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新材料研發(fā)

價格低廉、無毒、環(huán)境友好的金屬錫（Sn）與鉍（Bi）在能源轉化和存儲等領域有著廣泛應用。然而，由于Sn與Bi的晶格失配大(>22%)、易相分離和氧化、以及二者之間相容性低于2 at%，使得純相Sn1-xBix合金材料的制備及其物化性質的研究成果較少被報道。

隨著工業(yè)生產的加快以及人類生活品質的提高，對多相分離中的分離效率和膜材料的使用壽命都有了更高的要求。本項目旨在研究制備仿生液體復合膜材料。通過仿生多孔膜材料與功能液體的協同物理化學設計，制備的仿生液體復合膜材料突破傳統(tǒng)固/液界面設計的限制，應用全新的動態(tài)固/液/液界面設計制備液體復合膜材料，可用于污水處理和工業(yè)生產中的油/氣/水分離，較傳統(tǒng)商業(yè)膜在抗污節(jié)能，力學性能，耐用性和使用壽命等方面有顯著提高。

納微結構賦予材料新的功能和功效。利用CO2 輔助霧化制備和組裝納微顆粒結構材料，通過二相或多相流的噴頭結構元件膨脹和霧化，根據混合和相分離的變化，組裝納微顆粒結構和形態(tài)。根據液滴在射飛過程中由于環(huán)境的變化而潰散、霧化、溶劑蒸發(fā)射飛過程中環(huán)境以及混合方式的調節(jié)，可形成各種納微尺度和不同結構組裝的顆粒材料。例如，根據多相流結構元件可快速形成高過飽和度快速成析和射流分散這樣的特點，可設計給藥系統(tǒng)，形成芯囊型或相互包嵌的超微細給藥系統(tǒng)。又如用本方法制備的含能材料納微顆粒，具有獨到之處。

成果與項目的背景及主要用途： 術后粘連是有手術史以來國內外亟待解決的重要醫(yī)學難題之一。在外科領域開展的手術中，絕大多數都涉及到防止組織之間粘連的問題。術后粘連可以引起嚴重的并發(fā)癥，如腹部、盆腔等均可引起粘連性腸梗阻，甲狀腺手術后引起喉返神經損傷以及因盆腔組織粘連而導致的女性不育癥。90%的患者在術后均有不同程度的粘連產生，60%的患者需要采取一定的防粘連措施。 目前防止術后粘連國際上采用較多的是“短期屏障"法，即術后在容易發(fā)生粘連的部位植入隔離材料。隨著 70 年代后美國醫(yī)用材料方面的突破，可生物降解吸收材料已得到醫(yī)療市場的認可。現有的美國 FDA 批準的術后防粘連產品有三種。本課題組設計和研制了一種結構獨特的可拋型防粘連膜材料 AntiTriplex。它是一種生物相容性良好、安全、無毒、無刺激、可降解吸收的薄膜材料，其獨特的表面結構特性可以將手術創(chuàng)面和周圍組織有效隔離開，有效地保護好手術創(chuàng)面。 技術原理與工藝流程簡介： 該術后防粘連膜由多糖分子、多肽大分子和合成大分子組裝而成的三元膜。該三元膜綜合了三種材料的優(yōu)點，使膜材料的力學性能、水穩(wěn)定性、降解速率、臨床可操作性、防粘連效果等得到全面提升。主要工 藝流程如下： 多肽大分子 ↓ 合成大分子 → 反應器 --→成膜 → 后處理 → 干燥 → 成品膜 → 包裝 → 滅菌 ↑ 改性多糖大分子 技術水平及專利與獲獎情況： 該新型術后防粘連膜獨特的結構設計代表了當今該領域國際先進水 應用前景分析及效益預測： 不管是傳統(tǒng)的腹腔、心血管、椎板外科手術，還是新興的微創(chuàng)手術，均會存在不同程度的粘連現象。現階段歐美已經形成了一個龐大的防粘連材料市場，據統(tǒng)計，在美國每年用于治療腹腔、盆腔粘連的費用高達約 12 億美元。美國在 2000 年有 750 萬例出現術后粘連，預計到 2006 年將增加到 2000 萬。雖然美國 FDA 已批準了 3 個防粘連材料，但均有缺陷。中國人口眾多，醫(yī)療水平不及美國，如以 1500 萬人保守數字計，每人需要防粘連材料一份（至少），每份約 200 元，市場容量將是 30 億，利稅近 10 億，是國家鼓勵優(yōu)先發(fā)展的高技術產業(yè)。 應用領域：醫(yī)療器械、生物材料制品、組織工程制品 技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）：原材料均為國產，價格低廉。所需設備為常用設備，投資不大。常規(guī)醫(yī)藥行業(yè)的廠房基本上能滿足要求，主要生產車間 150 平方米。投資規(guī)模依生產規(guī)模而定。 合作方式及條件：面談平, 目前已申報國家發(fā)明專利 2 項。 

該項目涉及一種含新型催化劑的鋰空氣電池正極及其制備方法。鋰空氣電池正極材料的質量組成：催化劑為 5-30％，碳材料為 40-80％，粘結劑為 5-30％。催化劑為金屬納米顆粒(20-60nm)高分散在微米級的碳片上的復合材料；所述金屬納米顆粒為鈷、鎳、銅、鋅、錳、鉻、鉬、釩或釔。碳材料包括乙炔黑、超導炭黑、碳纖維、石墨烯、超導炭黑、科琴黑、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩一種或兩種。粘結劑為聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚乙二醇和丁苯樹脂一種或兩種以上。本發(fā)明的優(yōu)點是：該催化劑可促進氧的還原，降低充電過電位，在鋰空氣電池中表現出優(yōu)異的電催化性能；而且該催化劑工藝簡單，采用環(huán)保無毒的試劑，在鋰空氣電池領域有廣泛的應用前景。專利號：201310524508.7 

汽車車身復合材料主要以經編結構復合材料為主，將剛性紗線成圈技術、針織結構增強設計和異型結構織造技術三者相結合，生產質量輕、強度高的相關產品，滿足汽車車身材料的使用要求。汽車車身的材料主要是多軸向經編復合材料和異型結構經編復合材料。 關鍵技術 ① 多軸向經編復合材料的定義 軸向織物是由帶有緯紗襯入系統(tǒng)的織機生產的一類獨特的織物。在織物的縱向和橫向以及斜向都可以襯入紗線，并且這些紗線能夠按照要求平行伸直地襯在需要的方向上。因此這類織物亦稱為取向結構。多軸向經編復合材料指在經編結構基礎上形成的軸向織物。 ② 多軸向經編織物特點 需求量大、生產效率高、生產成本低（卡爾邁耶的 Malimo Multiaxial 型多軸向經編機最高機速可達 1400r/min，相應產量可達 240m/h）原料適應性好，力學性能優(yōu)異 ③ 多軸向經編復合材料結構特點 較好力學性能：由于經編多軸向織物纖維平行且伸直排列，所以纖維強度與剛度在復合材料中可以充分發(fā)揮。機織物的經緯紗線呈波浪形，其力學性能貢獻只有 50%左右。如在平紋布中碳纖維拉伸強度僅為 1100N/mm2，而同樣材料在雙軸向經編織物中拉伸強度為 2200N/mm2。 降低應力集中，提高材料性能：在普通機織復合材料中，當材料受拉伸載荷時，其應力轉移有一個過程，由于樹脂模量低，纖維處于不斷伸長過程中，應力載荷也逐步加到纖維上，纖維在伸長過程中破壞，樹脂與紗線受到剪切應力，在纖維還未斷裂時，反復的剪應力作用也使復合材料界面被破壞，導致復合材料強度損失。 知識產權及項目獲獎情況 論文 5 篇，專利 1 篇，SCI6 篇 項目成熟度 小批量生產階段 投資期望及應用情況 多軸向經編復合材料在汽車領域應用，經編復合材料可用于制造車輛殼體、發(fā)動機引擎蓋、保險杠等

項目以開發(fā)具有負泊松比效應針織結構材料制備關鍵技術與性能研究為目標，通過對裝備技術和工藝技術系統(tǒng)研究，攻克負泊松比針織結構材料成形技術難點，拓寬負泊松比效應針織結構產品范圍，實現負泊松比效應針織結構材料的設計和生產，擴大負泊松比效應針織結構材料的應用范圍并實施產業(yè)化。 關鍵技術 (1) 以針織結構成形技術為核心，對其成形原理進行系統(tǒng)研究，為負泊松比針織結構裝備研制和產品開發(fā)奠定理論基礎； (2)研究具有電子梳櫛橫移、電子針床移動、電子送經和牽拉功能的成形裝備集成控制系統(tǒng)，設計負泊松比針織結構成形裝備； (3) 系統(tǒng)研究負泊松比針織結構成形產品性能與其應用領域，并以三維經編間隔結構增強曲面復合材料為研究對象，以開發(fā)形成具有不同性能的負泊松比針織結構材料。 知識產權及項目獲獎情況 發(fā)表 SCI 論文 2 篇，IE 論文 2 篇，核心期刊論文 1 篇。 項目成熟度 小批量生產階段 投資期望及應用情況 (1)負泊松比效應使得材料的剪切模量、抗壓痕性、斷裂韌性、同向曲率、能量吸收能力、滲透性等性能呈現出很多優(yōu)越性，是制備軍用頭盔等復雜曲面結構防彈裝甲的理想增強材料； (2)輕質高強的負泊松比經編間隔結構曲面復合材料在抗彈道侵徹方面具有其他紡織結構復合材料不可替代的特殊優(yōu)勢； (3)在日常服用方面，由于其形變的靈活性，在緊身衣、女士文胸、手套等方面都具備產業(yè)化的潛力；. 

江南大學教育部針織技術工程研究中心致力于針織結構醫(yī)用修補材料的研究與開發(fā)，經過長期的研發(fā)，開發(fā)成果顯著。以產業(yè)化、市場化為主導方向，對針織醫(yī)用疝修補網片生物相容性原料的選用與編織性能、網片結構與性能進行研究，實現了高品質、高效率、低成本的醫(yī)用修補材料的生產。技術指標、產品性能或創(chuàng)新要點等。 2 關鍵技術 (1)通過組織結構和織造工藝設計，盡可能減小織物剛性，增加輪廓適應性和表面粗糙度，研究開發(fā)剛性材料的柔性編織技術； (2)通過經編網眼原料和組織選擇，調整單絲之間的尺寸大小、分布狀態(tài)以及網孔大小，實現醫(yī)用修補網片輕量化； (3)通過修補網片定形設備研究，開發(fā)修補網片定形及消毒技術。 知識產權及項目獲獎情況 發(fā)表專利 3 項，學術論文 4 篇。 項目成熟度 批量生產階段 投資期望及應用情況 (1)本項目研發(fā)的針織結構醫(yī)用修補材料具有一定的彈性，其最佳的彈性指標是與修補組織的彈性接近，在 16N/cm2 壓力下，輕量型修補網片的彈性為 20～35%，重量型修補網片的彈性為 4～6％； (2)本項目研發(fā)的針織結構醫(yī)用修補材料水洗尺寸變化率小于 3％，具有良好的結構穩(wěn)定性； (3)已在無錫市宇壽醫(yī)療器械股份有限公司投入生產，以推廣至強生等大型企業(yè)，取得了良好的經濟效益

本項目以高性能無機纖維、特種纖維或天然纖維作為材料，通過經編、緯編或者橫編方法織造的具有三維異形結構的針織材料，包括多通管結構、錐體結構和球體結構等，產品涉及人造血管、多通輸油管道、輸水管道、導彈整流罩等。 由特種纖維或天然纖維織造而成的針織異形結構的彈性好、韌性佳、可成形性優(yōu)異和功能性強等特點；而由高性能無機纖維織造而成針織異形結構可作為高性能異形復合材料構件預制體，具有輕質、高強、高模等特點，滿足力學性能要求。 同時，針織立體編織異形結構材料預設計性強，可根據材料的最終用途實現立體編織成型，簡化后道加工工序，大幅提升生產效率。該材料可廣泛用于航空航天、陸路交通、建筑和體育用品等領域。 關鍵技術 (1) 針織立體編織異形結構材料的設計與織造； (2) 高性能無機纖維和短纖維立體織造技術； (3) 異形預制體復合成型技術 知識產權及項目獲獎情況； (1) 發(fā)表 SCI 論文 7 篇、EI 論文 8 篇、核心論文 16 篇； (2) 授權專利 2 項。 項目成熟度 小批量生產階段