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大尺寸均匀单层MoS2可控制备
单层半导体性过渡族金属硫属化合物（MX2:MoS2, WS2等）是继石墨烯之后备受关注的二维层状材料。该类材料具有优异的电学性质、强的光物相互作用、高效的催化特性等优点，在光电子学器件、传感器件、电催化产氢等领域具有非常广阔的应用前景。单层MX2材料的批量制备和高品质转移是关键的科学问题。现有方法仍面临着诸多重大挑战，例如， 难以实现晶圆尺寸的层数均匀性、单晶畴区小、生长速度缓慢、生长衬底价格昂贵、转移过程复杂、容易引入污染物等。 北京大学研发课题组是国内较早开展相关研究的课题组之一，在单层MX2材料的可控制备、精密表征和电催化产氢应用方面取得了一系列重要进展：基于范德华外延的机理，他们在晶格匹配的云母基底上首次获得了厘米尺度均匀的单层MoS2(Nano Lett. 13, 3870 (2013))；在蓝宝石上获得了大畴区单层WS2(ACS Nano 7, 8963(2013))；发展了一种新型的金属性箔材(Au箔)基底，实现了畴区尺寸可调单层MoS2的制备，借助STM/STS表征技术建立起了材料原子尺度的形貌/缺陷态、电子结构和电催化析氢之间的构效关系。
北京大学
2021-02-01
高分子熔体高压可控强剪切密炼机
中试阶段/n项目背景:常规的塑化方法有两辊开炼机、密炼机、单螺杆塑化挤出机、双螺杆塑化挤出机。常规的两辊机塑化是非密闭式结构，工作和操作环境差、物料容易氧化，出料为不易取用的块状。其优点是塑化剪切作用大，故广泛用于橡胶等高粘度材料；常规的密炼机塑化出料仍为不易取用的块状且取料和清料都非常困难，且塑化压力和剪切力非常低；常规的单螺杆塑化混合效果差，且不能使用粉料，塑化质量靠占地大且流程长的大长径比螺杆改善，塑化程度难以控制。其主要优点是出料方便，可连续生产；常规的双螺杆塑化结构复杂、成本高、长径比大，
湖北工业大学
2021-01-12
可控刚度桩筏基础设计理论与方法
高层与超高层建筑不断发展，常规桩筏基础面临诸多新的挑战，课题组以多年积累的土与结构物相互作用理论研究成果为基础，以解决土、溶、岩复杂地质条件无法实施超高层建筑的实际工程难题为契机，自主创新，提出可控刚度桩筏基础的创新概念，通过在桩顶设置自主研制的刚度调节装置，主动干预、调节基桩的支承刚度，实现桩与桩、桩与土支承刚度的匹配与协调。
在地基承载力较高的硬土地区，通过本成果的实施，可充分发挥地基承载潜力，实现大支承刚度桩的桩土共同作用，大幅节约桩基使用数量，缩短桩基施工周期。和现有规范推荐的变刚度调平技术相比，本成果不受地质条件和施工过程限制，且建筑物基础调平过程更加精确，效果更明显。另外本成果还可有效解决现有技术无法解决的建筑物废旧桩基再生利用以及复杂地质条件建设高层建筑的难题。
南京工业大学
2021-01-12
一种面向多种微观结构的材料结构一体化构建方法
本发明属于结构优化技术领域，公开了一种面向多种微观结构的材料结构一体化构建方法，针对传统变密度法得到的连续变化的材料分布以及单元密度，基于后处理机制对材料区域进行划分与单元密度分组，实现对宏观结构内具有不同材料属性的区域进行定义与划分，实现对宏观结构内的多种微观结构进行定义；其次基于参数化水平集拓扑优化方法与均匀化理论建立材料结构一体化设计模型，即针对定义的多种微观结构与宏观结构进行一体化设计，实现宏观结构与多种微观结构并行化设计，在给定约束条件下，实现整体结构的性能达到最优。
华中科技大学
2021-04-14
自然温和的多功能生物试剂
本项目自然温和的多功能生物试剂，是以生物试剂PEPK为基础形成的一系列新型聚合物产品。一些前期研究表明，该系列生物试剂可能作为齿科材料等生物医用材料使用，也可能作为阻燃剂等化学品使用。PEPK是一个在生化反应过程中被广泛使用的磷酸化试剂，价格昂贵，产品大都依赖进口。在原料PEPK的合成工艺上取得了技术突破，使得该产品的生产成本大幅度降低。并且，创新的开发了以PEPK为共聚单体的一系列新型聚合物产品（图?，生物试剂的样品）。本项目研究处于国际前沿水平。PEPK形成的系列聚合物生物试剂产品，由于含有强亲水性基团羧基和磷酸根基团，使得这些聚合物具有非常优良的水溶性，良好的表面吸附性，热稳定性以及生物可降解性等优点。实验表明，该系列生物试剂经水配制而成的溶液，非常自然温和，无色无味（图2，生物试剂的水溶液），不刺激肌肤和眼睛，具有超强的清洗和漂洗性能，可用于眼镜、液晶屏幕等表面的清洗，以及花卉苗木的培养基调整剂（图3，水培的花卉风信子，右侧为培养基中添加了生物试剂的花卉，开花期比左侧未添加的早）。虽然目前PEPK系列聚合物产品尚未产业化，但这一类生物相容性高的产品可能用作齿科、骨科材料等生物医用材料、表面活性剂以及土壤改良调整剂等许多领域。而且，该系列产品的性能符合国家低碳环保的高新技术项目开发趋势，预计该生物试剂将有非常光明的应用前景。已申请中国发明专利二项：（ 1） 一 种 自 然 温 和 型 的 表 面 活 性 剂 与 制 备 方 法 及 其 应 用 ， 专 利 申 请 号 ：201010202777.8。（2）一种有机多聚磷酸盐的制备方法，申请号：200910121213.X。
华东理工大学
2021-04-11
生物柴油的超临界制备技术
生物柴油是用含油植物或动物油脂作为原料的可再生能源，是优质的石油柴油代用品，具有可再生、清洁和安全三大优势，目前世界许多国家正大力开发这种生物柴油技术并推进其产业化进程。我国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家发展方向。我国自“八五”就有科研单位开展了生物柴油技术的研究开发，目前只有海南正和生物能源公司实现了产业化，生产能力仅为2×104 吨/年，其工艺有以下缺点：生产规模小，生产成本高，产品分离困难，排放大量的废液造成环境污染。 本工艺路线的小试验研究结果为：(1)以废食用油为原料，生物柴油收率达到95％以上；(2)生物柴油质量达到美国生物柴油标准，性能与0 ＃柴油相近。副产物甘油纯度达到99.5%；(3)生产成本与石油柴油相当（或稍高）。
武汉工程大学
2021-04-11
吡啶系列衍生物的合成
一、项目简介烷基吡啶是重要的有机合成中间体，其中一甲基吡啶(皮考林)、二甲基吡啶(卢剔啶)、三甲基吡啶(可力丁)、2-甲基-5-乙基吡啶(MEP)广泛用于医药、农药、香料、工业产品等的合成。近年来，烷基吡啶的应用领域不断扩大，需求增长很快，已引起广泛关注。国外95％ 以上的烷基吡啶均由合成法生产，生产集中在西欧、美国、日本。而国内烷基吡啶的生产主要是从煤焦油中分馏制取，产率低，产品纯度差。二、市场前景我国市场所需烷基吡啶，主要依靠进口。因此，加快发展合成法吡啶生产已是大势所趋。三、规模与投资根据不同产品的生产规模，投资大小差别较大，按年产100吨计算，总投资50万元即可建厂。四、生产设备根据不同产品的不同生产方法，主要设备为固定床反应器或高压釜。五、效益分析按目前市场价格计算，每种产品的利润都在50%以上。六、合作方式技术转让或合作开发。
河北工业大学
2021-04-13
生物基多元醇的绿色制造
众所周知，石油、天然气和煤炭等不可再生的化石资源构成了当今世界燃料和化学工业的基石，丰富了人类的物质生活，创造了当今的繁华尘世。然而，随着化石资源的日益枯竭，能源供需矛盾的不断恶化，油价的不断飙升，化石工业造成的环境污染日益严重等问题，已成为制约社会和经济可持续发展的瓶颈。这些问题大大推动了人们研究可再生的生物质资源制备能源和大宗化学品的热情。多元醇作为新一代能源和化学品的平台，其广泛的应用前景已引起了众多科研工作者的广泛关注。目前，生物基多元醇的工艺路线主要集中在山梨醇的加氢裂解和纤维素通过热裂解、催化裂化及酸水解加氢等反应途径制得。但是这两种工艺路线具有工序流程长，反应条件比较苛刻（需要高温、高压下进行），产品比较复杂，分离难度大，成本高等不足，严重制约生物基多元醇产业的健康发展。本项目针对上述工艺路线存在的不足，设计了三条新的反应途径，均能有效地将葡萄糖单体转化为附加值比较高的多元醇，如合成聚酯纤维的基础原料：1、2-丙二醇和乙二醇等。这些工艺路线与传统路线相比，具有反应条件比较温和，产物比较简单，成本比较低等优点，同时也能达到节能减排的目标，符合环境友好的要求。因此，这么有意义的研究工作应该得到更大的扶持力度，使其尽快产业化，走出符合我国生物产业特色的道路。
南京工业大学
2021-04-13
γ-氨基丁酸的生物制备技术
该产品获国家基础科研计划(2009CB724700)、国家高技术研究发展计划(2012AA021503)和博士学科点专项科研基金(20103221110006)等支持，专利在申1项。该产品可应用于食品、药品以及生物材料等领域。以L-谷氨酸为底物，工程菌直接脱羧反应，反应转化率高达100%，产物得率为70%，纯度达99%以上，工艺简单，绿色无污染。随着人们生活质量的提高，养生越来越受到人们的密切关注。因为γ-氨基丁酸的生理与保健作用，它将供不应求，所以推广该技术与该产品迫在眉睫。该项目拥有自主知识产权，目前已小批量生产。
南京工业大学
2021-04-13
揭示生物振荡网络的设计原则
生物振荡网络作为生命体的内禀时钟，调节各种与时间信息相关的生命过程，因此需要在减小计时涨落的同时，保持对环境信号的敏感性。 对于处于热力学平衡态的系统，涨落耗散定理表明，高响应与低涨落不可能同时完成。但是生命系统处于非平衡态，并没有涨落耗散定理的约束。对于振荡网络这一非平衡态系统，如何保持高敏感性和精确性，以及对应的热力学的设计原理，是一个重要的利用物理原理理解生命系统的基本问题。 欧阳颀教授研究组与美国IBM沃森研究中心的涂豫海教授（北京大学物理学院/定量生物学中心教授）展开合作，首次从理论上揭示了生化反应网络优化振荡功设计原则。研究发现，通过增加系统的自由能耗散，振荡的计时精确性增加，这与之前的研究相符；更重要的是，耗散的增加还能够增强系统对于外界信号的响应，两者呈正比关系。通过对简单模型的解析发现，额外的自由能耗散可以加强振荡相位与振幅的耦合，借此来增强对信号的响应，从而打破了平衡态的涨落响应关系。为了同时达到高敏感性和精确性，系统需要精细的分配参与反应的非平衡环路中的自由能耗散。研究基于化学势与反应流提出了两条重要的能量分配原则，并在相关实验数据分析中得到验证。
北京大学
2021-04-11