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研究團隊發展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無催化劑縮聚的新機理，采用了一類能夠形成五元環或者六元環酸酐的二元羧酸作為單體。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 聚酯是僅次于聚烯烴的第二大類人工合成高分子材料，被廣泛應用于纖維、瓶材、薄膜等領域，與人們的生產生活密切相關。大多數商品化聚酯都是采用二元羧酸和二元醇在金屬化合物的催化下通過熔融縮聚合成的。銻系催化劑是目前綜合性能最好，應用最為廣泛的催化劑，殘留在聚酯中的金屬銻對人類健康和環境有潛在危害，亟待開發新型綠色聚酯合成新方法，消除聚酯中殘留催化劑的危害。 聚酯的工業生產一般分為兩步反應：（1）二元羧酸和二元醇通過酯化反應合成低分子量羥基封端齊聚物；（2）酯交換反應脫除二元醇獲得高分子量聚酯。其中第一步酯化反應不需要外加催化劑，通過二元羧酸單體自身的羧基自催化即可進行，而所謂的聚酯催化劑實質上是第二步反應的酯交換催化劑。只通過第一步酯化反應就有效提升聚酯分子量，避免第二步酯交換反應的進行，是無催化劑熔融縮聚合成高分子量聚酯唯一有效途徑。早在高分子學科創立之初的上世紀20年代末，Carothers就研究了二元羧酸與二元醇可在羧酸單體自催化下熔融酯化縮聚，以期得到聚酯材料，然而產物分子量僅有2-5 kDa，性能太差而無法應用。酯化反應的低平衡常數和高熔體黏度下排除副產物水的困難，被普遍認為是導致自催化方法無法獲得高分子量聚酯的原因。1941年，英國化學家Whinfield和Dickson受Carothers研究的啟發創造性地提出了酯交換策略，通過酯交換反應脫除過量的二元醇合成了分子量高、力學性能優異的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），并由英國ICI公司在1946年實現工業化生產。目前幾乎所有的商品化聚酯都是通過酯交換路線合成的，但是為了克服酯交換反應的能壘，催化劑的使用不可避免。Flory在1953年出版的《Princeples in Polymer Chemistry》上對此做了總結，認為自催化酯化縮聚合成高分子量聚酯是不可能實現的。 研究團隊通過對自催化酯化縮聚機理的深入研究，得出自催化方法無法獲得高分子量聚酯的原因僅僅在于反應過程中的官能團比例失衡，而非酯化反應的低平衡常數及副產物難以排出。研究團隊發展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無催化劑縮聚的新機理，采用了一類能夠形成五元環或者六元環酸酐的二元羧酸作為單體。過量的此類二元酸與伯二元醇酯化形成羧基封端的預聚物后，通過三步串聯的基元反應：質子轉移、酸酐形成和再次酯化反應，使得體系中的醇酸官能團比例不斷趨近于等摩爾比，從而在不需要外加催化劑的條件下獲得了高分子量的聚酯。該方法中聚酯產物分子量增長呈現出獨特的“加速”模式，從而在與傳統工藝相近的時間內，通過熔融縮聚獲得了一系列的高分子量無催化劑聚酯，包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸乙二醇酯（PES）、聚（丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯）（PBSA）和聚（丁二酸乙二醇酯-共-對苯二甲酸乙二醇酯）（PEST）等。研究團隊通過進一步深入研究聚合機理，優化聚合工藝，解決了無催化劑熔融縮聚合成聚酯的單體普適性問題，實現了PET、聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）等芳香族聚酯的無催化劑合成。 本成果解決了聚酯工業的百年難題，屬于國際首創，并擁有完全的知識產權，具有巨大的應用潛力。

項目研究內容及用途： 本項目采用一種氣體輔助擠出成型技術，其技 術關鍵是通過氣體輔助控制系統精確控制氣體壓力， 采用氣體輔助擠出口 模使聚合物擠出時在口模內壁形成一層穩定的氣墊膜層， 從而實現擠出由 非滑移粘著剪切口模擠出機理轉化為完全滑移非粘著剪切口模擠出機理， 將口模壁面對擠出熔體的阻力降到最低限，從而達到減小擠出脹大、降低 口模壓降和制品內應力、提高制品表面和內在質量的目的。聚合物氣體輔

糠醛來源于自然界的C5糖，是已大規模工業化生產的生物質基化工產品，其原料來源是農業和林業的廢料，包括玉米芯、稻殼、木材廢料等。由于這些可再生資源數量非常龐大，且其綜合利用不與人類競爭糧食，通過它們生產糠醛，進而發展生物質糠醛基化工產品具有非常大的潛力。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 隨著碳中和概念的提出，生物基材料，乃至生物基可降解材料，憑借其良好的環保特性而受到人們的廣泛關注。糠醛來源于自然界的C5糖，是已大規模工業化生產的生物質基化工產品，其原料來源是農業和林業的廢料，包括玉米芯、稻殼、木材廢料等。由于這些可再生資源數量非常龐大，且其綜合利用不與人類競爭糧食，通過它們生產糠醛，進而發展生物質糠醛基化工產品具有非常大的潛力。關鍵挑戰在于糠醛是單官能團化的化合物，在聚合物工業中難以發揮重要作用，因此盡管其生產原料廣泛、工業生產技術成熟，但市場容量非常有限，嚴重限制了以糠醛為基礎原料的聚合物工業應用。

一、成果簡介 針對我國控釋肥領域存在的成本偏高、控釋性較差、膜材難降解、工藝相對落后等問題，中國農業大學經過幾年攻關，首次采用國際先進的包膜工藝，研發出新型可降解高分子膜材料，自主開發出與膜材相配套的一整套包膜設備，建成了一條完整的生產線，研制出具有完全自主知識產權的新型包膜控釋肥料，實現500公斤/小時小型工業化生產，專家鑒定整體水平達到國際領先水平。生產過程能耗少，生成過程無“三廢”產生，產品無毒、無味。包膜生產線可以在現有的舊的設備上改造，設備

本發明提供了一種聚合物緩蝕劑及其制備方法，其制備方法是： 在容器中加入引發劑、催化劑與鹵代環氧丙烷于 0～25℃下混合反應 3～10 小時，再加入烷基吡啶，于 90～150℃下回流冷凝反應 2～6 小 時，得到本發明聚合物緩蝕劑；其中引發劑、催化劑、鹵代環氧丙烷 與烷基吡啶加入的質量比為 1～2：1～2：40～100：10～50。本發明 的緩蝕劑具有水溶性好、用量少、緩蝕效果好等特點。

量子材料科學中心韓偉課題組在二維磁性體系中展開工作并取得了重要進展，觀測到了二維反鐵磁體系中磁振子的長距離輸運。MnPS3晶體是一種層狀反鐵磁材料，利用機械剝離手段得到了二維的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制備了用于測量磁振子輸運的非局域器件，器件結構如圖A所示。器件左側Pt電極通過熱方法來注入磁振子，右側Pt電極探測在二維MnPS3中擴散傳輸的磁振子。在二維反鐵磁MnPS3中，實驗上觀測到了幾微米的磁振子擴散長度。并且從圖B中可以看出，隨著注入端和探測端距離的增加，探測到的非局域信號表現出e指數衰減的形式，跟一維漂移擴散模型的理論模型一致。在此基礎上，他們還系統研究了MnPS3厚度對磁振子弛豫性質的影響。隨著MnPS3厚度從40nm降低至8nm，磁振子弛豫長度由4μm減小到1μm（圖C），這可能是由較薄的MnPS3中較強的表面雜質散射效應導致的。 二維材料中的磁振子輸運實現為二維磁性材料在磁振子電子學的應用與發展奠定了基礎，也有望推動磁振子在量子尺度下的新穎量子物理性質研究。圖：二維反鐵磁體系中磁振子輸運研究。（A）二維反鐵磁MnPS3中的磁振子輸運測量結構示意圖。（B）自旋信號R_NL^*隨電極間距的依賴關系，與理論預言的e指數衰減吻合。（C）磁振子弛豫長度隨MnPS3厚度的依賴關系。

本發明公開了一種基于反蛋白石結構水凝膠的心肌細胞檢測方法及其應用，包括以下步驟：1)制備生物相容性的反蛋白石結構水凝膠；2)基于反蛋白石結構水凝膠心肌細胞的培養；3)心肌細胞的檢測；4)數據的分析。本發明中的反蛋白石結構色水凝膠具備良好的生物相容性，細胞在其表面生長保持高活性和表型，反蛋白石結構水凝膠不僅為心肌細胞的生長提供載體，更重要的是為心肌細胞收縮力和跳動頻率的檢測提供穩定的光學傳感信號，該檢測方法不需要復雜的檢測系統，具備直觀性、高靈敏行、高效、不受外界條件影響的優勢；該方法可應用于心臟藥物

項目介紹: 目前,我國生產的蒙脫石粘土礦物產品的五分之四用在鑄造、冶金球團、鉆井造漿、油脂脫色等應用領域，產品用途單一，結構單一不能系列化、產品科技含量低、產品附加值低。而高吸水性蒙脫石聚合物與之不同的是:它是更高一個層面──有機、無機交叉應用領域二者“結合”的產物, 它兼有二者的物化特性,不僅提高了產品的科技含量而且拓展了蒙脫石類產品的應用領域。此聚合物實質上基于蒙脫石層間K+、Na+、Ca2+、Mg2+等離子的交換性及層間的間距可擴張性,通過交聯劑實施有機母膠液對蒙脫石礦粉的穿插、交聯聚合,形成有機、無機互補性強的高吸水聚合物。1) 聚合物特性及性能：此聚合物有: ①高吸水,每克干聚合物(粒、粉)對自來水的吸水倍率可達55ml─300ml∕g ; ②吸水體有一定強度、不粘手; ③具有較好的持水、釋水特性, 吸水體在外力作用下只改變形態而不會放出水分,但在太陽底下涼曬會隨著空氣濕度變化放出或吸收水分; ③ 蒙脫石結構未遭到破壞仍保持其陽離子交換特性; ④ 聚合物干燥后再吸水仍保持原吸水能力,可反復使用之等性能；2) 聚合物的用途：此材料可用作: ① 農用節水保墑; ② 載體材料; ③干燥劑; ④油水分離材料; ⑤污泥固化材料; ⑥防滲堵漏材料; ⑦沙漠治理等材料。用途十分廣泛。

制備對可見光透過良好，而對紫外線和紅外線有優良的阻隔作用，并且價格低廉，易于加工的建筑用或車用太陽膜是非常有應用價值和實際意義的。現今市場上的太陽膜，一般是采用沉積或濺射的方法在聚合物薄膜或直接在玻璃上沉積制備的一層或多層金屬或金屬氧化物，主要利用金屬膜或金屬氧化物膜對紅外線進行吸收和反射。但由于這種方法所需設備復雜昂貴，而且填充的金屬及金屬氧化物的成本也不低廉，所以制備低成本且性能優良的太陽膜成為一種需求。本項目采用價廉易得的炭黑作為填充物，與聚合物復合制備太陽膜。炭黑作為一種典型的吸光物質，對紫外線和紅外線有很強的吸收特性，但炭黑易團聚，在聚合物基體中不易分散，造成薄膜不同區域可見光和紫外線及紅外線的透過率差異很大，另外炭黑粒子的分布不均，也會造成成膜性能差，薄膜韌性不能達到應用要求。本項目首先通過對炭黑進行改性，改善其在聚合物基體中的分散，并使改性炭黑粒子的尺寸遠小于可見光的波長，粒子和基體的折射率盡量匹配，從而減小粒子填充的體積份數。炭黑經過改性后，其填充的聚合物復合薄膜將具有較好的透明性，同時又能在一定程度保持對紫外線和紅外線的強吸收特性,使這種復合薄膜作為太陽膜使用成為一種可能。本項目詳細研究了改性炭黑在基體中的分散狀況，并對復合薄膜的光學特性進行了重點研究, 解決可見光透過率與紅外線阻隔這一對矛盾，從而制備符合太陽膜性能要求的新型復合薄膜。另外，制備復合薄膜的方法簡單，操作時無需復雜昂貴的設備，因此應用前景廣闊。

聚合物多孔材料在高技術領域有可觀的應用前景，如作為有機合成催化劑載體、生物組織工程支架等。通過高內相乳液模板法（HIPEs）制備的聚合物多孔材料具有孔徑和孔容積可調等優點，是極具工業價值的一種技術。但前人的工作都基于乳液經典理論：Bancroft規則即水包油型的乳液只能采用水溶性的乳化劑，油包水型的乳液只能采用油溶性的乳化劑，這嚴重限制了以高內相乳液為模板制成的聚合物多孔材料的直接應用，迫使其在使用前必須經由復雜的表面功能化；且傳統方法在制備穩定高內相乳液時，乳化劑占有機相5-70 wt%，大大增加了高內相乳液制備成本，并造成環境污染。本項目以一步法制備功能化聚合物多孔材料及降低HIPEs制備過程乳化劑用量為技術特點，以僅占有機相0.8 wt% 的水溶性乳化劑為穩定劑，獲得穩定的、水相體積分數達96.3vol% 的油包水型高內相乳液，并聚合得到功能化聚苯乙烯-二乙烯基苯基多孔材料。該多孔材料已成功地用作有機合成的微反應器和催化劑載體，避免了高毒性有機錫類催化劑的使用，為聚合物多孔材料在綠色化學工業中直接應用提供新的途徑。