成果简介：在单光子发射断层成像（SPECT）中, 放射性示踪剂被注入病人体内，根据对放射性示踪剂所发出的伽马射线的测量，SPECT 可以重建出放 射性示踪剂在人体内的分布图，该图可以反映人体组织结构及其活动功能。SPECT 已经被用在肿瘤的早期诊断, 心血管疾病和脑部疾病的诊断,骨胳影 像的显示等。基于国家自然科学基金的支持，我们国际上率先发展了非均匀 衰减锥形投影 SPECT 解析重建方案。该方案可以同时

本发明属于功能材料领域，提供了一种丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法。所述制备方法包括采用物理交联剂将丝素蛋白和N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常温下共交联，并在交联反应过程中嵌入三维光子晶体阵列。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 本发明属于功能材料领域，提供了一种丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法。所述制备方法包括采用物理交联剂将丝素蛋白和N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常温下共交联，并在交联反应过程中嵌入三维光子晶体阵列。本发明提供的制备方法制备的光子晶体水凝胶具有良好的生物相容性、弹力性能、吸水性能，与皮肤之间具有良好的贴合性，紧贴皮肤表面不易脱落，还同时具有优良的压力传感性和温敏性，可对温度和压力的变化产生颜色变化响应，实现压力和温度变化的裸眼观测。 对温度的响应：在35℃时观察到的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶由原来的蓝色局部变为紫色和红色，结构色发生明显改变，是由于水凝胶急速收缩导致阵列从密堆积结构变为不均匀的其他晶型状态，导致结构色出现反常变化。因此，本发明提供的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的LCST在35℃附近。当温度低于31℃时，光子晶体水凝胶的反射峰几乎不发生移动；而当温度到达31℃时，反射峰逐渐红移；之后随着温度的升高，在34‑35度之间，产生大幅度红移。由上述试验结果可知，丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶在34‑35℃之间出现了相转变。现有技术已知纯NIPAM凝胶的LCST约为33℃。由于本发明提供的制备方法制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的LCST接近人体温度，并且光子晶体水凝胶的相转变温度可通过添加盐离子等方法进行调节。再加上光子晶体水凝胶具有良好的弹性和皮肤贴合性。因此，本发明提供的制备方法制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶可用作敷料裸眼检测体温，快速准确地判断体温是否正常。 对压力的响应：将光子晶体水凝胶膜贴在物体表面，当物体表面有外加压力存在时，光子晶体水凝胶膜会发生颜色的变化，可以用来裸眼识别外加压力的大小。例如将光子晶体水凝胶膜贴在人体关节表面，当关节弯曲时，带动水凝胶膜伸长，其中的光子晶体晶格间距变大，进而产生结构色的变化。光子晶体水凝胶膜的这一特性可应用于运动康复监测领域，监测关节的运动灵活性，裸眼观察即可轻松获取运动康复情况。 吸水性能评价：将制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的5mm膜放在干燥环境中失水，当其含水量降为最大含水量的50％时，光子晶体水凝胶的体积产生相应的缩小；将其放置于含水容器中浸泡30min后即可恢复到最大吸水量状态。在经历上述失水和吸水过程后，光子晶体水凝胶的各项性能保持稳定。由此可知，光子晶体水凝胶的吸水性能良好，且吸水、失水过程不会破坏其结构。又由于其与皮肤的贴合性很好，十分适合用作水溶性药物载体材料。 酸碱稳定性评价：配制pH＝5 ,6 ,7 ,8 ,9的磷酸缓冲液，将实施例1制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的1mm膜分别置于上述缓冲溶液的培养皿中，10分钟后用光纤光谱仪检测其反射光谱。试验结果显示光子晶体水凝胶在上述缓冲液中反射峰均未发生移动。因此，光子晶体水凝胶在上述pH范围内具有良好的酸碱稳定性和耐受性，不会随外界pH变化产生收缩或溶胀，具有良好的环境适应性。 自修复性能评价：将实施例1制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的2mm膜用刻刀切开后，切口接触放置在一起，放置24小时，观察发现切口消失。因此，光子晶体水凝胶具有一定的自修复能力，利于增加使用寿命。检验自修复后的光子晶体水凝胶强度，将光子晶体水凝胶两端固定并缓慢拉伸，拉伸30％时切口出现裂缝，50％时切口完全断开。由此可知，光子晶体水凝胶具有一定程度的自修复性能，但是由于修复仅为物理相互作用力产生，因此不能承受较大的外力。

本项目属于功能材料领域，提供了一种丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法。所述制备方法包括采用物理交联剂将丝素蛋白和N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常温下共交联，并在交联反应过程中嵌入三维光子晶体阵列。本发明提供的制备方法制备的光子晶体水凝胶具有良好的生物相容性、弹力性能、吸水性能，与皮肤之间具有良好的贴合性，紧贴皮肤表面不易脱落，还同时具有优良的压力传感性和温敏性，可对温度和压力的变化产生颜色变化响应，实现压力和温度变化的裸眼观测。

本成果利用光子技术实现宽带微波毫米波信号的产生、复用和处理，突破了传统雷达面临的带宽和响应速度瓶颈，将有效满足智能化装备的应用需求。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 智能化将彻底地改变人们生活和工作的方式，已是人类社会发展不可逆转的趋势。对于室外装备来说，能够在各种天气条件下实时高分辨地获取环境信息是其智能工作的前提。例如，智能驾驶、周界安全、人群目标跟踪、低空管制等都迫切需要全天候实时高分辨成像技术的支持。微波毫米波雷达是目前唯一能全天候、全天时工作的传感器，但受限于低频电磁波本身的局限，其分辨率一般较差，难以在民用领域广泛使用。 本成果利用光子技术实现宽带微波毫米波信号的产生、复用和处理，突破了传统雷达面临的带宽和响应速度瓶颈，将有效满足智能化装备的应用需求。 创新点： 1.宽带可重构雷达信号产生 2.光域多阶边带抑制对消与稳定反馈控制技术 3.光基宽带微波光子正交混频接收技术 4.基于高分辨率一维距离像的雷达目标识别 5.高效精确的微波光子雷达二维ISAR成像 技术指标： 信号带宽：12GHz；成像分辨率：1.3cm×1.3cm 知识产权及获奖 1.中国光学十大进展提名 2.中国工业博览会高校展区特等奖

美国科学促进会（AAAS）主办的全球科学新闻发布平台“EurekAlert!”及美国物理学家组织网“Phys.org”等国际主流学术媒体分别以“Ultrafastall-optical random bit generator”和“Photons can enable real-time physical random bit generation for information security app”为题对该成果进行了报道，认为该技术可消除物理随机码实时产生技术面临的电子瓶颈，在信息安全领域具有重要应用价值。

本发明公开了一种离子团束 3D 打印装置，包括离子源、离子团 束打印头、XYZ 三轴移动平台和载物平台，离子源用于提供离子团束； 离子团束打印头包括牵引电极、一级静电透镜、限束光阑、多级磁偏 转装置和二级静电透镜，牵引电极用于从离子源中引出离子团束；一 级静电透镜用于提高离子团束的速度；多级磁偏转装置用于调整离子 团束的位置以减少像散以及实现离子团束消隐；二级静电透镜用于聚 焦得到所需孔径的离子团束；XYZ 三轴移动平台用于带动离子源和离 子团束打印头移动；载物平台，用于承接工件。本发明采用将离子团

中国是凹凸棒石粘土矿的资源大国，但是由于成矿条件的苛刻，天然凹凸棒石粘土存在着一定的矿物学局限性。比如气候条件、地质环境与矿床成分的不同，都会影响凹凸棒石粘土的形成、晶体发育、元素组成等，所以，含量较高、单晶体发育良好的矿床很少，极大部分的天然凹凸棒石粘土矿物中凹凸棒石粘土的含量都低于50%，通常，在凹凸棒石粘土矿物开采之后，都要对其进行提纯处理，将其中的伴生矿物与之分离，同时，在提纯过程中减小矿物粒径，提高分散性，使包含于凹凸棒石粘土聚集体中以及晶体束中间的杂质去除，获得均匀、完整的凹凸棒石粘土粒子，以便进行工业化的应用或是进一步的纯化与改性处理。 成果亮点 针对凹凸棒石矿物资源特点，如杂质多并夹在其纤维束中，矿粒之间存在相互交叉、包覆，提纯难度较大等问题，进行系统分析，确定其组份、形貌以及粒径分布等物理性能，针对其杂质成分，研究出一种易于对其工业化提纯的综合改性方法，获得低成本的纳米级凹凸棒石材料，为凹凸棒石后续的应用创造良好的条件。

荷叶出淤泥而不染的自清洁性能、蛾翅膀表面的自清洁性能、水黾的腿在水面上自由行走而不下沉、鱼体表面在油污污染的水中保持自身清洁等一系列自然界中的超疏水、超双疏现象引起了许多学者的极大关注。近年来国内外关于超疏水、超双疏的研究都有大量文献报道。然而依照这些方法制备超疏水/超双疏涂层的成本非常高且技术要求严格，进行大规模工业生产几乎在短期内难以实现。2013年美国Ultra-ever Dry公司推出了世界首款，迄今为止也是唯一一家通过简单喷涂即可实现超疏水界面的超疏水的涂层。    目前课题组已经成功开发了具有世界领先技术的超双疏、自清洁涂层，此种纳米涂层模拟荷叶表面结构，具有超疏水、超疏油自清洁性质，利用简单喷涂可在布料、木材、纸张、金属、建筑等材料表面，快速形成“荷叶效应”界面，并具有耐紫外线和一定的耐磨性质，具有自清洁、防水、防腐蚀、防冻、减阻、油水分离等作用，在建材、化工、石油、国防军事、能源等领域具有广阔的发展空间，是一种极具发展潜力的新材料。例如，直接喷涂在衣物、鞋帽、帐篷表面可实现自清洁、防雨功能，达到免清洗作用，并具有织物原有的透气性；喷涂在高压电网输电支架以及风力发电扇叶上可防止结冰；喷涂木材表面可实现户外的防潮、防霉；喷涂电路板上可实现防水、防潮；喷涂在高层建筑物表面可实现自清洁等等。 此外，此种材料的生产无排放、无污染。课题组已经实 现了小试生产制备，实验室即可制备公斤级产品，已经能够突破超双疏涂层白色限制，得到各种颜色的超双疏涂层；能够对食用油、导热油、甲苯、氯仿等实现超疏油；通过简单调整可实现只超疏水但亲油，喷涂后的织网可对油水两相实现快速、简便的油水分离。该技术已申请四项相关国家发明专利，目前正在积极与相关应用企业合作，推广该产品的市场应用。

一、 项目简介荷叶出淤泥而不染的自清洁性能、蛾翅膀表面的自清洁性能、水黾的腿在水面上自由行走而不下沉、鱼体表面在油污污染的水中保持自身清洁等一系列自然界中的超疏水、超双疏现象引起了许多学者的极大关注。近年来国内外关于超疏水、超双疏的研究都有大量文献报道。然而依照这些方法制备超疏水/超双疏涂层的成本非常高且技术要求严格，进行大规模工业生产几乎在短期内难以实现。2013年美国Ultra-ever Dry公司推出了世界首款，迄今为止也是唯一一家通过简单喷涂即可实现超疏水界面的超疏水的涂层。目前张旭教授课题组已经成功开发了具有世界领先技术的超双疏、自清洁涂层，此种纳米涂层模拟荷叶表面结构，具有超疏水、超疏油自清洁性质，利用简单喷涂可在布料、木材、纸张、金属、建筑等材料表面，快速形成“荷叶效应”界面，并具有耐紫外线和一定的耐磨性质，具有自清洁、防水、防腐蚀、防冻、减阻、油水分离等作用，在建材、化工、石油、国防军事、能源等领域具有广阔的发展空间，是一种极具发展潜力的新材料。例如，直接喷涂在衣物、鞋帽、帐篷表面可实现自清洁、防雨功能，达到免清洗作用，并具有织物原有的透气性；喷涂在高压电网输电支架以及风力发电扇叶上可防止结冰；喷涂木材表面可实现户外的防潮、防霉；喷涂电路板上可实现防水、防潮；喷涂在高层建筑物表面可实现自清洁等等。此外，此种材料的生产无排放、无污染。张旭教授课题组已经实现了小试生产制备，实验室即可制备公斤级产品，取得了目前已知除美国Ultra Ever-dry公司以外全球唯一能够公斤级制备超双疏、自清洁涂层的技术，并在一些方面超过该公司产品，例如已经能够突破超双疏涂层白色限制，得到各种颜色的超双疏涂层；能够对食用油、导热油、甲苯、氯仿等实现超疏油；通过简单调整可实现只超疏水但亲油，喷涂后的织网可对油水两相实现快速、简便的油水分离。该技术已申请四项相关国家发明专利，目前正在积极与相关应用企业合作，推广该产品的市场应用。二、 项目技术成熟程度已实现实验室的小试制备（5L反应釜）。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）喷涂在材料表面对油（食用油、导热油、甲苯、氯仿等）和水接触角大于150度，滚动角小于10度，耐受温度使用温度范围可以在-34℃~149℃之间，目前已申请四项国家发明专利。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）此种纳米涂层模拟荷叶表面结构，具有超疏水、超疏油自清洁性质，利用简单喷涂可在布料、木材、纸张、金属、建筑等材料表面，快速形成“荷叶效应”界面，并具有耐紫外线和一定的耐磨性质，具有自清洁、防水、防腐蚀、防冻、减阻、油水分离等作用，在建材、化工、石油、国防军事、能源等领域具有广阔的发展空间，是一种极具发展潜力的新材料。在早期，人们对于如何防水、防油一直以来都是热衷讨论的话题，毕竟没有人会愿意打扫厨房里各种油污，或者自己的手机掉进水里当场报销损失惨重。各色疏水、疏油涂层几乎成为人们生活中不可或缺的化学用品，小到手表、雨伞，大到航海航天，都可以找到疏水、疏油涂层的身影。例如:   能源行业我国南北交界地区冬季长出现冻雨现象，结冰对风力发电扇叶、高压输电线支架产生很大的影响，该涂层的超疏水的微小滚动角可使材料表面无水存留，避免材料表面结冰。此外，自清洁作用在太阳能电池板上的应用也具有广阔的空间。 油水分离我们开发的超双疏涂层之一超疏水亲油涂层喷涂在普通纱网上，普通筛网即可具有油过、水不过的特点。纱网亲油，因此油能轻易通过筛网，而织网表面超疏水、极小滚动角，水在织网表面迅速流走，达到油水分离作用。如果在普通瓶子口蒙上该种纱网可在油水混合液捞取，只有油能进入瓶子中（如图所示）。 军事国防喷涂有超双疏涂层的织物具有自清洁作用，同时涂层渗透到织物中增加了其耐磨性，更为重要的是能够保证织物的透气性，因此可制成作战服、野外帐篷、背包、手套等等户外用品 。此外超双疏涂层在防腐、防冻、防潮方面对武器装备无疑具有最强保护作用。 日用品超疏水雨衣、雨伞使使用过的雨具，无水积存，直接收纳放入背包中；喷涂超疏油涂层的抽油烟机可滴油不沾全部回收；喷涂在厕所卫浴上可有效避免尿垢的产生。 建筑物自清洁我们开发的超双疏自清洁涂层具有抗紫外线作用，对户外墙体具有较强的粘附性，同时开发出彩色超双疏自清洁涂层，对高层建筑具有自清洁作用。 防腐、防潮作用我们已经进行了初步的应用尝试，喷涂超双疏涂层的金属在浓酸中具有一定的抗腐蚀作用；由于极小的滚动角，对户外的金属制品具有很强的抗腐蚀作用；喷涂在木材表面可达到防腐、防潮的作用。 船舶行业：如果船体喷涂上超疏水涂层，船只行驶过程中与水的摩擦会大大降低，这样对燃油就会节省很多，海藻之类吸附在船底的现象也会减少很多，对于船舶的护理会减轻很多工作，其实也是减少成本。船舶方面，目前船只有一半以上的驱动能是被船体与水之间的摩擦消耗掉的。如果能通过特殊涂层在船体表面形成空气膜，船与水摩擦而造成能耗则能降低10％，因而可以大量节省燃油。一般船舶航行中受到的阻力有3种,即船体运动引起的兴波阻力、产生旋涡引起的旋涡阻力以及由于水和船体之间接触产生的摩擦阻力.在这3种阻力中,对于油船那样的低速肥大型船舶,摩擦阻力要占全部阻力的80%以上,而对通常的货船约占70%的比例。因此,降低摩擦阻力是一项重要的技术。 应用在航海以及航天事业，以减小因为液体产生的阻力，达到节能环保且高效转换动能的效果。 电子元件行业可以应用在真正防水的电子元件上，或者是需要经常接触带腐蚀性液体的工作人员，这款涂层的诞生不得不说是一个福音，例如一些电子原件需要进入到水中、高温中、冰块中、油中等一些特殊环境工作，有了超双疏涂层，就不用担心了，可有效解决问题。  在电子元件上覆盖厚度远比人类头发直径小的薄膜涂层后，水无法真正接触到关键电子元件，也就不能对其造成损害。 通信设备其它室内室外设备都可以使用，延长寿命，使用功效不会降低，免受雨水的干扰。  五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）可面谈六、 生产设备常规反应釜，无三废排放；喷涂设备七、 效益分析目前全球唯一生产厂商美国Ultra-ever Dry推出的超疏水涂层价格为：底层涂层约人民币70万/吨、表层涂层人民币140万/吨。八、 合作方式共同开发市场。九、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）联系人：张旭 博士/教授河北工业大学化工学院高分子科学与工程系天津市红桥区光荣道8 号E-mail：xuzhang@hebut.edu.cnTel：022-60200443