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近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊通過深入解析生物質微觀結構，提出了一種利用生物質天然納米結構的全新的生物質表面納米化策略，基于這種策略構筑了一種可持續新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。該策略巧妙地利用了木屑等生物質中天然的纖維素納米纖維，將其暴露在木屑顆粒表面，并使其互相交聯從而構筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。運用這種策略所制備的人造木材在各方向上具有相同的力學強度，且超越了實木材和傳統人造板。這種新型人造木材自下而上的制備方式使其在尺寸上將不受限制，可以克服大塊實木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質材料的應用范圍。另外，其還表現出優異的阻燃性性和防水性。在這種高性能人造木材中，微米級木屑顆粒的暴露著大量的納米尺度的纖維素纖維，這些納米纖維通過離子鍵、氫鍵、范德華力以及物理糾纏等相互作用結合在一起，微米級的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網絡緊密地結合一起形成高強度的致密結構，而無需添加任何粘結劑。這種結構特征帶來了高達170 MPa的各向同性抗彎強度和約10 GPa的彎曲模量，遠超天然實木的力學強度。此外，新型人造木材還顯示出優異的斷裂韌性，極限抗壓強度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩定性以及優于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結劑，還具有遠超樹脂基材料和傳統塑料的力學性能，因此具有非常廣泛的應用前景。 此外，這種由納米纖維構成的網絡也為制備木基納米復合材料提供了一種新途徑。通過將碳納米管（CNT）摻入木屑顆粒間的納米網絡當中，可以獲得導電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續的三維網絡，因此其具有比傳統聚合物/碳納米管復合材料更好的導電網絡和更高電導率。基于這種智能人造木材的高導電性，它可以實現傳感、自發熱以及電磁屏蔽等多種應用。這種智能人造木材表現出了出色的電磁屏蔽性能（X波段超過90 dB），可以滿足精密電子儀器屏蔽標準的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節五號電池的電壓）實現自發熱，可在5分鐘內升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發熱木材可有效地確保自加熱設備的安全性，同時減少能耗。 這項研究提出了一種生物質顆粒表面納米化方法和策略，可用于構筑全生物質，不含任何粘結劑，具有優異的力學性能，可復合的新型人造木材。同時，這種全新的生物質表面納米化策略也可以擴展到其他生物質（例如，樹葉、稻草和秸稈等），并可以實現多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質的可持續結構材料，將進一步推動人造板行業向綠色、環保和低碳方向發展。

項目成果/簡介:近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊通過深入解析生物質微觀結構，提出了一種利用生物質天然納米結構的全新的生物質表面納米化策略，基于這種策略構筑了一種可持續新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。該策略巧妙地利用了木屑等生物質中天然的纖維素納米纖維，將其暴露在木屑顆粒表面，并使其互相交聯從而構筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。運用這種策略所制備的人造木材在各方向上具有相同的力學強度，且超越了實木材和傳統人造板。這種新型人造木材自下而上的制備方式使其在尺寸上將不受限制，可以克服大塊實木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質材料的應用范圍。另外，其還表現出優異的阻燃性性和防水性。在這種高性能人造木材中，微米級木屑顆粒的暴露著大量的納米尺度的纖維素纖維，這些納米纖維通過離子鍵、氫鍵、范德華力以及物理糾纏等相互作用結合在一起，微米級的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網絡緊密地結合一起形成高強度的致密結構，而無需添加任何粘結劑。這種結構特征帶來了高達170 MPa的各向同性抗彎強度和約10 GPa的彎曲模量，遠超天然實木的力學強度。此外，新型人造木材還顯示出優異的斷裂韌性，極限抗壓強度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩定性以及優于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結劑，還具有遠超樹脂基材料和傳統塑料的力學性能，因此具有非常廣泛的應用前景。 此外，這種由納米纖維構成的網絡也為制備木基納米復合材料提供了一種新途徑。通過將碳納米管（CNT）摻入木屑顆粒間的納米網絡當中，可以獲得導電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續的三維網絡，因此其具有比傳統聚合物/碳納米管復合材料更好的導電網絡和更高電導率。基于這種智能人造木材的高導電性，它可以實現傳感、自發熱以及電磁屏蔽等多種應用。這種智能人造木材表現出了出色的電磁屏蔽性能（X波段超過90 dB），可以滿足精密電子儀器屏蔽標準的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節五號電池的電壓）實現自發熱，可在5分鐘內升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發熱木材可有效地確保自加熱設備的安全性，同時減少能耗。 這項研究提出了一種生物質顆粒表面納米化方法和策略，可用于構筑全生物質，不含任何粘結劑，具有優異的力學性能，可復合的新型人造木材。同時，這種全新的生物質表面納米化策略也可以擴展到其他生物質（例如，樹葉、稻草和秸稈等），并可以實現多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質的可持續結構材料，將進一步推動人造板行業向綠色、環保和低碳方向發展。

薄形全采光高效自然通風隔聲窗采用多層薄空腔微穿孔共振寬頻消聲結構形成消聲 通道技術，內不含任何傳統多孔纖維材料，不存在二次污染的問題，并解決了厚薄形透 明材料微孔加工的工藝問題；消聲通道安裝簡便，易于清洗更換；現場實測效果優于現 市場上使用的通風隔聲窗。

采用大石化乙烯產品鏈合成乙二醇的一種副產物二甘醇為原料，通過采用發明的高效催化劑體系聚對二氧環己酮(PPDO)具有優良的生物相容性和生物降解性，同時又具有很高的強度和良好的韌性。本成果研究開發的PPDO不僅可應用于可生物降解手術縫合線等醫用領域，而且可以用于其他一次性使用的塑料制品領域，特別是采用納米復合技術來制備新型的PPDO/ 納米復合材料，具有較高的熔體強度，容易吹塑成型，并且其膜制品具有較好的氣體阻隔性，可用于不同領域的一次性塑料制品。對于回收回來的廢棄PPDO產品，可以在簡單的條件下回收其聚合單體，回收率高達93-99%，并且回收的單體又可用于PPDO的聚合，可實現反復循環利用；對于不宜回收的應用領域，PPDO又可完全生物降解。因此，PPDO是高分子家族中少有的既具有可完全生物降解性，又易于回收為單體的高分子品種，是一類真正的“綠色高分子材料”。本成果采用新的聚合方式和途徑獲得高分子量的 PPDO，使 PPDO 的成本成為目前完全生物降解聚合物中最具競爭力的品種之一。 PPDO塑料廢棄物的PDO單體回收率：≥93%，并且可以完全用于合成PPDO。 PPDO塑料制品的性能: 拉伸強度：30~60MPa，斷裂伸長率：300~600%，可完全生物降解。 PPDO塑料廢棄物的PDO單體回收率：≥93%，并且可以完全用于合成PPDO。 產品可應用于生物醫用領域(手術縫合線、固定材料、藥物緩釋材料等)、一次性使用塑料產品（如垃圾袋、購物袋、快餐具等）。由于該產品易于回收單體和重復聚合利用，并且成本與普通塑料相當,因此PPDO的制品可望取代現有的一次性使用的既不能生物降解又不易回收單體進行反復利用的領域塑料產品，是目前具有市場競爭力的環境友好一次性使用塑料產品，可創造巨大的經濟與社會效益。

該成果立足山東省建筑垃圾資源化處置的重大社會需求，歷經十余年的產學研合作， 完成了廢棄混凝土資源化再生利用研究，涵蓋了再生粗、細骨料和微粉的制備以及在再 生混凝土、干混砂漿、透水磚、道路水穩層、預制構件中應用，實現了廢棄混凝土的全 再生利用，既降低對生態的破壞也減少天然資源開采。該項目在濟南、青島、臨沂等地 實現了規模化推廣應用，帶動了各地生態文明建設和“無廢城市”的政策出臺。

一、技術背景 東海近岸海域易受臺風和風暴潮等不利天氣的影響，故建設海洋牧場時需充分考慮人工魚礁的安全性。該海域傳統的人工魚礁投放以沉底式為主，在以軟相泥地為主的區域設置后往往會出現滑移、傾覆和掩埋的現象從而影響魚礁穩定性和功能的持續發揮。此外，東海區海洋牧場基本以資源養護型為代表，幾乎沒有產業帶動能力。 在此背景下，設計一套既能抵抗強臺風又能保證效能的魚礁系統顯得頗為重要，而融入產業服務功能又是維持海域海洋牧場活力的必由之路。為此，上海海洋大學海洋牧場工程研究中心設計團隊經過多年醞釀和探索性試驗，研發了一套抗風浪全水層平臺礁系統構建技術。 二、技術要素組成 抗風浪全水層平臺礁系統由錨礁系統和臺礁系統兩部分組成。錨礁系統通過高強度纜繩連接底部魚礁和上層筏式構件（圖1），形成浮式藻場的著生介質系統。由表層大型天然海藻、養殖海藻和浮游植物共同構成強大的固能傳質網絡，為海洋牧場資源增殖打下基礎。   圖1 每20個錨礁構成一個錨礁群（225m×25m）  錨礁系統中形成的能量和物質將通過牧食和碎屑食物鏈從表層傳向底層，發揮海洋生物泵和表底層耦合的綜合效應。在錨礁系統區形成的資源增量將通過大型平臺礁系統進行回收利用（圖2）。 平臺礁由高強度鋼樁、魚礁底座、多層圓盤礁、柔性魚礁和上層鏤空廊道五大要素構成（圖2）。首先根據地質調查情況確定打樁的數量和深度。鋼樁設置好之后，在其上套入魚礁底座和圓盤礁，使底部周圍形成三型魚類活動的主要生息場。上層柔性魚礁可作為大型海藻附著基而用，從而增加上層水體空間異質性，豐富微生境格局，為中上層附著生物和游泳生物提供棲息和攝食場所。最后設置上層廊道，為休閑海釣和海上觀光等產業活動的融入提供平臺。休閑海釣是牧場區魚類資源回收的主要方式，而企業承包錨礁系統是拓展其海水養殖的重要方式。由此，構建出一套在東海區具有極大推廣價值的海洋牧場構建模式（圖3）。   圖2 大型平臺礁系統的結構要素   圖3 錨礁系統和臺礁系統組合布置后的效果示意圖 三、技術創新點 （1）新的魚礁系統是以初級生產力調控為核心目標，強化表層水體生物群落穩定性、提升生物多樣性為重要目標的全水層錨礁系統。該系統通過功能型環保構件的有機結合，營造大規模浮式藻場，形成餌料生物聚集區、幼魚庇護區、成魚育肥區和附著生物生長區；并通過生物泵作用影響調控底層水體的能流和物質循環，為增殖底棲魚類和大型無脊椎動物、優化其群落結構創造條件。 （2）沉底魚礁的設計根據表層浮礁系統的物理特性和生態功能輻射效能，選用抗沉陷錨式魚礁和大型平臺礁。這兩種魚礁結構均為首創，前者在發揮礁體本身對三型魚類聚集效果的基礎上，同時起到固定上層浮礁構件的錨系作用；后者以鋼樁打底、嵌套分層固體構件并環繞柔性構件的方式，在中下層水體形成較大規模的底魚礁系統。這兩種魚礁系統的設計在工程上以安全和效率為核心，生態上以環保性和可持續性為原則，社會效益上以產業需求為導向，綜合構建出適合東海區等高海況海域的全新海洋牧場建設模式。該模式的一大優點是將魚礁易在淤泥底下陷的缺陷變為功能性優勢，以臺礁方式避免礁體偏移走位，確保人工生境系統的穩定性，無需進行魚礁抗滑移傾覆方面的工程核算，提高了工程效率。 （3）以整體打樁方式進行臺面立柱布局，礁體穿孔套入鋼樁，用熱鑄法固定圓形鋼板控制魚礁位置，兩層鋼板相隔1m，可控制組合魚礁底部的臺礁支腳插入底泥層1m左右。這種組合下可實現魚礁系統抵抗幾十年一遇的強臺風，使之長時間發揮漁業資源養護和產業服務的功能。

該成果立足山東省建筑垃圾資源化處置的重大社會需求，歷經十余年的產學研合作，完成了廢棄混凝土資源化再生利用研究，涵蓋了再生粗、細骨料和微粉的制備以及在再生混凝土、干混砂漿、透水磚、道路水穩層、預制構件中應用，實現了廢棄混凝土的全再生利用，既降低對生態的破壞也減少天然資源開采。該項目在濟南、青島、臨沂等地實現了規模化推廣應用，帶動了各地生態文明建設和“無廢城市”的政策出臺。

以鋼鐵企業增產和節能降耗為目標，與沙鋼集團進行近10年持續的產學研合作，圍繞鋼鐵生產物料全流程跟蹤與優化調度中關鍵技術問題開展研究。李奇教授團隊先后承擔了江蘇省軟件專項項目“鋼鐵企業物料跟蹤與優化調度系統”，江蘇省科技支撐計劃（工業部分）項目“基于多車間的生產管控與銷售集成一體化系統”等課題，以及多項企業技術創新項目。

大型空分設備是利用氧、氮、氬組分沸點的不同在精餾塔中使氣、液接觸，進行質熱交換，從空氣中分離出氧、氮、氬和稀有氣體等產品。如何降低空分生產電耗、提高空分裝置運行經濟性和操作人員的操作水平一直是鋼鐵和化工行業關注的重要問題之一。所開發大型空分設備全工況模擬及操作仿真系統具有如下特點：提出了一種考慮主導產品地位的空分產品能耗分攤比例計算方法，解決了國內外長期以來由于氧、氮、氬互為副產品而帶來的單個產品能耗無法確定的問題；可進行空分全工況的數值模擬計算和分析；實現了大型空分裝置的操作仿真，為空分設備的變工況運行分析與預測、操作人員培訓、事故與故障的再現分析、掌握設備運行的極限操作參數提供平臺。該系統已在國內眾多大中型企業得到推廣應用。