|
搜索
搜 索
高等教育領域數字化綜合服務平臺
中國科大研制一種可替代塑料的仿生可持續結構材料
項目成果/簡介:塑料制品給現代生活帶來極大便利的同時，也正造成嚴重的環境問題。大多數塑料來自于石油產品，由于其極端的穩定性，廢棄后在環境中長時間也難以降解，最終造成持續性的環境污染問題。研發一系列可持續的高性能結構材料，以部分替代石油基塑料，是該問題最有希望的解決方案之一。現有的生物基可持續結構材料都受到機械性能較差或制造過程的過于繁瑣的限制，這些因素從成本和生產規模上制約了這類材料的應用。因此，引入先進的仿生結構設計來制造新型的可持續高性能結構材料將可以極大地提高這類材料的性能，拓寬其應用范圍，加速可持續材料替代不可降解塑料的進程。近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊將仿生結構設計理念運用于高性能生物基結構材料的研制，發展了一種被稱為“定向變形組裝”的新型材料制造方法，實現了具有仿生結構的高性能可持續材料的規模化制備。通過這種定向變形組裝方法，團隊成功地將纖維素納米纖維（CNF）和二氧化鈦包覆的云母片（TiO2-Mica）復合制備了具有仿生結構的高性能可持續結構材料。所獲得的結構材料具有比石油基塑料更好的機械和熱性能，有望成為石油基塑料的替代品。該工藝過程宜于放大，產品具有良好的可加工性和豐富多變的色彩和光澤，使其可以作為一種更加美觀和耐用的結構材料有望替代塑料。 該材料具有仿珍珠母的結構設計，這種仿生設計有效地改善了材料的力學性能。珍珠母所具有的磚-泥結構，使其可以基于普通的天然物質構筑高性能的材料，并兼具高強度和高韌性的優良特性。研究人員通過多尺度的仿生結構設計和表面化學調控，成功構筑了這種兼具高強韌特點的天然生物基可持續結構材料。二氧化鈦包覆的云母片作為仿生結構中的磚塊，一方面為結構材料提供了遠高于工程塑料的強度，另一方面，還通過裂紋偏轉等仿生結構原理，大幅提高了材料的韌性和抗裂紋擴展性能，為該材料作為一種新興的可持續材料替代現有的不可降解塑料打下了堅實的基礎。
中國科學技術大學
2021-04-11
金屬卟啉仿生催化氧化合成含氧有機化學品
含氧有機產品如己內酯、環氧環己烷均是重要的有機合成中間體。己內酯主要用于合成聚己內酯和與 其它酯類共聚或共混改性，其中聚己內酯具有獨特的生物相容性、降解性以及良好的滲透性，在環保和醫 用材料方面具有廣泛的應用。環氧環己烷開環反應可制備大量中間體，是合成鹽酸苯海索、農藥三環錫、 克螨特、1,2-環己二醇、聚碳酸酯等的重要原料，廣泛應用于醫藥、農藥、固化劑、增塑劑等領域。由于 己內酯和環氧環己烷的合成存在生產的安全性和產品的穩定性等方面的難題，因此其合成技術難度大，目 前只有美、英、日等國的很少幾家公司在生產，而我國主要依靠進口。 仿生催化氧化技術就是模擬血紅素的活性中心結構，通過設計合成與酶結構相似的化合物，模擬與酶 催化反應相似的反應歷程，實現溫和條件下的催化氧化過程。本技術以氧氣為氧化劑，以類酶結構的化合 物為催化劑，實現在溫和條件下環己酮、環己烯高選擇性氧化制得己內酯和環氧環己烷的仿生催化工藝。 本技術成果已申請國家發明專利，是我國擁有自主知識產權的制備己內酯和環氧環己烷新工藝，目前正處 在中試階段。本技術成果填補了目前氧氣氧化環己酮、環己烯制備己內酯和環氧環己烷的國內外技術空白。
中山大學
2021-04-10
一種仿生微孔表面泡沫金屬填充太陽能真空集熱管
本發明公開了一種仿生微孔表面泡沫金屬填充太陽能真空集熱管，該真空集熱管嵌套有玻璃外管(1)和仿生微孔表面金屬內管(2)，玻璃外管(1)上端開口，且對接有合金短管(6)；仿生微孔表面金屬內管(2)上端開口，且沿其開口端的外表面固定連接有金屬環形蓋(5)，所述的金屬環形蓋(5)外延與合金短管(6)固定連接，在真空集熱管嵌套有玻璃外管(1)與仿生微孔表面金屬內管(2)之間形成真空；在仿生微孔表面金屬內管(2)管壁的外側涂覆選擇性吸收涂層(3)，在仿生微孔表面金屬內管(2)內部插入泡沫金屬填充體(4)。該真空集熱管提高太陽能利用率、承壓效果好，可增強內部換熱降低熱損失，有效提高太陽能熱水器效率。
東南大學
2021-04-11
氣動人工肌肉在仿生機器人中的應用技術（技術）
成果簡介：氣動人工肌肉驅動器具有較強的柔性及仿生性，其高功率/質量 比的特點使之在仿人機器人技術領域中具有無可比擬的優勢。對氣動人工肌 肉的靜、動態特性深入進行了建模與實驗研究，進行了氣動人工肌肉驅動的關節特性分析及位置控制研究。分別研制出氣動人工肌肉驅動的仿人靈巧手，以及十四自由度雙臂機器人，通過簡單的材料制作出性能優異的氣動人 工肌肉，輔之模糊自適應控制、協調控制等高精度氣動伺服控制技術，實現 了靈巧手基于數據手套的主從抓持操作、機械臂自動駕駛方向盤等動
北京理工大學
2021-04-14
PCR生物儀器
項目成果/簡介:聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種用來快速擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，可用于生物體外進行特殊DNA復制。該技術被廣泛應用在刑偵、醫學、生物學研究等多個領域，在基因工程技術中更是有著無法替代的重要作用。作為PCR擴增反應的重要儀器，PCR儀是DNA擴增的各種生產、研究的必要基礎工具。其應用前景將隨著基因工程和基因技術的發展而不斷擴展。 所研發的PCR生物儀器具有低成本、高精度、高穩定性、溫度變化迅速、可調溫度梯度大等特點。其加熱系統采用了多模塊分區加熱的模式，通過加熱模塊的協調工作，可實現系統準確的分區域、分時段精確控制，工作過程中可實現20℃以上的溫度梯度。溫度控制系統采用了自適應模糊控制方法，通過控制參數的實時調整，實現了溫度控制對于使用環境的自適應，從而提高了系統對于環境條件、自身熱量積累、系統自身溫度變化等干擾的抵抗能力，增強了系統溫度控制的準確性和精度，溫度控制精度可達0.3℃。同時，利用分環節溫度控制設計，解決了溫度變化時反饋溫度不準確的問題，通過基座溫度的適當超調，提高了控制目標溫度的響應速度，即使在接近目標溫度時，加熱速率依舊可保持1.5℃/s以上，且能夠保證目標溫度無超調。應用范圍:該項目產業化預期能夠實現巨大的社會價值和經濟價值。其產業化不僅能夠填補國產高精度梯度PCR生物儀器的市場空白，同時還能夠促進我國基因工程技術的發展。 目前，該項目已經初步實現循環過程中的溫度高精度控制。在實驗條件下完成了20℃的溫度梯度自適應驗測試，實現了0.3℃的控制精度要求。項目即將進入深入開發測試、模型樣機試制和細節參數優化階段。 本項目成果具有完全自主知識產權，具有良好的市場推廣價值，可考慮實施多種推廣方式相結合的方式。以技術開發、技術服務為主體，在成果轉化的同時，結合市場反饋信息，開展更深入的技術研發工作。項目階段:試驗階段效益分析:所研發的PCR生物儀器，具有和國內外一線產品比肩的性能，可滿足各種PCR擴增反應的生產、研究需求。在梯度模式下，能夠通過設置一系列的梯度退火溫度進行擴增，從而在一次PCR擴增中就可以篩選出表達量高的最適合退火溫度，應用于研究未知DNA退火溫度的擴增實驗時，可有效節省試驗時間、提高實驗效率。在不設置梯度的情況下亦可當作普通的高精度PCR儀使用。
同濟大學
2021-04-10
PCR生物儀器
聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種用來快速擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，可用于生物體外進行特殊DNA復制。該技術被廣泛應用在刑偵、醫學、生物學研究等多個領域，在基因工程技術中更是有著無法替代的重要作用。作為PCR擴增反應的重要儀器，PCR儀是DNA擴增的各種生產、研究的必要基礎工具。其應用前景將隨著基因工程和基因技術的發展而不斷擴展。 所研發的PCR生物儀器具有低成本、高精度、高穩定性、溫度變化迅速、可調溫度梯度大等特點。其加熱系統采用了多模塊分區加熱的模式，通過加熱模塊的協調工作，可實現系統準確的分區域、分時段精確控制，工作過程中可實現20℃以上的溫度梯度。溫度控制系統采用了自適應模糊控制方法，通過控制參數的實時調整，實現了溫度控制對于使用環境的自適應，從而提高了系統對于環境條件、自身熱量積累、系統自身溫度變化等干擾的抵抗能力，增強了系統溫度控制的準確性和精度，溫度控制精度可達0.3℃。同時，利用分環節溫度控制設計，解決了溫度變化時反饋溫度不準確的問題，通過基座溫度的適當超調，提高了控制目標溫度的響應速度，即使在接近目標溫度時，加熱速率依舊可保持1.5℃/s以上，且能夠保證目標溫度無超調。
同濟大學
2021-02-01
生物影像技術
光學相干層析技術(OCT)是一種基于光學相干特性的在體、實時、高分辨率的三維斷層成像技術，以其非侵入性及高分辨率等特點，在視網膜疾病的研究及臨床診斷中日趨體現出巨大的潛力。近年來團隊以OCT成像方式為主，結合自適應光學、光致超聲、自發熒光等多種成像手段，研究具有國際先進水平的眼底多模態成像系統。新型的多模態成像方式可以同時反映視網膜的散射特性及光吸收特性，并同步獲取眼底的結構與功能圖像。該研究可以對由眼底視網膜病變所帶來的眼底組織結構及功能上的變化進行觀測和估計，實現相關疾病的早期準確診斷。
上海理工大學
2021-04-10
生物陶瓷
生物與功能陶瓷仿骨人工骨及骨組織工程支架材料研究陶瓷人工關節研發齒科材料的研究有機/無機復合生物醫學材料微焦點X-CT無損評價生物材料自組裝誘導成骨生物活性材料生物活性功能梯度材料新型陶瓷人工關節齒科用著色氧化鋯陶瓷材料可注射礦物相骨修復材料生物活性涂層材料骨修復材料研究齒科修復材料研究生物醫學材料制備技術和產品研發產品標準制定，產品注冊自動絡筒機用系列陶瓷剪刀透波陶瓷與耐超高溫陶瓷結構陶瓷產品開發（陶瓷柱塞）系列陶瓷球閥與閥芯Si3N4基陶瓷軸承和高溫高強部件 系列陶瓷柱塞 陶瓷人工髖關節生物活性人工骨園塊生物活性人工骨支架生物活性人工骨制品生物活性人工骨制品生物活性人工骨骨塊顆粒型生物活性人工骨眼簾支架人工耳聽骨植入體人工義眼生物活性人工骨：包括顆粒狀、塊狀及異型件
清華大學
2021-04-13
生物合成谷胱甘肽
谷胱甘肽（glutathione, GSH）是由谷氨酸（Glu）、半胱氨酸（Cys）和甘氨酸（Gly）通過肽鍵形的三肽化合物，為生物體中含量最豐富的小分子巰基醇類化合物，具有重要生理功能，可用于抗輻射、腫瘤、癌癥、氧中毒、衰老和協調內分泌的治療，并是臨床上大規模使用的保肝類藥物，還廣泛用于食品、運動營養學、保健品和化妝品，市場前景廣闊。國內的GSH生產工藝開發多沿用國外公司的發酵方法，但發酵法到目前為止未能取得突破，因此沒有成功產業化生產，目前國內制藥企業所用的GSH制藥原料全部依賴進口。本項目為華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室研制，通過構建反應速率快、轉化率和生產水平高的重組菌株，開發優化培養工藝，可以實現谷胱甘肽發酵水平達到3500 mg/L，生產強度超過250mg/L/H，達到國際先進水平。在實驗室規模效果良好，小試工藝成熟，相關技術已申請中國專利，具有自主知識產權。
華東理工大學
2021-04-13
生物影像技術
光學相干層析技術(OCT)是一種基于光學相干特性的在體、實時、高分辨率 的三維斷層成像技術，以其非侵入性及高分辨率等特點，在視網膜疾病的研究及臨床診斷中日趨體現出巨大的潛力。近年來團隊以 OCT 成像方式為主，結合自適 應光學、光致超聲、自發熒光等多種成像手段，研究具有國際先進水平的眼底多 模態成像系統。新型的多模態成像方式可以同時反映視網膜的散射特性及光吸收 特性，并同步獲取眼底的結構與功能圖像。該研究可以對由眼底視網膜病變所帶 來的眼底組織結構及功能上的變化進行觀測和估計，實現相關疾病的早期準確
上海理工大學
2021-01-12