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1 成果簡介隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染、疾病監(jiān)測、食品安全等民生熱點(diǎn)日益受到人們的關(guān)注。如何對上述問題進(jìn)行簡單、快速的監(jiān)控，將一些危害降至最低，保障人民生活和生產(chǎn)，這就需要一種可實時實地檢測、操作簡便的多應(yīng)用傳感器件。 表面等離子體波（ SPP）傳感器是一種基于光學(xué)檢測的傳感器件，被廣泛用于藥物篩選、食物檢測、環(huán)境監(jiān)測和細(xì)胞膜模擬等方面。相對于目前常見的化學(xué)、電子、力學(xué)等傳感器，SPP 傳感器擁有實時檢測、無需標(biāo)記、對被檢測物無損害、探測方法簡單等眾多優(yōu)點(diǎn)。為了降低成本、 穩(wěn)定性能、減小體積，集成型 SPP 傳感器件的成為了現(xiàn)今研究熱點(diǎn)。然而現(xiàn)有的集成型 SPP 傳感器件普遍存在靈敏度低，探測范圍小等問題，限制了其應(yīng)用的推廣。 課題組從 2006 年開始合作從事集成型 SPP 傳感器件研究，在清國家 973 項目、自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、教育部清華大學(xué)自主研究項目等項目資助下， 創(chuàng)新性提出一種基于 SPP-介質(zhì)波導(dǎo)異質(zhì)垂直耦合器的可集成生化傳感芯片，并對傳感芯片的傳感特性和應(yīng)用進(jìn)行了深入研究和探索。芯片的特點(diǎn)和性能如下：可集成，芯片體積小，可與便攜設(shè)備集成；可批量生產(chǎn)，價格低廉；靈敏度較傳統(tǒng)的集成型 SPP 傳感器件高出一個數(shù)量級；可實現(xiàn)對傳感區(qū)域的精確或者大范圍調(diào)節(jié)；可實現(xiàn)對納米量級大小的物質(zhì)的探測；傳感性能穩(wěn)定，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。上述優(yōu)點(diǎn)表明該芯片可以工廠大批量生產(chǎn)經(jīng)營，也可以用于實驗室的科研研究，在化學(xué)，生物，醫(yī)學(xué)等多 個領(lǐng)域均有應(yīng)用價值。查新表明，國內(nèi)外目前尚未發(fā)現(xiàn)有相似原理的器件。 圖 1 (a) 集成型 SPP 傳感芯片與一元硬幣尺寸對比圖 (b) 傳感芯片的顯微鏡照片2 應(yīng)用說明可集成型 SPP 生化傳感芯片在實驗室經(jīng)多次驗證，可以實現(xiàn)對折射率液體以及納米級薄層物質(zhì)的高靈敏探測，并初步應(yīng)用于對雙酚 a（簡稱 BPA，一種塑料生長常用原料，每年生產(chǎn)將近 2700 萬噸含 BPA 的塑料類物質(zhì)， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的檢測。實驗結(jié)果表明，該芯片對于 BPA 的探測極限濃度可以達(dá)到 0.1ng/ml （歐盟公布食品準(zhǔn)則中水含有BPA 的最高濃度為 1ng/ml）。3 效益分析由于目前國內(nèi)尚無同類產(chǎn)品， 而且此產(chǎn)品在疾病檢驗，環(huán)境監(jiān)測，藥品鑒別等多個領(lǐng)域具有應(yīng)用價值， 因此本儀器具有較大的市場推廣空間。本傳感芯片價格低廉，使用簡便，對樣品無二次污染，性能穩(wěn)定，甚至對納米量級的生化小分子探測均具有高靈敏度，相對于其他類型的傳感器件， 具有明顯的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢。

本發(fā)明公開了一種復(fù)合波片光軸對準(zhǔn)方法及裝置。將待對準(zhǔn)復(fù)合波片的兩片晶片裝在支架上之后分別安裝在固定、旋轉(zhuǎn)波片卡盤上；從光源發(fā)出的光經(jīng)過起偏器后形成線偏振光；通過待對準(zhǔn)的復(fù)合波片后，線偏振光偏振態(tài)發(fā)生變化；根據(jù)探測器探測到的透射光強(qiáng)信號可進(jìn)一步獲得待對準(zhǔn)復(fù)合波片相位延遲波動量的變化幅值；比較相位延遲波動量的變化幅值的相對大小；通過電控旋轉(zhuǎn)臺控制旋轉(zhuǎn)波片卡盤轉(zhuǎn)動，直至將復(fù)合波片的光軸對準(zhǔn)到所要求的精度范圍內(nèi)。裝置包括光源，起偏器，固定波片卡盤，旋轉(zhuǎn)波片卡盤，旋轉(zhuǎn)檢偏器，探測器，電控旋轉(zhuǎn)臺，計算機(jī)，步進(jìn)電機(jī)和電控旋轉(zhuǎn)臺控制器。該方法可以實現(xiàn)對復(fù)合波片光軸進(jìn)行高精度對準(zhǔn)，裝置簡易，操作簡單。

成果與項目的背景及主要用途： 吸波材料即雷達(dá)吸波材料（RAM），是指能夠吸收衰減入射的電磁波，并將其電磁能轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉或使電磁波因干涉而消失的一類材料。目前，隨著電磁波污染的日益嚴(yán)重，吸波材料在民用領(lǐng)域具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＴS多研究已證明，持續(xù)、高強(qiáng)度的電磁波照射會誘發(fā)細(xì)胞變異、誘發(fā)腫瘤、癌癥等疾病，電磁波污染已成為世界各國本世紀(jì)重點(diǎn)治理的環(huán)境污染之一。不讓電子設(shè)備發(fā)射電磁波是不可能的，所以消除電磁波污染最有效的辦法就是使用吸波材料。這項屬于電磁干擾（EMI）范疇的研究已在世界各國得到廣泛重視和應(yīng)用。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 本項目研究制備含有不同含量及分布的碳纖維(氈)樹脂基復(fù)合吸波材料，主要研究碳纖維(氈)排布方式、含量對于材料吸波性能的影響，通過調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)材料對電磁波的寬頻吸收、高效吸收、選擇吸收的目的；其次，通過對纖維(氈)表面改性、添加電磁損耗劑、改變基體種類等制備具有剛性和柔性基體吸波材料，同時對吸波機(jī)理進(jìn)行研究，以求開發(fā)一種低成本、寬頻、高效、輕質(zhì)的吸波材料。試樣的制備采用復(fù)合材料成型工藝壓縮模塑。將環(huán)氧樹脂與低分子量聚酰胺按質(zhì)量比 2：1 攪拌均勻（E-44 型環(huán)氧樹脂：低分子量聚酰胺樹脂=100：50～100：100 質(zhì)量比），在真空干燥箱中脫泡，然后澆注到事先預(yù)熱的半溢式模具中，模具中預(yù)置碳纖維或碳?xì)帧Ｔ谕覆▽颖砻婕右粚?S-玻璃布，目的是達(dá)到與自由空間的阻抗匹配，在模具底部也加一層玻璃布，目的是抵消由透波層玻璃布引起的應(yīng)力，使試樣不致彎曲而造成測量誤差。然后將澆注好的模具在 60℃，10MPa的壓力下固化 2 個小時，得到所需的 180mm×180mm，厚度為 4mm 的正方標(biāo)準(zhǔn)試樣。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況： 本研究通過兩年多的大量實驗，獲得具有良好吸波性能和商用價值的環(huán)境功能材料。可用于消除環(huán)境空間中的有害電磁波。本課題組制備了材料樣品，完成了 4 個專題的研究報告，發(fā)表論文 12 篇，申請專利兩項。本研究已達(dá)到國際先進(jìn)水平。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 隨著電信業(yè)的飛速發(fā)展，吸波材料的應(yīng)用已深入到通訊抗干擾、環(huán)保及人體防護(hù)等諸多領(lǐng)域。 成本估算： 環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合吸波材料E-44 環(huán)氧樹脂：15.4 元/公斤，低分子量聚酰胺樹脂：24 元/公斤。碳纖維：300 元/公斤 每塊試樣用碳纖維：0.36 克 其他費(fèi)用：電費(fèi)，模具費(fèi)，人工費(fèi) 每塊試樣成本：約 4 元（180×180mm） 折合成本：約 120 元/平方米 應(yīng)用領(lǐng)域：電磁波污染的防護(hù)，構(gòu)筑微波暗室。 2、 連續(xù)碳納米管纖維 成果與項目的背景及主要用途： 碳納米管被譽(yù)為超級纖維，是 21 世紀(jì)的基礎(chǔ)材料，具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，其密度只有鋼的六分之一，強(qiáng)度超過鋼 100 倍，具有高導(dǎo)電導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性是銅的 5-8 倍，在高性能復(fù)合材料，能源電極，電場發(fā)射等多方面有重要的應(yīng)用前景，世界各國和大公司都爭先投入搶占碳納米管市場，近年來產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。連續(xù)碳納米管纖維是無數(shù)碳納米管構(gòu)成的長紗線，輕于碳纖維，有高柔性，具有碳納米管所有結(jié)構(gòu)和功能特性，可編織和成型，較碳納米管更接近應(yīng)用，在制備高性能復(fù)合材料方面，極具潛力，可用于宇航、汽車用高性能復(fù)合材料、風(fēng)力發(fā)電葉片、導(dǎo)電導(dǎo)熱材料、電力傳輸電纜、高強(qiáng)編織物，智能紡織和柔性光電器件等。 基于天津大學(xué)的氣相法制備連續(xù)碳納米管纖維技術(shù)，研發(fā)碳納米管纖維量產(chǎn)化技術(shù)，制備萬米連續(xù)碳納米管纖維材料, 研發(fā)碳納米纖維復(fù)合材料和相關(guān)新材料，在國內(nèi)率先推出碳納米纖維新產(chǎn)品，主導(dǎo)國內(nèi)市場，開拓國際市場。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 本方法是一步制備連續(xù)碳管纖維的方法，具有工業(yè)化應(yīng)用前景。2010 年天津大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊取得關(guān)鍵制備技術(shù)的突破，紡出千米連續(xù)的碳納米管纖維，為產(chǎn)業(yè)化提供了基礎(chǔ)。氣相紡絲法是以含碳原理和催化劑輸入到高溫爐中，在氣流中生長碳納米管并組裝成絲，用機(jī)械的方法紡出碳納米管纖維的新方法。主要成果包括發(fā)明了乙醇/丙酮混合碳源，發(fā)明了水密封反應(yīng)器和致密碳管纖維的紡絲方法。目前已經(jīng)取得連續(xù)紡絲數(shù)小時數(shù)千米連續(xù)碳管纖維，在方法、技術(shù)和材料性能方面處于國際領(lǐng)先水平。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 碳納米管的價格范圍較大 2-20000 元/克，價格取決于碳管種類和純度，有些容易合成，有些受制備限制，尚未量產(chǎn)化。目前市場上多壁管 2000 元/公斤，天津大學(xué)科技成果選編高純碳管價格十倍以上。高純單壁碳管尚未量產(chǎn)，目前仍以克量計，純度 80%的單壁管價格為 60 美元/克，高純（>90%）單壁管在 1000-2000 美元/克以上。連續(xù)碳管纖維為雙壁管，純度 90%，短期可參考單壁管價格 60-2000 美元/克。 應(yīng)用領(lǐng)域： 高性能復(fù)合材料、導(dǎo)電導(dǎo)熱材料、儲能材料、功能電子和織物，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域航空航天、能源、環(huán)境、化工和紡織等。 合作方式及條件： 技術(shù)合作與專利轉(zhuǎn)讓 與國際知名企業(yè)和研究單位建立合作,引領(lǐng)碳納米管纖維新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

        對于難降解工業(yè)廢水的處理，單獨(dú)催化臭氧氧化技術(shù)存在臭氧劑量大、氣體回收難、出水毒性高等問題，而單獨(dú)生物降解處理難降解有機(jī)廢水周期長、設(shè)備成本高。催化臭氧氧化與微生物降解近場耦合工藝則將按序進(jìn)行的催化氧化裝置和生物掛膜裝置兩個處理單元合并，利用催化臭氧技術(shù)提高難降解有機(jī)廢水的可生化性，同時采用生物膜技術(shù)減少后續(xù)處理成本，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本提高COD、色度和濁度去除率的效果，同時降低出水毒性，減少環(huán)境生物風(fēng)險。

氯吡格雷 (Clopidogrel) ，商品名波立維 (Plavix) ，是抑制血小板聚集的藥物。年銷售額超過百億美元，是目前世界上排名第二位的重磅炸彈級藥物。 (R)-鄰氯扁桃酸甲酯是氯吡格雷原料藥合成的重要前體化合物，酶促鄰氯苯甲酰甲酸甲酯不對稱還原是制備 (R)-鄰氯扁桃酸甲酯的重要方法，具有轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)品光學(xué)純度好、環(huán)境污染小等顯著優(yōu)點(diǎn)。 本項目我們通過廣泛篩選，獲得一個高立體選擇性的羰基還原酶，將其與葡萄糖脫氫酶共克隆表達(dá)于大腸桿菌中，使用重組大腸桿菌整細(xì)胞在單水相體系中高效催化鄰氯苯甲酰甲酸甲酯的不對稱還原，使用廉價的葡萄糖作為輔底物，反應(yīng)體系中無需額外添加價格昂貴的輔酶，反應(yīng)體系簡便，原料成本低廉。底物濃度可高達(dá)600 g/L，完全轉(zhuǎn)化，產(chǎn)物 (R)-鄰氯扁桃酸甲酯的得率高于90%，光學(xué)純度高于99.9%。具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景。

項目成果/簡介:聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種用來快速擴(kuò)增特定的DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)，可用于生物體外進(jìn)行特殊DNA復(fù)制。該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在刑偵、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)研究等多個領(lǐng)域，在基因工程技術(shù)中更是有著無法替代的重要作用。作為PCR擴(kuò)增反應(yīng)的重要儀器，PCR儀是DNA擴(kuò)增的各種生產(chǎn)、研究的必要基礎(chǔ)工具。其應(yīng)用前景將隨著基因工程和基因技術(shù)的發(fā)展而不斷擴(kuò)展。 所研發(fā)的PCR生物儀器具有低成本、高精度、高穩(wěn)定性、溫度變化迅速、可調(diào)溫度梯度大等特點(diǎn)。其加熱系統(tǒng)采用了多模塊分區(qū)加熱的模式，通過加熱模塊的協(xié)調(diào)工作，可實現(xiàn)系統(tǒng)準(zhǔn)確的分區(qū)域、分時段精確控制，工作過程中可實現(xiàn)20℃以上的溫度梯度。溫度控制系統(tǒng)采用了自適應(yīng)模糊控制方法，通過控制參數(shù)的實時調(diào)整，實現(xiàn)了溫度控制對于使用環(huán)境的自適應(yīng)，從而提高了系統(tǒng)對于環(huán)境條件、自身熱量積累、系統(tǒng)自身溫度變化等干擾的抵抗能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)溫度控制的準(zhǔn)確性和精度，溫度控制精度可達(dá)0.3℃。同時，利用分環(huán)節(jié)溫度控制設(shè)計，解決了溫度變化時反饋溫度不準(zhǔn)確的問題，通過基座溫度的適當(dāng)超調(diào)，提高了控制目標(biāo)溫度的響應(yīng)速度，即使在接近目標(biāo)溫度時，加熱速率依舊可保持1.5℃/s以上，且能夠保證目標(biāo)溫度無超調(diào)。應(yīng)用范圍:該項目產(chǎn)業(yè)化預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)巨大的社會價值和經(jīng)濟(jì)價值。其產(chǎn)業(yè)化不僅能夠填補(bǔ)國產(chǎn)高精度梯度PCR生物儀器的市場空白，同時還能夠促進(jìn)我國基因工程技術(shù)的發(fā)展。 目前，該項目已經(jīng)初步實現(xiàn)循環(huán)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(yīng)驗測試，實現(xiàn)了0.3℃的控制精度要求。項目即將進(jìn)入深入開發(fā)測試、模型樣機(jī)試制和細(xì)節(jié)參數(shù)優(yōu)化階段。 本項目成果具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，具有良好的市場推廣價值，可考慮實施多種推廣方式相結(jié)合的方式。以技術(shù)開發(fā)、技術(shù)服務(wù)為主體，在成果轉(zhuǎn)化的同時，結(jié)合市場反饋信息，開展更深入的技術(shù)研發(fā)工作。項目階段:試驗階段效益分析:所研發(fā)的PCR生物儀器，具有和國內(nèi)外一線產(chǎn)品比肩的性能，可滿足各種PCR擴(kuò)增反應(yīng)的生產(chǎn)、研究需求。在梯度模式下，能夠通過設(shè)置一系列的梯度退火溫度進(jìn)行擴(kuò)增，從而在一次PCR擴(kuò)增中就可以篩選出表達(dá)量高的最適合退火溫度，應(yīng)用于研究未知DNA退火溫度的擴(kuò)增實驗時，可有效節(jié)省試驗時間、提高實驗效率。在不設(shè)置梯度的情況下亦可當(dāng)作普通的高精度PCR儀使用。

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種用來快速擴(kuò)增特定的DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)，可用于生物體外進(jìn)行特殊DNA復(fù)制。該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在刑偵、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)研究等多個領(lǐng)域，在基因工程技術(shù)中更是有著無法替代的重要作用。作為PCR擴(kuò)增反應(yīng)的重要儀器，PCR儀是DNA擴(kuò)增的各種生產(chǎn)、研究的必要基礎(chǔ)工具。其應(yīng)用前景將隨著基因工程和基因技術(shù)的發(fā)展而不斷擴(kuò)展。 所研發(fā)的PCR生物儀器具有低成本、高精度、高穩(wěn)定性、溫度變化迅速、可調(diào)溫度梯度大等特點(diǎn)。其加熱系統(tǒng)采用了多模塊分區(qū)加熱的模式，通過加熱模塊的協(xié)調(diào)工作，可實現(xiàn)系統(tǒng)準(zhǔn)確的分區(qū)域、分時段精確控制，工作過程中可實現(xiàn)20℃以上的溫度梯度。溫度控制系統(tǒng)采用了自適應(yīng)模糊控制方法，通過控制參數(shù)的實時調(diào)整，實現(xiàn)了溫度控制對于使用環(huán)境的自適應(yīng)，從而提高了系統(tǒng)對于環(huán)境條件、自身熱量積累、系統(tǒng)自身溫度變化等干擾的抵抗能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)溫度控制的準(zhǔn)確性和精度，溫度控制精度可達(dá)0.3℃。同時，利用分環(huán)節(jié)溫度控制設(shè)計，解決了溫度變化時反饋溫度不準(zhǔn)確的問題，通過基座溫度的適當(dāng)超調(diào)，提高了控制目標(biāo)溫度的響應(yīng)速度，即使在接近目標(biāo)溫度時，加熱速率依舊可保持1.5℃/s以上，且能夠保證目標(biāo)溫度無超調(diào)。

光學(xué)相干層析技術(shù)(OCT)是一種基于光學(xué)相干特性的在體、實時、高分辨率的三維斷層成像技術(shù)，以其非侵入性及高分辨率等特點(diǎn)，在視網(wǎng)膜疾病的研究及臨床診斷中日趨體現(xiàn)出巨大的潛力。近年來團(tuán)隊以O(shè)CT成像方式為主，結(jié)合自適應(yīng)光學(xué)、光致超聲、自發(fā)熒光等多種成像手段，研究具有國際先進(jìn)水平的眼底多模態(tài)成像系統(tǒng)。新型的多模態(tài)成像方式可以同時反映視網(wǎng)膜的散射特性及光吸收特性，并同步獲取眼底的結(jié)構(gòu)與功能圖像。該研究可以對由眼底視網(wǎng)膜病變所帶來的眼底組織結(jié)構(gòu)及功能上的變化進(jìn)行觀測和估計，實現(xiàn)相關(guān)疾病的早期準(zhǔn)確診斷。

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(guān)節(jié)研發(fā)齒科材料的研究有機(jī)/無機(jī)復(fù)合生物醫(yī)學(xué)材料微焦點(diǎn)X-CT無損評價生物材料自組裝誘導(dǎo)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(guān)節(jié)齒科用著色氧化鋯陶瓷材料可注射礦物相骨修復(fù)材料生物活性涂層材料骨修復(fù)材料研究齒科修復(fù)材料研究生物醫(yī)學(xué)材料制備技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定，產(chǎn)品注冊自動絡(luò)筒機(jī)用系列陶瓷剪刀透波陶瓷與耐超高溫陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品開發(fā)（陶瓷柱塞）系列陶瓷球閥與閥芯Si3N4基陶瓷軸承和高溫高強(qiáng)部件                 系列陶瓷柱塞                                 陶瓷人工髖關(guān)節(jié)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

光學(xué)相干層析技術(shù)(OCT)是一種基于光學(xué)相干特性的在體、實時、高分辨率 的三維斷層成像技術(shù)，以其非侵入性及高分辨率等特點(diǎn)，在視網(wǎng)膜疾病的研究及臨床診斷中日趨體現(xiàn)出巨大的潛力。近年來團(tuán)隊以 OCT 成像方式為主，結(jié)合自適 應(yīng)光學(xué)、光致超聲、自發(fā)熒光等多種成像手段，研究具有國際先進(jìn)水平的眼底多 模態(tài)成像系統(tǒng)。新型的多模態(tài)成像方式可以同時反映視網(wǎng)膜的散射特性及光吸收 特性，并同步獲取眼底的結(jié)構(gòu)與功能圖像。該研究可以對由眼底視網(wǎng)膜病變所帶 來的眼底組織結(jié)構(gòu)及功能上的變化進(jìn)行觀測和估計，實現(xiàn)相關(guān)疾病的早期準(zhǔn)確