项目以开发具有负泊松比效应针织结构材料制备关键技术与性能研究为目标，通过对装备技术和工艺技术系统研究，攻克负泊松比针织结构材料成形技术难点，拓宽负泊松比效应针织结构产品范围，实现负泊松比效应针织结构材料的设计和生产，扩大负泊松比效应针织结构材料的应用范围并实施产业化。 关键技术 (1) 以针织结构成形技术为核心，对其成形原理进行系统研究，为负泊松比针织结构装备研制和产品开发奠定理论基础； (2)研究具有电子梳栉横移、电子针床移动、电子送经和牵拉功能的成形装备集成控制系统，设计负泊松比针织结构成形装备； (3) 系统研究负泊松比针织结构成形产品性能与其应用领域，并以三维经编间隔结构增强曲面复合材料为研究对象，以开发形成具有不同性能的负泊松比针织结构材料。 知识产权及项目获奖情况 发表 SCI 论文 2 篇，IE 论文 2 篇，核心期刊论文 1 篇。 项目成熟度 小批量生产阶段 投资期望及应用情况 (1)负泊松比效应使得材料的剪切模量、抗压痕性、断裂韧性、同向曲率、能量吸收能力、渗透性等性能呈现出很多优越性，是制备军用头盔等复杂曲面结构防弹装甲的理想增强材料； (2)轻质高强的负泊松比经编间隔结构曲面复合材料在抗弹道侵彻方面具有其他纺织结构复合材料不可替代的特殊优势； (3)在日常服用方面，由于其形变的灵活性，在紧身衣、女士文胸、手套等方面都具备产业化的潜力；. 

江南大学教育部针织技术工程研究中心致力于针织结构医用修补材料的研究与开发，经过长期的研发，开发成果显著。以产业化、市场化为主导方向，对针织医用疝修补网片生物相容性原料的选用与编织性能、网片结构与性能进行研究，实现了高品质、高效率、低成本的医用修补材料的生产。技术指标、产品性能或创新要点等。 2 关键技术 (1)通过组织结构和织造工艺设计，尽可能减小织物刚性，增加轮廓适应性和表面粗糙度，研究开发刚性材料的柔性编织技术； (2)通过经编网眼原料和组织选择，调整单丝之间的尺寸大小、分布状态以及网孔大小，实现医用修补网片轻量化； (3)通过修补网片定形设备研究，开发修补网片定形及消毒技术。 知识产权及项目获奖情况 发表专利 3 项，学术论文 4 篇。 项目成熟度 批量生产阶段 投资期望及应用情况 (1)本项目研发的针织结构医用修补材料具有一定的弹性，其最佳的弹性指标是与修补组织的弹性接近，在 16N/cm2 压力下，轻量型修补网片的弹性为 20～35%，重量型修补网片的弹性为 4～6％； (2)本项目研发的针织结构医用修补材料水洗尺寸变化率小于 3％，具有良好的结构稳定性； (3)已在无锡市宇寿医疗器械股份有限公司投入生产，以推广至强生等大型企业，取得了良好的经济效益

本项目以高性能无机纤维、特种纤维或天然纤维作为材料，通过经编、纬编或者横编方法织造的具有三维异形结构的针织材料，包括多通管结构、锥体结构和球体结构等，产品涉及人造血管、多通输油管道、输水管道、导弹整流罩等。 由特种纤维或天然纤维织造而成的针织异形结构的弹性好、韧性佳、可成形性优异和功能性强等特点；而由高性能无机纤维织造而成针织异形结构可作为高性能异形复合材料构件预制体，具有轻质、高强、高模等特点，满足力学性能要求。 同时，针织立体编织异形结构材料预设计性强，可根据材料的最终用途实现立体编织成型，简化后道加工工序，大幅提升生产效率。该材料可广泛用于航空航天、陆路交通、建筑和体育用品等领域。 关键技术 (1) 针织立体编织异形结构材料的设计与织造； (2) 高性能无机纤维和短纤维立体织造技术； (3) 异形预制体复合成型技术 知识产权及项目获奖情况； (1) 发表 SCI 论文 7 篇、EI 论文 8 篇、核心论文 16 篇； (2) 授权专利 2 项。 项目成熟度 小批量生产阶段 

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层间转角在层状堆垛的二维材料体系中提供了一个全新的自由度来调控其结构与性质。近几年，相关方面的研究引起了广泛的关注。早在2012年，何林课题组就开始关注转角对双层石墨烯结构和电学性质的影响，测量了不同转角双层石墨烯的两个范霍夫峰的峰间距能量与转角大小的关系[1]，并预言该体系中的准粒子具有可调控的手征性[2]，研究了应变结构在该体系产生的赝磁场和赝朗道能级[3]。2015年，何林团队发现双层转角石墨烯体系费米速度随角度减小而迅速下降，证明在转角为1.1度(第一魔转角)附近时费米速度降为零[4]，并于2017年，在转角接近魔转角的双层石墨烯体系观察到强电子-电子相互作用[5]。2018年初MIT的Pablo课题组在魔角双层石墨烯观察到电子-电子相互作用导致的关联绝缘体态和超导态，魔角双层石墨烯物性研究迅速成为过去两年凝聚态物理研究的最大热点。 近期，何林课题组发展了一套方法，能够可控地制备利于扫描隧道显微镜系统（STM）研究的双层转角石墨烯，并利用STM研究了小角度双层石墨烯的性质，深入探索该体系由于电子-电子相互作用导致的平带简并度解除和新奇强关联量子物态的关联。例如，何林课题组与合作者发现当小转角体系的平带被部分填充时，电子-电子相互作用会解除平带的谷赝自旋简并度，在体系中产生很大的轨道磁矩（每个莫尔约10μ_B），由于轨道磁矩和磁场的耦合，谷极化态的劈裂能量会随着外加磁场线性增大[6]。同样的结果也在应变引起的平带中观察到了，当双层石墨烯的转角接近魔角时，体系中微小的应变结构可以使两个范霍夫峰之间出现一个新的零能量平带（赝朗道能级），何林课题组与合作者发现电子-电子相互作用会解除赝朗道能级的谷赝自旋简并度，产生轨道磁性态[7]。这些结果表明小转角石墨烯体系是研究二维轨道磁性态和量子反常霍尔效应的理想平台。在角度大于魔角的小转角双层石墨烯中，何林课题组与合作者证明电子-电子相互作用依然会起重要作用，并有可能产生完全不同于魔角双层石墨烯的新奇强关联量子物态。例如在1.49度的样品中，他们证明电子-电子相互作用解除了体系平带中的自旋和谷赝自旋的简并度，产生了一种全新的自旋和谷极化的金属态[8]，这一结果进一步拓宽了转角体系新奇强关联量子物态的研究范围。 除了电学性质受层间转角的调制，在双层转角石墨烯体系，由于层间堆垛能与层内晶格畸变引起的应变能的竞争，其原子结构也会随着角度发生改变。最近，何林课题组系统研究了双层转角石墨烯结构随着角度的演化，发现当转角大于魔角时，体系可以看作两个独立的刚性石墨烯层发生扭转，层内晶格畸变几乎可以忽略（定义为非重构结构）；当转角小于魔角时，由于莫尔条纹周期较大，层间堆垛能占主导，从而引起晶格畸变产生堆垛的畴界（domain wall）网格（定义为重构结构）。这种畴界的两边都是Bernal堆垛的双层石墨烯（分别为AB堆垛和BA堆垛），能传输谷极化的电流（图一）。我们利用STM证明非重构和重构的两种结构在魔角附近都能稳定存在。进一步，我们发现利用STM针尖脉冲可对魔角双层石墨烯的非重构和重构结构进行切换，从而开关其二维导电拓扑网格。同时，我们发现在强关联效应中起到重要作用的魔角双层石墨烯平带的带宽也能在这一过程中被调控[9]。相关成果近日刊发在物理学期刊《Physical Review Letters》上。何林教授课题组博士生刘亦文为第一作者，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的苏赢博士为文章的共同第一作者，何林教授为通讯作者。

塑料制品给现代生活带来极大便利的同时，也正造成严重的环境问题。大多数塑料来自于石油产品，由于其极端的稳定性，废弃后在环境中长时间也难以降解，最终造成持续性的环境污染问题。研发一系列可持续的高性能结构材料，以部分替代石油基塑料，是该问题最有希望的解决方案之一。现有的生物基可持续结构材料都受到机械性能较差或制造过程的过于繁琐的限制，这些因素从成本和生产规模上制约了这类材料的应用。因此，引入先进的仿生结构设计来制造新型的可持续高性能结构材料将可以极大地提高这类材料的性能，拓宽其应用范围，加速可持续材料替代不可降解塑料的进程。近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队将仿生结构设计理念运用于高性能生物基结构材料的研制，发展了一种被称为“定向变形组装”的新型材料制造方法，实现了具有仿生结构的高性能可持续材料的规模化制备。通过这种定向变形组装方法，团队成功地将纤维素纳米纤维（CNF）和二氧化钛包覆的云母片（TiO2-Mica）复合制备了具有仿生结构的高性能可持续结构材料。所获得的结构材料具有比石油基塑料更好的机械和热性能，有望成为石油基塑料的替代品。该工艺过程宜于放大，产品具有良好的可加工性和丰富多变的色彩和光泽，使其可以作为一种更加美观和耐用的结构材料有望替代塑料。 该材料具有仿珍珠母的结构设计，这种仿生设计有效地改善了材料的力学性能。珍珠母所具有的砖-泥结构，使其可以基于普通的天然物质构筑高性能的材料，并兼具高强度和高韧性的优良特性。研究人员通过多尺度的仿生结构设计和表面化学调控，成功构筑了这种兼具高强韧特点的天然生物基可持续结构材料。二氧化钛包覆的云母片作为仿生结构中的砖块，一方面为结构材料提供了远高于工程塑料的强度，另一方面，还通过裂纹偏转等仿生结构原理，大幅提高了材料的韧性和抗裂纹扩展性能，为该材料作为一种新兴的可持续材料替代现有的不可降解塑料打下了坚实的基础。

项目成果/简介:塑料制品给现代生活带来极大便利的同时，也正造成严重的环境问题。大多数塑料来自于石油产品，由于其极端的稳定性，废弃后在环境中长时间也难以降解，最终造成持续性的环境污染问题。研发一系列可持续的高性能结构材料，以部分替代石油基塑料，是该问题最有希望的解决方案之一。现有的生物基可持续结构材料都受到机械性能较差或制造过程的过于繁琐的限制，这些因素从成本和生产规模上制约了这类材料的应用。因此，引入先进的仿生结构设计来制造新型的可持续高性能结构材料将可以极大地提高这类材料的性能，拓宽其应用范围，加速可持续材料替代不可降解塑料的进程。近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队将仿生结构设计理念运用于高性能生物基结构材料的研制，发展了一种被称为“定向变形组装”的新型材料制造方法，实现了具有仿生结构的高性能可持续材料的规模化制备。通过这种定向变形组装方法，团队成功地将纤维素纳米纤维（CNF）和二氧化钛包覆的云母片（TiO2-Mica）复合制备了具有仿生结构的高性能可持续结构材料。所获得的结构材料具有比石油基塑料更好的机械和热性能，有望成为石油基塑料的替代品。该工艺过程宜于放大，产品具有良好的可加工性和丰富多变的色彩和光泽，使其可以作为一种更加美观和耐用的结构材料有望替代塑料。 该材料具有仿珍珠母的结构设计，这种仿生设计有效地改善了材料的力学性能。珍珠母所具有的砖-泥结构，使其可以基于普通的天然物质构筑高性能的材料，并兼具高强度和高韧性的优良特性。研究人员通过多尺度的仿生结构设计和表面化学调控，成功构筑了这种兼具高强韧特点的天然生物基可持续结构材料。二氧化钛包覆的云母片作为仿生结构中的砖块，一方面为结构材料提供了远高于工程塑料的强度，另一方面，还通过裂纹偏转等仿生结构原理，大幅提高了材料的韧性和抗裂纹扩展性能，为该材料作为一种新兴的可持续材料替代现有的不可降解塑料打下了坚实的基础。