1 成果简介随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高，环境污染、疾病监测、食品安全等民生热点日益受到人们的关注。如何对上述问题进行简单、快速的监控，将一些危害降至最低，保障人民生活和生产，这就需要一种可实时实地检测、操作简便的多应用传感器件。 表面等离子体波（ SPP）传感器是一种基于光学检测的传感器件，被广泛用于药物筛选、食物检测、环境监测和细胞膜模拟等方面。相对于目前常见的化学、电子、力学等传感器，SPP 传感器拥有实时检测、无需标记、对被检测物无损害、探测方法简单等众多优点。为了降低成本、 稳定性能、减小体积，集成型 SPP 传感器件的成为了现今研究热点。然而现有的集成型 SPP 传感器件普遍存在灵敏度低，探测范围小等问题，限制了其应用的推广。 课题组从 2006 年开始合作从事集成型 SPP 传感器件研究，在清国家 973 项目、自然科学基金重点项目、教育部清华大学自主研究项目等项目资助下， 创新性提出一种基于 SPP-介质波导异质垂直耦合器的可集成生化传感芯片，并对传感芯片的传感特性和应用进行了深入研究和探索。芯片的特点和性能如下：可集成，芯片体积小，可与便携设备集成；可批量生产，价格低廉；灵敏度较传统的集成型 SPP 传感器件高出一个数量级；可实现对传感区域的精确或者大范围调节；可实现对纳米量级大小的物质的探测；传感性能稳定，应用领域广泛。上述优点表明该芯片可以工厂大批量生产经营，也可以用于实验室的科研研究，在化学，生物，医学等多 个领域均有应用价值。查新表明，国内外目前尚未发现有相似原理的器件。 图 1 (a) 集成型 SPP 传感芯片与一元硬币尺寸对比图 (b) 传感芯片的显微镜照片2 应用说明可集成型 SPP 生化传感芯片在实验室经多次验证，可以实现对折射率液体以及纳米级薄层物质的高灵敏探测，并初步应用于对双酚 a（简称 BPA，一种塑料生长常用原料，每年生产将近 2700 万吨含 BPA 的塑料类物质， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的检测。实验结果表明，该芯片对于 BPA 的探测极限浓度可以达到 0.1ng/ml （欧盟公布食品准则中水含有BPA 的最高浓度为 1ng/ml）。3 效益分析由于目前国内尚无同类产品， 而且此产品在疾病检验，环境监测，药品鉴别等多个领域具有应用价值， 因此本仪器具有较大的市场推广空间。本传感芯片价格低廉，使用简便，对样品无二次污染，性能稳定，甚至对纳米量级的生化小分子探测均具有高灵敏度，相对于其他类型的传感器件， 具有明显的经济和技术优势。

人工超材料是指亚波长尺度单元按一定的宏观排列方式形成的人工复合电磁结构。由于其基本单元和排列方式都可任意设计，因此能构造出传统材料与传统技术不能实现的超常规媒质参数，进而对电磁波进行高效灵活调控，实现一系列自然界不存在的新奇物理特性和应用。然而，传统的电磁超材料和超表面都是基于连续变化的媒质参数，很难实时地操控电磁波。 以程强教授为核心团队的课题组在国际上首次提出“数字编码与可编程超材料”，提出用二进制数字编码来表征超材料的思想，通过改变数字编码单元“0”和“1”的空间排布来控制电磁波。这一概念的提出不仅简化了超材料的设计难度和优化流程，构建了超材料由物理空间通往数字空间的桥梁，使人们能够从信息科学的角度来理解和探索超材料。更重要地是，超材料的数字化编码表征方式非常有利于结合一些有源器件（例如二极管和MEMS开关等），在现场可编程门阵列（FPGA）等电路系统的控制下实时地数字化调控电磁波，动态地实现多种完全不同的功能。 在该工作中，作者利用优化算法，设计相应的时空三维编码矩阵，超表面将入射波能量分散到空间任意方向和任意谐波频谱上，这一特性很好地缩减了雷达散射截面（RCS），未来有望应用于新型的计算成像系统。更重要的是，引入时间维度的编码之后，可以扩展传统的空间编码比特数，降低了实现高比特可编程超表面的系统复杂度。例如，一款2比特的可编程超表面，只要设计相应的时空编码矩阵，就可以在中心频率和谐波频率实现等效的360度相位覆盖，这是传统可编程超表面无法实现的，可用于实现波束塑形等一系列实用功能。 本工作得到了国家科技部重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项“微波毫米波数字编码和现场可编程超构材料的理论体系与关键技术”，以及国家自然科学基金等项目的资助，相关实验测试工作在东南大学毫米波国家重点实验室完成。

 我院自主研发的新型无机基复合吸音材料具有吸声隔声性能好，抗强气流冲击，耐侯，防水，防火，环保，美观，施工、安装、维护方便等特点，性能与国外的相当，价格只有进口价的1/5。

综述了人工钾离子通道或运输载体选择性设计及其功能特性，特别是选择性运输钾离子的功能设计，有助于进一步探究活性结构作为“过滤器”或“门控”蛋白在离子传输过程中的动态过程。综述指出人工钾离子通道一般具有以下特征：（i)钾离子结合的大环识别位点。配位后大环通道获得的能量可以补偿钾离子脱水后能量损耗。即使体系中存在过量的Na+离子，大环通道也只识别K+离子。从机理上看，该识别系统具有协同动态效应，K+离子的增加也协同驱使着大环通道对钾离子的选择性增大；（ii)能够实现分子间自组装的氢键供体与受体；(iii)具有可以嵌入疏水双层膜结构的疏水链。       该综述分析和总结了该类材料体系中跨膜传输钾离子的机理与机制；总结了人工设计自组装高选择性钾离子通道的特征，并对比了一系列的人工钾离子通道单晶结构特点及其跨膜运输的特点。

木塑复合材料(wood-plastics composites,简称WPC)是利用热熔塑胶（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等以及它们的共聚物）作为胶粘剂,用木质粉料（如木材、农植物秸秆、农植物壳类等生物质物粉料）为填充料,经挤压法成型或压制法、注塑法成型所形成的复合材料。木塑复合材料不仅具有原木特有的木质感,而且它具有较好的机械性能、尺寸稳定性好,耐水性、耐磨性、耐化学腐蚀性优良,不怕虫蛀,易于着色,维护要求低,使用寿命长,易于成型,可二次加工等众多优异性能。被广泛的应用到建筑、室内潢、汽车、包装、仓储等领域代替木材使用；得到了广泛应用。 另外它还可充分利用回收木材、余料、木屑等原来被废弃的木料,大幅度提高天然木材的利用率,并可解决废弃木料所造成的垃圾污染及处理问题,具有保护环境,提高人造木材制品附加价值的功效，被誉为绿色环保新型材料,具有广阔的发展前景。

北京工业大学电磁防护与检测研究室开发出四种类型的电磁防护材料，取得了多项具有自主知识 产权的科研成果，包括： 近场干扰抑制材料、频率选择表面、新型电磁屏蔽材料、电磁波吸收材料 上述材料具体包括：近场干扰抑制贴片、磁耦合隔离薄膜；频率选择表面材料及其加工技术；柔   性电磁屏蔽织物、磁屏蔽薄膜、电磁屏蔽涂料、高导电粉体、导电弹性体；柔性吸波材料、高温吸波材料。

该综述系统地总结了负泊松比材料的最新研究进展，分析了应变，微观结构等调控材料泊松比的方法。最后阐述了各种功能材料中多种负系数特性（负泊松比，负热膨胀以及负压缩性）以及它们之间可能的共存现象，并提出了负泊松比材料的潜在研究方向和调控泊松比的新方法。    作为基本的弹性变量，泊松比（Poisson’s ratio）定义为在垂直与加载方向与加载方向之间的形变量比值。它表征了材料在载荷作用下发生形状畸变或者体积变形之间的竞争，为衡量材料受力下的弹性形变提供了最基本的度量标准，并在材料和力学等领域得到广泛的应用。 综述了负泊松比材料的研究进展,包括负泊松比材料理论研究、天然和人工制备，特别是当前各类热门材料（包括生物材料，有机大分子材料，3-D打印材料，金属有机骨架材料和碳纳米管、黑磷以及诸多电子氧化物外延薄膜等低维材料）的负泊松比现象。分析了负泊松比材料所具备的几何/内在晶体结构，确定材料结构-负泊松比特性之间的关系。探索泊松比随材料结构和外界环境（温度和压强）的可变性，通过比较各类调控方式，寻找负泊松比材料，并对未来负泊松比材料的力学性能研究及应用进行了展望。