Ø  成果简介：在研究物质的性质时，经常需要知道微粉颗粒的比表面积大小。在橡胶工业中常用的补强剂为固体分散颗粒炭黑，它的比表面积对所填充的橡胶的物理性能产生很大的影响；在催化领域，催化剂的比表面积是表征催化剂化学物理性能的一个重要参数；在冶金、建筑材料等方面的生产和研究中也经常需要知道微粉颗粒的比表面积，所以，微粉颗粒比表面积的测量被许多科学技术领域所关注。本项技术为一种微粉表面积动态氮吸附测量方法及测量仪器，仪器具有良好的测量准确性和重复性，并且操作方法简单，测量速度高。微粉比

在研究物质的性质时，经常需要知道微粉颗粒的比表面积大小。在橡胶工业中常用的补强剂为固体分散颗粒炭黑，它的比表面积对所填充的橡胶的物理性能产生很大的影响；在催化领域，催化剂的比表面积是表征催化剂化学物理性能的一个重要参数；在冶金、建筑材料等方面的生产和研究中也经常需要知道微粉颗粒的比表面积，所以，微粉颗粒比表面积的测量被许多科学技术领域所关注。本项技术为一种微粉表面积动态氮吸附测量方法及测量仪器，仪器具有良好的测量准确性和重复性，并且操作方法简单，测量速度高。 微粉比表面积测量仪由气路系统、测量电路系统和液氮杯（或温水杯）自动升降机械结构三个功能部分组成。在测量过程中，标准样品和三种待测样品分别装在不同的玻璃管中，通入氮-氦混合气，同时浸入液氮中，进行吸附，吸附饱和后，分别对各样品进行脱附，在脱附过程中，计算机采集信号，根据四种样品的质量、电压信号积分值以及标准样品的比表面积计算三种待测样品的比表面积，并自动生成测量结果报告。其主要技术指标为:可同时测量3个样品；测量精度:2%；3个试样测量时间 <10分钟。

吸附树脂是一类多孔性的高分子合成材料，由于合成过程中单体、交联剂、致孔剂等结构的变化以及合成控制方法的不同，使得吸附树脂的孔结构可有目的的调控，可以适应很多方面的应用要求。 南开大学形成了可对吸附树脂的结构进行设计及合成高选择性吸附树脂生产的产业化技术和应用技术： 1.天然植物有效成分及单体分离纯化产业化技术 在树脂骨架上引入特殊的功能基团，对天然植物中不同结构的有效成分具有高的吸附选择性。 用于黄酮类、生物碱类、皂甙类、内酯类、多酚类等提取

2, 3, 4, 4’-四羟基二苯甲酮 ( 2,3,4,4'-Tetrahydroxybenzophenone，简称 THBP)是一种常用的紫外线吸收剂，作为紫外线正型光刻胶的导入剂，在 TFT-LCD 液晶显示器产业链生产中，主要用于混配 PAC 感光剂生产高感光度高分辨率的高档光刻胶。由于 TFT-LCD 显示技术具有一系列突出的优点，其产品几乎涵盖整个信息应用领域，包括电视、台式计算机、笔记本电脑、手机、PDA、GPS、仪器仪表和公共显示等，具有巨大的市场潜力。 本项目以五倍子生物资源为原料，利用已有的焦性没食子酸生产工艺，采用多级净化工艺及去离子技术，开发一条年产 TFT-LCD 光刻胶用感光剂 2,3,4,4-四羟基二苯甲酮 200 吨生产能力的工艺。该工艺的成功开发，既可以促进国内五倍子的精深加工研究开发，更重要的是可以打破发达国家对我国集成电路、平板显示产业上游原料感光材料的技术控制，并促进我国集成电路与液晶显示高档光刻胶的生产，减少光刻胶的依赖进口，提高产业链关键配套材料的国产化率，形成基于我国特色生物化工资源五倍子的感光材料产业分枝链，解决我国TFT-LCD 产业扩张急需的关键材料 PAC 感光剂生产。 该项目目前优化了反应条件，已完成了实验室的小试工艺，正在进行逐级放大，有望一年以内进行产业化。

吸附树脂是一类多孔性的高分子合成材料，由于合成过程中单体、交联剂、致孔剂等结构的变化以及合成控制方法的不同，使得吸附树脂的孔结构可有目的的调控，可以适应很多方面的应用要求。 针对分离纯化的目标产物分子结构特点，设计合成高选择性大孔吸附树脂，弥补现有商品化树脂的不足，所制备的提取物纯度可控，且可以制备高纯度提取物。 来自天然植物且具有显著生理活性等有效成分，是目前药用研究和开发的重要原料来源，特别是对于结构复杂而精妙的天然产物活性成分，从天然植物提纯化仍是其唯一有效的途径。因此建立合适的分离纯化工艺、开发高效的分离材料就具有重要的意义。此研究成果不仅丰富了现有吸附树脂的品种，也为天然的药用研究提供了重要的实验样品，其具有广泛的社会价值和经济效益。 南开大学形成了可对吸附树脂的结构进行设计及合成高选择性吸附树脂生产的产业化技术和应用技术： 1）天然植物有效成分及单体分离纯化产业化技术 在树脂骨架上引入特殊的功能基团，对天然植物中不同结构的有效成分具有高的吸附选择性。用于黄酮类、生物碱类、皂甙类、内酯类、多酚类等提取和纯化。已工业化的有银杏叶黄酮、甜菊糖、人参皂甙、三七皂甙、长春碱等提取技术。建立了银杏叶提取物中黄酮和内酯的树脂法分离工艺，并进了银杏内酯冻干粉针剂的开发； 分离了汉防己总生物碱中的两种单体生物碱－汉防己甲素和汉防己乙素，开发了汉防己甲素冻干粉针剂，并已取得国家食品药品监督管理局颁发的生产批件。 2）中药提取物农药残留及重金属的去除技术 改变了树脂的传统致孔方法，合成了一类孔径较小且均匀的纳米级孔结构吸附树脂，既保持传统吸附树脂高吸附容量，又具备按照分子尺寸进行精确筛分的能力，用于分子尺寸较大的天然产物有效成分中分子较小的农药或重金属去除。 3）抗生素、维生素中间体的纯化技术 合成的高孔隙率、孔径均匀的高比表面聚苯乙烯吸附树脂，明显改善了树脂的传质性能，吸附速度比现有的商品化树脂提高 2-3 倍，解吸率高于 90%，树脂寿命大大延长。 技术优点：纯化工艺简单、高效、环境友好，避免了大量有毒、低沸点有机溶剂的使用。 4）新型脱色树脂技术 通过树脂孔结构、骨架结构、脱色基团等的调控，合成了一类脱色容量大、再生容易的新型脱色树脂，效果良好。 用于天然产物提取、抗生素、维生素等生产。 5）载体树脂（固定化酶载体树脂、纳米簇金属催化剂载体树脂）生产技术 通过致孔剂、聚合单体、交联剂的调控，合成了一类高环氧基含量、高使用强度的固定化酶载体树脂。该技术的树脂生产成本远低于国外进口树脂。已完成了工业化放大和工艺优化。用于固载青霉素酰化酶，催化青霉素 G 和头孢菌素 G 水解，制备半合成 β－内酰胺类抗生素所需的中间体 6-PAP 和 7-ADCA。 合成的一类大孔径、高比表面积的新型孔结构的聚苯乙烯吸附树脂，加载了纳米簇金属催化剂的载体树脂，用于负载纳米级的金属催化剂，在重氢提取及放射性废水处理中有重要的应用。 6）高容量新型孔结构吸附树脂生产及其处理有机废水技术 具有超高吸附容量、良好的吸附动力学行为等特点。树脂的比表面积达到 1000m2/g 以上。用于废水中有机物的处理。 7）新型螯合型吸附树脂生产及其阴阳离子选择性吸附技术 对水中不同价态金属离子及阴离子酸根具有选择性吸附能力。在高盐体系中可吸附水中的多种重金属，而对 Na、K 等离子没有结合能力，用于海水中重金属的富集或检测。 利用带有交换基团的吸附树脂与阴离子酸根（如 AsO43-等）发生离子交换达到富集的目的。用于水中有害物质净化处理。 8）耐高温碱性离子交换树脂技术 改变季铵基与树脂骨架的连接方式，合成了耐高温的碱性离子交换树脂，可在较高的使用温度下稳定使用，大大拓展了碱树脂的应用 范围。 

成果创新点 主要技术创新路径：申请人依据经典爆炸复合理论， 利用水下爆炸手段研发了多金属管水下爆炸复合技术。利 用水作为传压介质和约束材料，将水下爆炸产生的冲击波 和气泡脉动能量渐变加载于覆管(内管)，使覆管发生塑性 变形同时基管产生弹性变形来实现管坯的复合相结合。 关键技术指标：基复管精确定位、爆炸参数的合理选 择以及金属爆炸索的制备。 核心解决问题、核心优势等： 1) 降

主要技术创新路径：申请人依据经典爆炸复合理论，利用水下爆炸手段研发了多金属管水下爆炸复合技术。利用水作为传压介质和约束材料，将水下爆炸产生的冲击波和气泡脉动能量渐变加载于覆管(内管)，使覆管发生塑性变形同时基管产生弹性变形来实现管坯的复合相结合。 关键技术指标：基复管精确定位、爆炸参数的合理选择以及金属爆炸索的制备。 核心解决问题、核心优势等： 1) 降压：能够降低炸药爆轰的初始压力，削弱其对管材的损伤； 2)延时：利用爆炸产生的冲击波和水体动能作用于覆管，延长爆炸能量作用时间； 3)降温降烟：水的比热容很高，该方法既能够有效降低爆轰产物作用于管材的温度，保护管材，又能够有效降低爆炸后的炮烟，有利于现场操作

金属橡胶，是一种由细金属丝经缠绕、拉伸、铺放及模压制成且具有橡胶般高弹性、大阻尼的新型减振材料，故取名为金属橡胶。金属橡胶产品为全金属材料制成，具有极佳的环境适应性和可靠性，可在各种恶劣环境下工作，耐腐蚀，不发生老化，性能稳定，能为各种电子设备提供隔振、缓冲，保证各精密电子设备正常工作。金属橡胶隔振器的性能经过国家权威部门的检测：达到国家规定的振动量级和频率范围内，不仅具有良好的隔振缓冲特性，而且还具有极其优异的抗疲劳特性。经过多年应用，金属橡胶隔振器产品已经形成系列化，可用于0.05kg~5000kg设备的隔振。

常温液态金属通常是指一大类熔点接近室温的低熔点金属。与传统认知中的金属不同，此类物质通常情况下呈液态，既具有液体良好的流动性，又拥有金属材料优异的导电性与导热性，且易于通过温度调控使其在固液相之间快速切换，即表现出刚柔相济的特点。由于这些因素，液态金属在柔性电子、3D打印、芯片冷却、生物医学以及可变形机器人等领域得到了日益增长的应用。 然而，常规的液态金属材料自身密度通常很高，这会给由此制成的器件与装备平添额外重量，造成相应能量消耗，也削弱了使用的灵活性。 为改变上述现状，刘静课题组提出了旨在制造轻质液态金属的基本思想，他们特别以共晶镓铟合金及中空玻璃微珠为典型代表（图2），制备出了密度仅为水的一半以至可漂浮于水面的轻量化液态金属复合材料（图3）。这种材料除保留了纯液态金属良好的导电性、导热性、力学强度及固液相变特性（图4）外，还拥有可塑性、可变形性乃至磁性等行为，作者们为此设计了系列平面及三维应用场景，并引入不同封装方式实现了对材料漂浮行为的调控，展示了水面电路及水中机器人的潜在应用。 图2. 典型轻量化液态金属复合物微观结构的SEM与EDS图 图3. 基于液态金属-中空玻璃微珠制成的轻量化复合材料及对应密度 轻质液态金属物质概念的提出具有基础科学意义和普适应用价值，由此开启了一条研制新型液态金属功能材料的基本途径。原则上，结合各类液态金属与对应的轻质改性物质，可赋予终端材料更多目标功能，从而能以一种材料形式同时将许多尖端材料的功能如电、磁、声、光、热、力学、流体、化学等集于一体，这是已有材料体系不易具备的，因而在许多场合十分有用，比如作为印刷电子墨水、3D打印材料、可注射金属骨骼与牙科修复、血管栓塞及造影剂、水中机械电子设备、刚柔相济型可穿戴外骨骼以及可变形柔性机器人等。 此项研究中，论文第一作者为清华大学医学院生物医学工程系博士生袁博，通讯作者为清华大学医学院生物医学工程系教授刘静。相应研究得到国家自然科学基金重点项目及中科院前沿项目的资助。 论文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910709