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首次構建出無機離子寡聚體并可以通過“無機離子聚合”全新途徑可塑地構建出無機材料，實現“像制造塑料一樣制造無機物”（Nature 2019）并可以進一步實現無機材料的相互融合（Science 2021）。 一、項目分類 重大科學前沿創新 二、成果簡介 首次構建出無機離子寡聚體并可以通過“無機離子聚合”全新途徑可塑地構建出無機材料，實現“像制造塑料一樣制造無機物”（Nature 2019）并可以進一步實現無機材料的相互融合（Science 2021）。這些成果突破了無機塊體材料依賴高溫燒結定形的傳統途徑，可以在常溫條件下實現構建，為功能材料的制備提供革命性的科學新基礎，特別適合在生物體內開展仿生合成。目前已經顛覆性地實現以下突破： 1）結合生物礦化實現人體牙釉質的再生（Sci Adv 2019），再生層與天然牙釉結構完全一致，擁有相同的生物力學特性。該工作打破了傳統口腔醫學中牙釉質不能再生的認知，引領新一代口腔材料從“填充型”轉變為“再生型”。目前已進入轉化研究階段，樣品能夠高效地修復牙齒表面的微小缺損。 2）結合傳統有機聚合發展出有機-無機共聚新技術，可以制備出有機-無機共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。與傳統的有機無機復合材料不同，共聚型新材料能夠在分子尺度上實現有機和無機相之間的相互融合，從而構建出結構完全均一、具有優異力學性能的輕質高強材料。特別是在傳統高分子材料中引入無機離子鍵可以顯著增強材料原有的力學性能，例如通過無機離子寡聚體可以大幅度改善傳統塑料材料。 “無機離子聚合”可以構建出柔性無機離子材料，開發出礦物基塑料替代新材料，被稱為“石頭變塑料” （Adv Mater 2022）。礦物基塑料材料與傳統塑料相比在保持制備可塑性和結構韌性的同時，具有高強、高硬和高熱穩定性等新特征，而其礦物的本質特征還可以使材料能夠融入到自然的礦物循環中，為解決塑料污染問題提供新策略，是一種環保型的新材料。

首次提出石墨烯纖維的概念，提出液晶濕法紡絲策略實現了石墨烯纖維的連續制備及高性能化，開辟了從石墨制取碳纖維的全新路徑 一、項目分類 重大科學前沿創新 二、技術分析 本成果具有創新性、先進性。從高校的原創科學到原創技術，再到工程化推進，且已實現量產的技術成果。 成果第一完成人帶領科研與產業兩支隊伍，面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，在單層氧化石墨烯及其宏觀組裝材料的產學研協同發展方面開展科學研究、技術轉化與產業化攻堅，獲得的成果如下： 發現了氧化石墨烯纖維在溶劑作用下精確可逆融合與分裂現象，揭示了二維大分子的獨特界面效應，打破纖維越粗越弱的Griffith定律，為未來粗且強的高性能纖維制備提供了新的理論依據，成果發表在Science雜志上；(2)發現氧化石墨烯的層狀和手性液晶新相態，為石墨烯宏觀有序組裝材料提供了理論基石；(3)首次提出石墨烯纖維的概念，提出液晶濕法紡絲策略實現了石墨烯纖維的連續制備及高性能化，開辟了從石墨制取碳纖維的全新路徑；(4)建立了較系統的液固相轉變組裝方法學，制備出“世界最輕固體”石墨烯超輕氣凝膠，突破固體表觀密度極限；解決了宏觀材料高導熱和高柔性不能兼顧的難題，獲得了高導熱超柔性石墨烯導熱膜。 發明的新型石墨烯纖維，得到了Nature在線新聞（2011, 78）、Nature 石墨烯增刊（2012, 483, S33）等雜志期刊的高度評價：“石墨烯物理性能優異，但要駕馭這些性能，必須找到能將優異性能納米級粒子轉化為宏觀材料的方法。來自中國杭州浙江大學的許震和高超正好實現了這一目標”等。石墨烯纖維打結圖與美國奮進號、俄羅斯聯盟號飛船等一起入選了Nature 2011年度最具影響力圖像，入選理由為:“這一400微米石墨烯結由中國浙江大學許震和高超制備，顯示了納米尺度精巧的結構控制。許和高將氧化石墨烯液晶紡制成米級柔性纖維并轉化成石墨烯紗線”。成果第一完成人“因石墨烯纖維的基礎研究工作”，獲得首屆錢寶鈞纖維材料青年學者獎。 獲得的多維度多功能石墨烯宏觀組裝材料，得到了Nature（Nature 2013, 494, 404）、（Nature 2013, 497, 448）及Advanced Science News等的亮點評價或撰文評價：“浙江大學高超團隊用非模板法獲得了導電、彈性并且密度低于空氣的固體泡沫材料”，“浙江大學高超教授及同事報道了具有超高導熱且超柔性特性的石墨烯材料。這樣的設計理念和實驗策略能夠拓展至其他二維納米材料中，使得很多大面積多功能的二維材料能夠應用到現實世界的柔性器件中，從航空航天到智能手機，不一而足”等。超輕石墨烯氣凝膠獲得了 “世界最輕固體”吉尼斯世界紀錄，入選了“2013中國十大科技進展新聞”。 在Science、Nat. Electron.、Sci. Adv.、Adv. Mater.等國際知名期刊發表學術論文240余篇，連續四年入選科睿唯安全球“高被引科學家”。授權中國發明專利百余件、國際專利8件。承擔國家自然基金委重大、重點、杰青項目及軍科委、科工局等項目10多項，項目總經費近億元。

一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 能源消耗和氣候變化是人類面臨的兩大問題。傳統熱管理系統所帶來的高能耗挑戰，以及由此導致的溫室氣體的過度排放，不斷加劇全球變暖和極端天氣，對世界經濟造成重大影響。同時，人們在生產和作業時不可避免地需要暴露在高溫暴曬的室外環境，因此，實現零能耗的戶外防護成為人們迫切的需求，具有重要的科研價值和戰略意義。作為一種面向人體個性化需求、實現人體局部環境加熱或冷卻的技術，“個人熱管理”可以避免將多余的電力浪費在加熱或冷卻整個建筑物上，具有更高的能源效率，逐漸成為綠色環保、高科技、個性化的方案。通過衣物進行熱管理是維持人體個性化熱舒適需求的有效方法，有望高效率、低能耗地避免熱應激對人體造成的傷害。

本項目以生物質廢棄物作為原材料代替傳統的高成本碳纖維生產方法有利于將農業與工業生產結合于生物經濟中，制造可再生產品符合綠色經濟發展戰略。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 高質量的碳纖維以其高強度、低重量及耐熱性等卓越性能可作為自行車、汽車、風車以及運動器械等諸多領域的優質材料。以生物質廢棄物作為原材料代替傳統的高成本碳纖維生產方法有利于將農業與工業生產結合于生物經濟中，制造可再生產品符合綠色經濟發展戰略。木質素是世界上最豐富的生物聚合物之一，但其分子結構復雜且具有異質性，且作為造紙及紙漿工業的廢棄物無法得到合理利用。

項目研究內容： 本項目采用生物柴油聯產品粗甘油作為主要液化劑常 壓液化毛竹屑， 抑制液化產物的二次縮合， 降低了竹基多元醇的制造成本。 利用竹基多元醇開發成功聚酯型無甲醛木材膠粘劑一種， 膠合強度符合國 標 GB/T14732-2006 技術要求，達到 I 類膠合板要求。利用竹基多元醇開 發生物可降解硬質聚氨酯泡沫一種，采用催化定向微波裂解技術處理竹 屑，從裂解產物中提煉生物柴油抗氧化添加劑一種，采用自主創新技術研

在努力打造世界頂尖的光學成像與多維度分析儀器平臺，指導和推動新型功能材料的開發，從而為納米光學、光電子技術、超分辨亞細胞成像、單分子檢測、量子通訊和大數據存儲等領域的下一次突破提供“利器”。 當今的納米材料合成已經實現了高度可控，但即使是同一批次合成的發光納米粒子，單個顆粒的光學性質往往是不均勻的，這是由于尺寸、形狀、結構缺陷、表面基團和電荷等方面的細微影響。這一構效關系是與材料科學、

本發明公開了一種低熱導率的多層相變材料，兩種單層薄膜相 變材料交替堆疊形成周期性的多層膜結構，兩種薄膜材料至少有一種 組成元素不同或由相同的元素組成但原子百分比不同。其作為相變存 儲器的記錄材料能有效降低對某一儲存單元進行讀寫操作時引起的鄰 近儲存單元溫升，減小鄰近單元之間的熱串擾，提高存儲器的穩定性 并降低器件功耗，且該材料不需引入其他非相變材料，與現有制備技 術完全兼容。

人體中的絕大多數細胞生活在三維的環境中，細胞必須通過細胞-細胞以及細胞-細胞外基質之間的相互作用，獲得各種生化和機械信號，才能維持其正常的生理活動。 一、項目分類 重大科學前沿創新 二、成果簡介 體外細胞模型是生物醫學研究領域必不可少的工具。眾所周知，人體中的絕大多數細胞生活在三維的環境中，細胞必須通過細胞-細胞以及細胞-細胞外基質之間的相互作用，獲得各種生化和機械信號，才能維持其正常的生理活動。大量研究表明，細胞與細胞外基質以及細胞與細胞之間的相互作用對于調控細胞的遷移、增殖和分化有重要的作用。一般使用的二維單層培養的細胞缺乏這樣的信號傳遞，不能很好地模擬體內細胞的微環境。相反，在三維細胞培養體系中細胞與外部環境之間的相互作用大部分得到重建。因此，三維細胞體系可更好地模擬真實組織中細胞的行為。課題組多年致力于三維細胞培養的研究，開發了多種三維細胞培養技術，可為從事生物醫學研究的單位和課題組提供用于三維細胞培養材料和工具，或進行相關的技術服務。

電子、汽車、化工、冶金等工業企業每年要排放大量的氟磷砷廢水。眾所周知，過量的氟將引起“氟骨癥”；磷是導致水體富營養化的主要原因之一；而砷是強致癌物質，被列為第一類重點監測的環境污染物。此外，我國許多地區作為飲用水的地下水中其氟磷砷也嚴重超標，如果直接飲用將嚴重危害人們的身體健康。 本技術以制革廠的邊角料制取膠原纖維，將具有強配位結合能力的無毒金屬離子固載在膠原纖維上制備新型吸附材料，該吸附材料將對氟磷砷等無機陰離子等具有較強的吸附能力(見下表)。該吸附材料不僅可用于氟磷砷等無機陰離子的吸附，而且可用于水體中染料、有機物及微生物的吸附。此外，由于該吸附材料為纖維狀，吸附是在材料的表面進行，因此該類吸附材料的吸附和解吸速度快。該吸附材料可生物降解，對環境無污染。 該技術已獲得兩項國家發明專利(A、膠原纖維固載金屬離子吸附材料及其制備方法和用途，專利號：ZL2004100401450；B、膠原纖維固載金屬離子吸附材料對蛋白質的吸附分離，專利號：ZL200610021271.0)。

磁性鐵氧體材料因其具有優異的磁性能受到了廣泛關注。硬磁鐵氧體材料因其具有高的矯頑力，合適飽和磁化強度、大的磁晶各向異性，合適的居里溫度以及優異的熱穩定性和化學穩定性，被廣泛應用于電子工業、信息產業、摩托車、電動工具行業、汽車工業等行業。鍶（鋇）鐵氧體材料作為永磁材料的一種，其原料價格便宜，而且生產工藝相對簡單，所以其成品價格較其它磁鐵（如釹鐵硼）而言相對低廉，而且在外界磁化場消失以后，仍能長久地保留著較強的恒定剩磁性質，可以用于對外部空間產生恒穩的磁場。稀土元素具有豐富的 f 層電子，稀土元素的摻雜