外科领域开展的手术中，绝大多数都涉及到防止组织之间粘连的问题。术后粘连可以引起严重的并发症，如腹部、盆腔等均可引起粘连性肠梗阻，甲状腺手术后引起喉返神经损伤以及因盆腔组织粘连而导致的女性不育症。90%的患者在术后均有不同程度的粘连产生，60%的患者需要采取一定的防粘连措施。 目前防止术后粘连国际上采用较多的是“短期屏障"法，即术后在容易发生粘连的部位植入隔离材料。随着 70 年代后美国医用材料方面的突破，可生物降解吸收材料已得到医疗市场的认可。现有的美国 FDA 批准的术后防粘连产品有三种。本课题组设计和研制了一种结构独特的可抛型防粘连膜材料 AntiTriplex。它是一种生物相容性良好、安全、无毒、无刺激、可降解吸收的薄膜材料，其独特的表面结构特性可以将手术创面和周围组织有效隔离开，有效地保护好手术创面。 技术原理与工艺流程简介： 该术后防粘连膜由多糖分子、多肽大分子和合成大分子组装而成的三元膜。该三元膜综合了三种材料的优点，使膜材料的力学性能、水稳定性、降解速率、临床可操作性、防粘连效果等得到全面提升。主要工 艺流程如下： 多肽大分子 ↓ 合成大分子 → 反应器 --→成膜 → 后处理 → 干燥 → 成品膜 → 包装 → 灭菌 ↑ 改性多糖大分子 技术水平及专利与获奖情况： 该新型术后防粘连膜独特的结构设计代表了当今该领域国际先进水 应用前景分析及效益预测： 不管是传统的腹腔、心血管、椎板外科手术，还是新兴的微创手术，均会存在不同程度的粘连现象。现阶段欧美已经形成了一个庞大的防粘连材料市场，据统计，在美国每年用于治疗腹腔、盆腔粘连的费用高达约 12 亿美元。美国在 2000 年有 750 万例出现术后粘连，预计到 2006 年将增加到 2000 万。虽然美国 FDA 已批准了 3 个防粘连材料，但均有缺陷。中国人口众多，医疗水平不及美国，如以 1500 万人保守数字计，每人需要防粘连材料一份（至少），每份约 200 元，市场容量将是 30 亿，利税近 10 亿，是国家鼓励优先发展的高技术产业。 应用领域：医疗器械、生物材料制品、组织工程制品 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：原材料均为国产，价格低廉。所需设备为常用设备，投资不大。常规医药行业的厂房基本上能满足要求，主要生产车间 150 平方米。投资规模依生产规模而定。 合作方式及条件：面谈平, 目前已申报国家发明专利 2 项。