北京师范大学环境学院梁赛教授课题组研究成果在《自然》子刊《自然·食品》（Nature Food）以研究论文形式在线发表（Network resilience of phosphorus cycling in China has shifted by natural flows, fertilizer use and dietary transitions between 1600 and 2012）。该研究分析了1600-2012年间中国磷循环网络的韧性，研究结果表明，受自然流动、化肥使用和饮食转变的影响，近几十年中国磷循环网络的韧性呈下降趋势。 磷元素是人类生存和生态系统运转所需要的一种必要营养元素。对人类和生态系统而言，磷循环网络在遭受外部冲击时仍能持续保障磷供给的能力（即韧性）至关重要。已有研究主要通过磷元素代谢路径分析来研究磷资源使用和磷排放问题，较少关注磷循环网络的韧性。本研究首次综合运用生态网络分析等方法，对1600-2012年间中国磷循环网络的韧性进行了测度研究与影响因素分析。 结果表明：为满足中国不断增长的食品消费总量和结构的需求，中国磷循环网络从由土壤自然磷流主导转变为由化肥生产的工业磷流主导，并不断强化。这种变化降低了网络中的冗余路径，从而导致近几十年来磷循环网络的韧性呈下降趋势。城市化进程加剧了磷的单向流动，进一步降低了磷循环网络的韧性。特别是在2000-2012年间，由于人群饮食结构中动物性食物比重不断提高，磷循环网络的韧性下降了11%。如果按这种趋势继续发展，在社会环境的冲击和干扰下，磷供应会逐渐成为影响中国粮食安全的重要因素。 为提高磷循环网络的韧性，本研究提出减少食物损失和浪费、提高“农田到餐桌”食物供应链效率、减少化肥使用、提升磷循环率等措施，并进一步量化这些措施对磷循环网络韧性的提升程度。此外，本研究的框架和指标也适用于分析其他地区和资源的网络韧性，可以为全球可持续发展目标的实现提供科学依据。 本研究由北京师范大学和华东理工大学领衔，国际应用系统分析研究所、意大利欧洲-地中海气候变化中心和意大利威尼斯大学、美国陶森大学、捷克共和国马萨里克大学、美国密歇根大学、中山大学、清华大学、英国伦敦大学学院、广东工业大学等单位组成团队共同完成。北京师范大学梁赛教授和华东理工大学余亚东副教授为论文共同第一作者，北京师范大学梁赛教授、华东理工大学余亚东副教授和英国伦敦大学学院米志付研究员为论文的共同通讯作者。合作作者杨志峰院士对论文完成给予了重要指导。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

本成果首次成功合成了有机磷多面体低聚硅倍半氧烷(P-POSS)阻燃剂。P-POSS以硅、磷为主要阻燃元素，以笼型无机Si-O结构为内核、含磷有机基团为外壳的独特结构，具有常温下为固体、聚合物材料加工温度下出现玻璃化转变的良好加工性能，同时具有热稳定性高和与聚合物相容性好的特点，指向一类新型高效阻燃剂分子的未来特征。前期研究结果表明，P-POSS在环氧树脂和聚碳酸酯中均表现出优异的阻燃性能，同时，使聚合物材料保持良好的综合性能，具有广阔的市场应用前景。 在阻燃环氧树脂应用中，低含量的P-POSS（硅、磷元素含量为0.1——0.5wt%）即可使阻燃环氧树脂的氧指数达到30%以上，获得UL-94 V0级别。而且P-POSS 阻燃的环氧树脂表现出独特的“吹熄”现象，即样条点燃后，点燃端明显有气流从炭层燃烧点喷射而出，将火焰吹离聚合物表面并迅速熄灭，正是这种“吹熄”现象实现P-POSS的高效阻燃环氧树脂。P-POSS不但能够提高环氧树脂阻燃性能和热稳定性，还能保持环氧树脂本身的透明性、机械性能和电性能。 在阻燃聚碳酸酯应用中，P-POSS不但能够保持POSS结构热稳定性高的特点，而且还可以有效回避原料磷系阻燃剂的增塑作用。常温下这种P-POSS的固体状态使其更容易储存和添加，而它们在PC加工温度范围内存在的玻璃化转变现象更是使其分散状态较一般固体阻燃剂有着显著的改善，甚至达到纳米级分散。P-POSS在2wt%的添加量下就可以使聚碳酸酯达到UL-94 V0级别，同时热变形温度保持在140℃。

一种高效保温隔热材料 SiO2 纳米多孔气凝胶，美国已将类似的材料用于航天飞机。 这种性能优异的新型保温隔热隔声材料，其纤细的多孔网络结构使之具有极低的固态热 传导以及气态热传导。在常温常压下热导率可低达 0.02W/（m•K），是当前热导率最低的 固态材料。它不仅根据热导率推算，一块不到一寸厚的 SiO2纳米多孔气凝胶，相等于二 十至三十块普通玻璃或 15cm 厚度的混凝土墙体的隔热功能。鉴于目前建筑材料的隔热 性能差,仅上海的建筑能耗占总能耗的 25.4%，因此有关专家呼吁应大力推广各类保温隔 热轻质材料，SiO2纳米多孔气凝胶以其优异的保温隔声性能有望成为一种环保型高效保 温隔声轻质建材。另外 SiO2纳米多孔气凝胶还具有透光性，可以有效地透过可见光，同 时可以高效地阻隔红外辐射，因此，用于建筑物可以很好地兼顾采光和节能。

发光材料一般可以分为两类：荧光材料和磷光材料。荧光材料的特点是在外在光线或射线照射下会发光，当外在光线或射线消失后就不会发光。而磷光材料的特点是在外在光线或射线消失后仍能长时间地发光。也就是说，荧光材料和磷光材料的主要区别在于它们的余辉时间不同。所以，荧光材料又可以称作为增光材料，而磷光材料又可以称作为夜光材料。荧光材料常用于显示屏、灯管、公路交通反光牌等。磷光材料则多用于夜光钟表、暗处指示等。 很久以前，人们就能制造各种各样的夜光材料，不过绝大部分都因为性能太差得不到广泛的应用。近百年来，工业上生产和使用的夜光材料主要是“硫化锌：铜”。“硫化锌：铜”的最大缺点是余辉时间较短，只有3小时左右。为了利用“硫化锌：铜”作夜光材料，人们就在其中添加一些放射性元素，利用放射性元素的射线来刺激“硫化锌：铜”持续发光。由于放射性元素对人体健康的危害，“硫化锌：铜”夜光材料的应用受到很大限制。现在基本上不再允许生产夜光手表就是这个原因。除了国防军用如坑道等场合外，很难看到“硫化锌：铜”的踪迹。 近年来，夜光材料的研究出现重大突破，发现了一种新型的稀土夜光材料。这种稀土夜光材料的发光强度高，余辉时间长，比“硫化锌：铜”的指标要大10倍以上。新型稀土夜光材料十分稳定，其性能长时间受光发光后不会发生变化。而“硫化锌：铜”则不够稳定，在有湿气时容易变黑，性能降低。新型稀土夜光透明性较好，其粉末显淡黄色。比重为每立方厘米为3.6克。由于不再需要加入放射性元素，所以对人体健康毫无害处。

相变储能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固- 液、液-气和固- 固相变三种形式。目前固- 液相变储能材料的研究和应用最为广泛，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。在相变过程中材料吸收或释放的热量，是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。

项目简介相变储能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固- 液、液-气和固- 固相变三种形式。目前固- 液相变储能材料的研究和应用最为广泛，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。在相变过程中材料吸收或释放的热量，是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。相变储能材料储能原理应用范围 相变储能材料响应温度变化所吸收和释放的是热能，在能源高效利用和节能保温领域有着重要的应用价值。如在建筑节能、太阳能利用、电力调峰、可再生能源消纳、工业余热回收、纺织品、冷链运输、医疗健康等方面拥有广阔的市场前景。项目阶段目前主要的有机相变储能材料产品来源于石油工业的副产物，具有毒性，同时因其不会被生物降解，所以会持续产生污染。研发团队以国家“973”计划—“节能领域纳米材料机敏特性关键科学问题研究”课题的研究成果为基础，制备出基于天然可再生油脂的相变储能材料，具有绿色无毒、可降解、储能密度高等优点。通过对相变储能材料进行功能化处理，使其进一步具备了高光热转换效率及良好的储热特性，可高效利用太阳能及环境余热。知识产权已申请相关专利。调配出的不同温度的相变材料合作方式1. 可根据实际情况研制具有不同相变温度的相变储能材料，满足各类需求。2. 完成建筑用相变储能材料产品的中试生产，实现了相变储能产品的规模化制备，如相变储能地板产品、相变储能板材产品、相变储能粉体（60-80 目）与颗粒产品（5-8mm）等。其中，地板和板材产品可用于室内装修，粉体和颗粒产品可作为其他建材，如涂料、砂浆、水泥、混凝土等的添加物。3. 将制备的相变储能板材应用于实际建筑中，取得了很好的控温节能效果：在北京冬季时，白天室内最多可少升温6-7℃，且温度峰值延后近2 小时；夜晚温度降低时间最多可延迟近6 小时（以降至18℃为限），有效减小了室内温度波动，并减少约18% 的采暖电能能耗。4. 研制了一套相变蓄热供暖系统，该系统可将谷电期间的电能转化为热能并存储于相变储能材料内，在非谷电期间则利用所存储的热能实现用户供暖。该系统有助于电力系统的蓄热调峰，也可有效降低终端用户的采暖成本，同时还具有体积小、效率高、节能环保、无噪音、使用寿命长等优点。该系统实际的供暖试验结果表明，峰电期间仅利用存储的热量进行供暖，可使用户室内平均温度达到20℃，与市政集中供暖相比，采暖费用可降低约20%。

集成电路产业需要大量高端薄膜生长设备，上个世纪80年代，MBE作为一种尖端技术，国外就对中国进行了技术封锁，禁运中国。甚至在今天，MBE仍然属于美国对中国出口的管制类产品，每一台都要经过复杂的审批过程。

液晶弹性体是一种典型的双向形状记忆材料，具有形变大、形变可逆等技术优点，在仿生器件、软机器人等领域有很好的应用前景。然而，经过长达四十年的发展，液晶弹性体研究仍停留在实验室层面，未实现工业化应用；限制其应用的关键科学问题是：液晶弹性体在形变过程中产生的应力太小，无法满足实际应用场景的力学性能需求。例如，人的骨骼肌收缩应变大于40[[%]]，应力大于0.35 MPa，弹性模量大于10 MPa；对传统的液晶弹性体材料而言，收缩应变不是问题，应力也勉强可以达到，但是弹性模量一般在0.1~1 MPa，低了整整一到两个数量级。东大科研团队另辟蹊径，采用将聚氨酯液晶弹性体和聚丙烯酸酯液晶热固体的小分子前体组分混合、再同步交联的技术途径，制备了一种聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料，其收缩应变、应力、弹性模量分别达到了46[[%]]、2.53 MPa、10.4 MPa，首次全面满足了液晶弹性体基人造肌肉的力学性能要求。如下图所示，该新型人造肌肉材料具有超强的力学性能，其发生伸缩形变时的抗拉强度和弹性模量都远远超出了前人的研究成果；在热刺激条件下，该材料可以拉起自身重量3万倍的物体。