南开大学元素有机化学研究所（简称元素所）可以为各农药科研单位和生产企业提供各种农药生物活性筛选和测定服务，以及技术咨询和技术人员培训，可以承担新农药创制各阶段的生物活性研究工作，涉及杀虫、杀菌、除草和植物生长调节四个方面，包括整株、离体叶片、活体小株、细胞以及离体酶等不同水平的配套筛选体系。

制备对可见光透过良好，而对紫外线和红外线有优良的阻隔作用，并且价格低廉，易于加工的建筑用或车用太阳膜是非常有应用价值和实际意义的。现今市场上的太阳膜，一般是采用沉积或溅射的方法在聚合物薄膜或直接在玻璃上沉积制备的一层或多层金属或金属氧化物，主要利用金属膜或金属氧化物膜对红外线进行吸收和反射。但由于这种方法所需设备复杂昂贵，而且填充的金属及金属氧化物的成本也不低廉，所以制备低成本且性能优良的太阳膜成为一种需求。本项目采用价廉易得的炭黑作为填充物，与聚合物复合制备太阳膜。炭黑作为一种典型的吸光物质，对紫外线和红外线有很强的吸收特性，但炭黑易团聚，在聚合物基体中不易分散，造成薄膜不同区域可见光和紫外线及红外线的透过率差异很大，另外炭黑粒子的分布不均，也会造成成膜性能差，薄膜韧性不能达到应用要求。本项目首先通过对炭黑进行改性，改善其在聚合物基体中的分散，并使改性炭黑粒子的尺寸远小于可见光的波长，粒子和基体的折射率尽量匹配，从而减小粒子填充的体积份数。炭黑经过改性后，其填充的聚合物复合薄膜将具有较好的透明性，同时又能在一定程度保持对紫外线和红外线的强吸收特性,使这种复合薄膜作为太阳膜使用成为一种可能。本项目详细研究了改性炭黑在基体中的分散状况，并对复合薄膜的光学特性进行了重点研究, 解决可见光透过率与红外线阻隔这一对矛盾，从而制备符合太阳膜性能要求的新型复合薄膜。另外，制备复合薄膜的方法简单，操作时无需复杂昂贵的设备，因此应用前景广阔。

先进聚合物材料研究所建于1999年10月18日。研究所以黄培教授为技术带头人，拥有一批高水平的科研队伍，参与研究工作的教授、博士及研究生二十余人，研究所的主要特点是产、学、研相结合，在基础性研究、应用研究、高新技术产业化等不同层次上开展科研工作。先后参加国家"863"项目、国家科委"九五"攻关项目的研究工作，承担完成国家自然科学基金重点项目、**和化工应用课题多项。研究所主要突出以单体合成、聚合、复合材料、结晶等具有明显优势的学科领域的综合集成开展研究工作。目前主要研究对象主要为以聚酰亚胺为代表的一系列功能高分子材料。聚酰亚胺（PI）是指分子主链中含有酰亚胺基的一类高分子聚合物。近年来聚酰亚胺以其优异的机械性能、电性能、耐辐射性能和耐热性能越来越受到人们的重视，它在航空航天、电气、通讯和汽车等行业得到广泛的应用。然而热固性聚酰亚胺不溶解、不熔融，加工成型困难，限制了其应用范围，因此合成热塑性的PI，进一步制备聚酰亚胺复合材料，扩大应用面是当前聚酰亚胺研究和开发的主要趋势。热塑性聚酰亚胺（TPI）作为一种高性能工程塑料，不仅具有优异的耐热、力学、介电、耐腐蚀及抗辐射等性能，还表现出卓越的热加工特性，可采用热模压、挤出和注射方法成型。在特定场合下为一种替代金属、陶瓷、热固性树脂、低温热塑性塑料和大多数难加工聚酰亚胺的理想材料。聚酰亚胺的单体合成是以苯酐为基础原料，通过酰基化、硝化、缩合、水解酸化、脱水等一系列步骤得到二胺，该合成路线原料来源充足，工艺简单，产物纯净，产率高，易于纯化，三废少，具有很好的工业化价值。聚酰亚胺的聚合是以二酐和二胺通过溶液聚合，再分别通过化学环化或热环化得到聚酰亚胺树脂。聚酰亚胺树脂与碳纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯、石墨等复合，可显著提高材料的力学强度和自润滑耐磨等性能。研究所以自主研发高性能热塑性聚酰亚胺及其复合材料作为研究对象，系统考察复合材料摩擦磨损性能，重点研究各种填料改性材料在不同工况体条件摩擦磨损行为，深入了解填料对其摩擦性能影响机理，从而达到材料摩擦性能设计的长期目标。利用有限元技术建立过程物理及数学模型，对滑动摩擦过程中的温度分布进行模拟计算，取得了较好的模拟结果。通过摩擦表面微观形貌观察，可了解摩擦磨损机理。前期的研究结果已运用于滑片式压缩机的滑片、汽车发动机活塞环等产品形式，为应用提供指导。研究所拥有一批先进的分析测试仪器：热机械分析仪、差示扫描量热仪、高效液相色谱仪、凝胶色谱、红外分析仪、微机控制电子万能试验机、摩擦磨损试验机，可对合成的单体、聚合物、复合材料进行全面的性能测试。

物联网感知大数据可信存储与分析处理平台（IOT-SeaCloudDM）：针对智慧城市、物联网、车   联网中各种采样数据（包括各类传感器、RFID、条形码阅读器采样的时空相关数据）的数据管理需求，  提供一个通用的感知大数据处理平台，对各类相关的感知采样数据进行统一管理，并达到如下目标：（1） 提供 PB~EB 级的感知采样数据存储、管理与查询处理。（2） 提供时态 - 空间数据、采样数值数据的统计分析与数据挖掘。（3）在此基础上，为各类智慧城市、物联网应用提供基础软件支撑。

聚合物微纳器件具有良好的力学和光学性能，制造过程具有明显的成本和工艺优势，是微纳技术领域的重要分支。成果完成了跨尺度功能结构与器件的设计制造，提出了聚合物微纳流控芯片、光学透镜阵列、仿生表面等典型聚合物的功能结构与器件一体化设计制造的理论和方法。以应用为导向，开发了注塑成型-模内键合集成制造、聚合微零件超声塑化、微纳米结构模芯离子沉积电铸等新原理和新方法，研制了聚合物功能结构零件批量化微纳制造的装备原理样机。 针对热塑性复合材料复杂构件成型制造所面临的多工序、高附加能耗等问题，提出了利用热压-注塑复合成形工艺实现构件的整体化成形与制造。成果集设备、工艺、材料配方于一体，可兼顾构件的结构力学性能和复杂几何特征，为车用轻量化结构件的高效制造提供了新的解决方案。 跨尺度功能结构与器件设计制造 规模化微纳制造方法与装备 热塑性复合材料复杂构件规模化制造方法与装备

自动化与物联网通讯人才。

本项目旨在发掘天然植物中具有美白、抗皱、保湿、杀菌及防腐等天然活性成分，开发其提取、纯化技术。 另一方面，本项目组与江南大学生物工程学 院合作，利用发酵法制备具有美白、抗衰老、抗皱、保湿等功效的发酵产物，产品分为直接发酵产物和植物发酵后的提取物。在活性成分先进制备基础上，根据美白、抗衰老、抗皱、防晒、抗污染等理论，对天然活性原料进行协同复配，形成多靶点、多动能集成功效原料组合，并建立化学方法、生物化学方法（细胞水平、动物实验）到人体实验的完整功效评价技术平台，打通从天然原料到实际配方应用的通路。

用本方法制出的反刍动物饲料添加剂瘤胃保护性赖氨酸盐酸盐微胶囊包衣产品，可减少了赖氨酸在瘤胃中的降解，增加了小肠中赖氨酸的数量，克服了赖氨酸盐酸盐防潮性能差和存贮不便的缺点。本方法具有时间短、包衣效率高、制粒均匀等优点。

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一种重要的天然聚合物，由于其具有良好的性质已被广泛应用于食品，化妆品，医药，材料等领域。解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是一株谷氨酸非依赖型 γ-PGA 合成菌。为了提高其 γ-PGA 产量，项目组采用无痕基因编辑技术对菌株进行了代谢工程改造。包括三部分：模块化代谢通路改造；蔗糖代谢途径改造；谷氨酸合成途径改造。 B. amyloliquefaciens LL3 是项目组从发酵食品中分离得到，它能够从蔗糖出发合成 γ-PGA。利用模块化通路改造策略对 γ-PGA 合成相关的八个代谢通路进行改造包括：γ-PGA 降解相关途径；细胞呼吸链；胞外蛋白及胞外蛋白酶合成途径；细菌多糖合成途径；次级小分子代谢产物合成途径；细胞自诱导因子合成途径；谷氨酸合成途径以及 γ-PGA 合成途径。最终整合获得的最优基因工程菌株 NK-anti-rocG（敲除了 epsA-O 操纵子（负责胞外多糖合成），sac 操纵子（负责果聚糖合成），lps（脂多糖合成相关），pta（乙酸合成相关），pgdS（γ-PGA 降解酶），cwlO（细胞壁水解酶），luxS（AI-2 合成）以及表达anti-rocG sRNA（抑制谷氨酸脱氢酶表达））γ-PGA 摇瓶发酵产量从 3.8g/L 提高到 11.04 g/L，较对照菌株提高了 2.91 倍。γ-PGA 产物纯度也从 78.6%提高到 95.2%。5-L 罐补料分批发酵实验得到 NK-anti-rocG菌株产量可达 20.3 g/L。分子量 450,000 Dal，纯度 95%以上。 项目特色： 1. 菌种（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是谷氨酸非依赖型 γ-聚谷氨酸合成菌株；发酵生产主要原料为蔗糖； 2. 补料分批发酵产量为：20.3 g/L。 3. 授权专利号为：ZL200810053900.7 市场应用前景： γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid）是一种重要的天然聚合物，由于其具有良好的性质已被广泛应用于食品，化妆品，医药，材料等领域。本项目采用谷氨酸非依赖型 γ-聚谷氨酸合成菌做为发酵菌种，以蔗糖为原料发酵法生产 γ-聚谷氨酸，可产生巨大的经济效益和社会效益。