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去耦合机制将表面浸润性和机械稳定性拆分至两种不同的结构尺度
通常，减少固-液接触是增强表面超疏水性的常用手段，根据Cassie-Baxter方程，固-液接触面积的减小，有利于提高表观接触角和降低滚动角。但由于接触面积的降低，必然导致微/纳结构承受更高的局部压强，从而更易磨损，这就意味着超疏水性和机械稳定性在提高一种性能时必然导致另一种性能下降。该论文基于全新思路，首次通过去耦合机制将超疏水性和机械稳定性拆分至两种不同的结构尺度，并提出微结构“铠甲”保护超疏水纳米材料免遭摩擦磨损的概念。结合浸润性理论和机械力学原理分析得出微结构设计原则，利用光刻、冷/热压等微细加工技术将装甲结构制备于硅片、陶瓷、金属、玻璃等普适性基材表面，与超疏水纳米材料复合构建出具有优良机械稳定性的铠甲化超疏水表面。该工作在集成高强度机械稳定性、耐化学腐蚀和热降解、抗高速射流冲击和抗冷凝失效等综合性能的同时，还实现了玻璃铠甲化表面的高透光率，为该表面应用于自清洁车用玻璃、太阳能电池盖板、建筑玻璃幕墙创造了必要条件。研究人员将该表面应用于太阳能电池盖板，实现了表面依靠冷凝液滴清除尘埃颗粒的自清洁方式，为少雨地区提供自清洁太阳能电池的解决方案。基于玻璃装甲化表面的自清洁技术可巧妙地利用雨或雾滴消除粉尘、鸟类粪便等污染，长期维持太阳能电池高效的能量转换，并节省传统清洁过程中必需的淡水资源和劳动力成本。该论文创新的设计思路和通用的制造策略展示了铠甲化超疏表面非凡的应用潜力，必将进一步推动超疏水表面进入广泛的实际应用。
电子科技大学
2021-04-11
新型微波超材料对空间波和表面等离激元波的自由调控或实时调控
成果介绍超材料(Metamaterial),或其二维形式—超表面(Metasurface)由具有亚波长尺寸的人工原子周期或者非周期地排列而成,其描述方式可分为等效媒质和空间编码两种形式。由等效媒质描述的超材料(或超表面)我们称之为新型人工电磁媒质,由空间编码描述的超材料(超表面)我们称之为编码超材料(超表面)和数字超材料(超表面)。对于新型人工电磁媒质,人们通过自由设计单元结构、单元排列方式、以及单元各向异性,可以根据意愿控制等效媒质的媒质参数,实现自然界中不存在或者很难实现的介电常数和/或磁导率,进而控制电磁波。本成果对于新型人工电磁媒质对电磁波的调控作用,例如隐身衣、电磁黑洞、雷达幻觉器件、远场超分辨率成像透镜、新型透镜天线、隐身表面、极化转换器、人工表面等离激元器件及混合集成电路等。技术创新点及参数对于编码和数字超材料(超表面),我们提出基于空间编码调控电磁波的新思路。其中,一比特编码超材料选用相位差接近180度的两种基本单元(记为0单元和1单元),按照一定规律排列0和1单元构成超材料,以实现所需的设计功能。当电磁编码采用FPGA控制时,可实现现场可编程超材料,即单一的超材料在FPGA的实时控制下可实现多种功能(例如单波束、多波束、波束扫描、隐身功能等)。市场前景本成果获得国家自然科学二等奖。该项目突破传统模拟超材料的等效媒质表征方法，创造性地提出用 0 和 1 表征的数字超材料，建了数字编码和现场可编程超材料新体系；在国际上率先从微波传输线的角度研究人工 SPP 超材料，提出一种性能优越的超薄、可共形 SPP 传输线，开辟了基于 SPP 模式的微波领域新分支，实现了超材料研究从跟跑、并跑变成走在世界前列的跨越。
东南大学
2021-04-11
在硅基质表面制备油水浸润性光控可逆SiO2/TiO2复合涂层的方法
本发明公开了一种在硅基质表面制备油水浸润性光控可逆SiO2/TiO2复合涂层的方法，将硫酸洗液清洗过的硅基质样品浸入到SiO2凝胶中，以14厘米/分钟速度匀速提拉出液面，使玻璃表面覆盖均匀的SiO2涂层，220℃煅烧涂层，得到的覆盖SiO2涂层的样品浸入到TiO2凝胶中，以14厘米/分钟速度匀速提拉出液面，并在500℃煅烧涂层。最后经氟硅烷溶液浸泡进行涂层表面改性得到光控油水浸润性可逆转换的SiO2/TiO2复合涂层。本发明和以往制备亲疏水亲疏油可逆转换材料的方法相比，方法简便，耗时少，不需要特殊仪器。涂层呈现纳米TiO2微球包裹微米SiO2微球的类荷叶表面结构，在工程领域中具有良好的应用前景。
西南交通大学
2016-10-20
一种利用复配偶联剂对粉煤灰漂珠进行表面改性的方法及应用
本发明涉及一种粉煤灰漂珠表面改性技术，具体涉及一种利用复配硅烷偶联剂对粉煤灰漂珠进行表面改性的方法，首先对粉煤灰进行烧结、酸碱预处理，然后再用复配偶联剂对预处理过的粉煤灰进行表面改性处理。采用本发明方法对粉煤灰进行表面改性后，所得表面改性粉煤灰漂珠表面的物理化学性质发生了改变，提高了其在树脂和有机聚合物中的分散性，增进填料与树脂等基体界面的相容性，进而提高塑料、涂料、橡胶等高分子材料的力学性能及其它性能，为粉煤灰的更好利用提供了一种改进方法，减少了对环境的污染。
安徽理工大学
2021-04-13
纳米碳材料高效生产技术应用
成果描述：纳米碳材料在人类的生产生活中正显示出越来越多的重要作用，具有广阔的市场空间。碳纳米材料生产由于成本高及部分技术上的瓶颈制约了大规模生产，市场拓展减缓。我们团队经过十余年的研究和开发，采取研发创新的高新技术，可廉价高效地生产高附加值碳纳米材料（纳米碳管，纳米碳纤维）。目前技术路线可行，实验室小试阶段已完成；团队急需通过有实力企业的诚意投入，共同完成纳米碳材料新产品的放大生产；快速扩大工业化规模生产和市场销售，形成品牌。市场前景分析：可用于多个高技术产品市场，附加值高；例如：可强化锂电池电极材料性能和锂电池的整体性能；可用于超级电容器储存电能；可用于隐身吸波材料；以及飞机、汽车等轻质配件材料，轻质合金钢，强化钢化高分子材料等。其中纳米碳纤维年用量4万吨，纳米碳管年产能数千吨；而且每年都在明显增长。与同类成果相比的优势分析：目前本团队创新研发的新技术的指标主要有催化剂性能指标和碳纳米管纯度指标。碳纳米管 CVD 制备过程中催化剂的性能将直接影响所生产的碳纳米管的性能。碳纳米管的技术指标主要有反应温度、制备 CNTs 单位质量产量、及原料固碳率等。本技术中催化剂反应温度低于800 ℃, 催化剂的产碳能力可达CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料单程固碳率为 15%-50%；纳米碳材料纯度高，在85%-98%。碳纳米管的纯度高，制备的碳纳米管纯度超过85%；有的达到 98%。国际先进,国内先进。
四川大学
2021-04-10
广谱抗紫外纳米复合涤纶聚酯
在现有聚酯生产工艺基础上，广谱型抗紫外纳米复合粉体与PET聚酯的复合将赋予PET聚酯以良好的抗紫外性能，同时可改善聚酯的力学性能，对提升涤纶聚酯的附加值和提高我国涤纶纤维的国际竞争能力具有重要意义，同时也有利于该技术的推广和应用。本技术制备了纳米TiO ?2/ZnO和TiO 2 -SiO 2 -ZnO复合粉体。TiO 2 -SiO 2 -ZnO复合粉体的紫外性能在350-400nm波段内比金红石型TiO2明显改善。原位聚合法制备了抗紫外复合粉体复合涤纶聚酯。抗紫外纳米复合颗粒在PET基体中的分散均匀，团聚体的尺度在50-90nm之间，复合聚酯的特性粘度、熔点、羧基含量、凝聚粒子和二甘醇含量等重要指标均符合国家标准。高比表面的颗粒作为异相成核剂，提高了PET的结晶度，加快了PET聚酯的结晶速率。随着复合颗粒的增加，抗紫外PET复合聚酯体系表观剪切粘度随纳米粒子含量的升高逐渐下降。加入复合抗紫外颗粒后对PET的热稳定性影响不大。
华东理工大学
2021-04-11
纳米碳材料高效生产技术应用
纳米碳材料在人类的生产生活中正显示出越来越多的重要作用，具有广阔的市场空间。碳纳米材料生产由于成本高及部分技术上的瓶颈制约了大规模生产，市场拓展减缓。四川大学研发团队经过十余年的研究和开发，采取研发创新的高新技术，可高效低成本地生产高附加值碳纳米材料（纳米碳管，纳米碳纤维）。
新技术的指标主要有催化剂性能指标和碳纳米管纯度指标。碳纳米管 CVD 制备过程中催化剂的性能将直接影响所生产的碳纳米管的性能。碳纳米管的技术指标主要有反应温度、制备 CNTs 单位质量产量、及原料固碳率等。本技术中催化剂反应温度低于800 ℃, 催化剂的产碳能力可达CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料单程固碳率为 15%-50%；纳米碳材料纯度高，在85%-98%。碳纳米管的纯度高，制备的碳纳米管纯度超过85%；有的达到 98%。此技术路线可行，实验室小试阶段已完成。
碳纳米管、碳纤维是近十年飞速发展的新型纳米材料，具有很大的商业价值和用途，附加值高。碳纳米管可以作为模具制备出最细的纳米尺度的导线，或者全新的一维材料，在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。制备的微型导线可以置于硅芯片上，用来生产更加复杂的电路。利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高，不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高，抗冲击性能好。碳纳米管和金属形成金属基复合材料；这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强。
四川大学
2021-05-11
多品种小批量新型纳米材料
成果简介：当代化工、制药等领域正在面临深刻变革，新材料的出现，助推了这一趋势。山东大学科研团队长期致力于各种新型纳米材料的研制，获得了多个品类的新型纳米材料。
① 新型碳纳米材料
以块体富碳材料和小分子有机化合物为原料，利用混酸回流、无溶剂热解等方法，制备了发光纳米碳；以多胺为原料，制备了超高分子量聚合物和碳纳米颗粒；以有机羧酸为原料，制备了生物相容性纳米碳。产品可用于发光二极管、荧光油墨、油田、食品等多个领域。
② 结构精确的胶体银
以硝酸银和巯基烟酸为原料，碱性条件下制备了具有原子级精准结构的银簇，主体框架为六个银原子形成的八面体，外围被六个巯基烟酸配体保护起来。该纳米材料可溶于水，形成胶体银，具有抗菌等功效。
③ 强吸附多孔材料
共价有机多孔材料具有比表面积大、稳定性高、可塑性强等优点。把对二氧化碳具有亲和作用的富氮基功能团引入共价有机框架材料，制备了一系列富氮基共价有机多孔材料，可选择性吸附二氧化碳。该方法可替代传统二氧化碳处理方法，即有机胺水溶液吸收法，能够降低能耗，减少环境污染。
④ 纳米纤维素
利用酸解法，制备了纳米纤维素水分散液，品质高，性能稳定。
成果相关图片：
山东大学
2021-05-11
新型纳米药物载体 “隐形生物导弹”
完成团队简介：团队负责人宫永宽教授，日本佐贺大学博士、加拿大蒙特利尔大学博士后、美国西北大学生物医学工程系访问教授；现任西北大学材料科学新技术研究所所长、博士生导师、二级教授，西安市仿生生物材料与器件工程实验室主任。研究团队包括教授3人，副高职称6人，博士后及博、硕士研究生30人。
成果内容：将仿细胞膜结构涂层完美的体内隐形作用与肿瘤靶向分子的靶向作用结合，集成在纳米载体表面，可以制造出在血液中长循环、对肿瘤细胞高选择性结合的新型纳米药物载体“隐形生物导弹”。“隐形生物导弹”抗癌药物的开发应用，可从根本上解决癌症早期诊断困难、化疗毒副作用大的世界难题，获得巨大的社会及经济效益。
成果优势及用途：设计构建仿细胞膜结构的纳米载体获得了超长的血液循环半衰期（90小时，国际领先），具有优异的体内隐形性能；将叶酸等肿瘤靶向分子引入纳米载体表面可提高肿瘤细胞摄取4至8倍，靶向作用显著。
成果成熟度：癌症化疗药物“隐形生物导弹”已经完成实验室验证，需要进行大批量动物实验、申请临床批件。
预期成果收益：以“隐形生物导弹”抗癌药物为例，进一步市场化放大、获得国家临床实验批件约需投入5000万元（占50%）。若以建100吨/年规模的装置计算，产品生产成本约50万元/吨，销售收入200万元/吨产品，净利润约为15000万/年，投产后约8个月可收回成本。
成果知识产权情况
专利号
专利名称
专利状态
知识产权权属
ZL200610105049.9
仿细胞膜结构共聚物及其制备方法和应用
授权
独占
ZL200910219143.0
一种仿细胞外层膜结构修饰涂层制备的方法
授权
独占
ZL201010192087.9
仿细胞外层膜结构聚合物交联纳米胶束的制备方法
授权
独占
ZL201110205373.9
仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构共聚物及其制备方法和应用
授权
独占
ZL201310469385.1
一种通过聚多巴胺涂层构建功能化表界面的方法
授权
独占
陕科鉴字[2014]第019号
仿细胞膜结构聚合物表面改性技术及应用
鉴定成果
国际领先
西北大学
2021-05-11
碳纳米管超级电容器
本项目产品目前超级电容器的致命缺陷，创新构建了以改性的碳纳米管(CNTs)为骨架，在此基础上合成以CNT为纳米茎、片状纳米镍基多元氧化物为枝叶的三维纳米结构材料。由该材料体系结构作为超级电容器正极材料时，CNT形成一维电子“快速通道”，在充放电过程中，电荷能通过CNT快速通道进行超高速交换。而片状纳米镍基氧化物具有巨大的表面积兼有非常强的电化学活性，使其赝电容效应的极具显著。该材料体系结构的另外一重大优点为在电容器制备过程中可以高效地避免纳米材料很容易出现的团聚现象，可以保证该三维纳米结构能获得最大的比表面积，从而使能量密度大大提高。因而，由该纳米三维结构电极材料制备的超级电容器可以获得了非常大的比电容、很大的能量密度和非常高的功率密度；更特别地，充电时间远小于锂离子电池和铅酸电池，在充电设备允许情况下，充电时间可以减小到2分钟以内；循环寿命也高于锂离子电池10倍以上；并且该超级电容器具有非常高的可靠行，制备和使用都非常环保和安全。该项目产品不仅仅可以广泛应用于原有的电容器应用领域，更特别地，可以代替现有巨大市场规模的铅酸电池和锂电池等二次电池而可广泛应用于电动自行车、新能源汽车、电站储能、工业电动运输装置、电动工具、便携式电子设备、通讯基站的备用电源、军事装备（单兵备用电源、瞬时大推力陆用装备、无人机、空间飞行器等）等，具有千亿级的市场规模。 技术指标： ？ 能量密度：30-80Wh/kg（目前商业超级电容器的最高仅为8Wh/kg） ？ 功率密度：2-20kW/kg ？ 充电时间：小于5分钟 ？ 循环寿命：大于5000次 项目产品的技术和性能优势： ？ 超大的电容量：比传统电容器容量高6个数量级，比现有商业化的超级电容器的比能量高10倍，已经超过铅酸电池的能量密度。 ？ 超高功率：比锂离子电池的功率密度高两个数量级以上。 ？ 充电速度快：比锂离子电池快10倍以上。 ？ 更长的充放电循环使用寿命：比锂离子电池的寿命高1个数量级以上。 ？ 具有免维护：可随时浅充、满充和过充电、浅放电、全放电，对电池不会损害，无记忆效应。 ？ 高可靠性：超级电容器从生产至使用过程中，均不会出现锂离子电池爆炸问题，即使在严重挤压和高温下也是安全可靠的。 ？ 环保无污染：从生产、使用到报废回收，均不存在污染，是典型的绿色产品。 ？ 生产成本低，生产工艺兼容性好：电极材料的制备工艺兼容常规材料的制备工艺；电容器的制备工艺可以完全兼容锂离子电池的生长设备，但工艺要求更加简单。
电子科技大学
2021-04-10