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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(zhuǎn)化和存儲等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)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(zhì)的研究成果較少被報道。

隨著工業(yè)生產(chǎn)的加快以及人類生活品質(zhì)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(fù)合膜材料。通過仿生多孔膜材料與功能液體的協(xié)同物理化學(xué)設(shè)計，制備的仿生液體復(fù)合膜材料突破傳統(tǒng)固/液界面設(shè)計的限制，應(yīng)用全新的動態(tài)固/液/液界面設(shè)計制備液體復(fù)合膜材料，可用于污水處理和工業(yè)生產(chǎn)中的油/氣/水分離，較傳統(tǒng)商業(yè)膜在抗污節(jié)能，力學(xué)性能，耐用性和使用壽命等方面有顯著提高。

納微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)材料，通過二相或多相流的噴頭結(jié)構(gòu)元件膨脹和霧化，根據(jù)混合和相分離的變化，組裝納微顆粒結(jié)構(gòu)和形態(tài)。根據(jù)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(diào)節(jié)，可形成各種納微尺度和不同結(jié)構(gòu)組裝的顆粒材料。例如，根據(jù)多相流結(jié)構(gòu)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(shè)計給藥系統(tǒng)，形成芯囊型或相互包嵌的超微細(xì)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(shù)后粘連是有手術(shù)史以來國內(nèi)外亟待解決的重要醫(yī)學(xué)難題之一。在外科領(lǐng)域開展的手術(shù)中，絕大多數(shù)都涉及到防止組織之間粘連的問題。術(shù)后粘連可以引起嚴(yán)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(shù)后引起喉返神經(jīng)損傷以及因盆腔組織粘連而導(dǎo)致的女性不育癥。90%的患者在術(shù)后均有不同程度的粘連產(chǎn)生，60%的患者需要采取一定的防粘連措施。 目前防止術(shù)后粘連國際上采用較多的是“短期屏障"法，即術(shù)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(rèn)可。現(xiàn)有的美國 FDA 批準(zhǔn)的術(shù)后防粘連產(chǎn)品有三種。本課題組設(shè)計和研制了一種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)特性可以將手術(shù)創(chuàng)面和周圍組織有效隔離開，有效地保護(hù)好手術(shù)創(chuàng)面。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 該術(shù)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(xué)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(yīng)器 --→成膜 → 后處理 → 干燥 → 成品膜 → 包裝 → 滅菌 ↑ 改性多糖大分子 技術(shù)水平及專利與獲獎情況： 該新型術(shù)后防粘連膜獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計代表了當(dāng)今該領(lǐng)域國際先進(jìn)水 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 不管是傳統(tǒng)的腹腔、心血管、椎板外科手術(shù)，還是新興的微創(chuàng)手術(shù)，均會存在不同程度的粘連現(xiàn)象。現(xiàn)階段歐美已經(jīng)形成了一個龐大的防粘連材料市場，據(jù)統(tǒng)計，在美國每年用于治療腹腔、盆腔粘連的費用高達(dá)約 12 億美元。美國在 2000 年有 750 萬例出現(xiàn)術(shù)后粘連，預(yù)計到 2006 年將增加到 2000 萬。雖然美國 FDA 已批準(zhǔn)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(shù)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(shù)產(chǎn)業(yè)。 應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)療器械、生物材料制品、組織工程制品 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）：原材料均為國產(chǎn)，價格低廉。所需設(shè)備為常用設(shè)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(chǎn)車間 150 平方米。投資規(guī)模依生產(chǎn)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(zhì)量組成：催化劑為 5-30％，碳材料為 40-80％，粘結(jié)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(fù)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(dǎo)炭黑、碳纖維、石墨烯、超導(dǎo)炭黑、科琴黑、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩一種或兩種。粘結(jié)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(jìn)氧的還原，降低充電過電位，在鋰空氣電池中表現(xiàn)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(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。專利號：201310524508.7 

汽車車身復(fù)合材料主要以經(jīng)編結(jié)構(gòu)復(fù)合材料為主，將剛性紗線成圈技術(shù)、針織結(jié)構(gòu)增強(qiáng)設(shè)計和異型結(jié)構(gòu)織造技術(shù)三者相結(jié)合，生產(chǎn)質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的相關(guān)產(chǎn)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(jīng)編復(fù)合材料和異型結(jié)構(gòu)經(jīng)編復(fù)合材料。 關(guān)鍵技術(shù) ① 多軸向經(jīng)編復(fù)合材料的定義 軸向織物是由帶有緯紗襯入系統(tǒng)的織機(jī)生產(chǎn)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(jié)構(gòu)。多軸向經(jīng)編復(fù)合材料指在經(jīng)編結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的軸向織物。 ② 多軸向經(jīng)編織物特點 需求量大、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低（卡爾邁耶的 Malimo Multiaxial 型多軸向經(jīng)編機(jī)最高機(jī)速可達(dá) 1400r/min，相應(yīng)產(chǎn)量可達(dá) 240m/h）原料適應(yīng)性好，力學(xué)性能優(yōu)異 ③ 多軸向經(jīng)編復(fù)合材料結(jié)構(gòu)特點 較好力學(xué)性能：由于經(jīng)編多軸向織物纖維平行且伸直排列，所以纖維強(qiáng)度與剛度在復(fù)合材料中可以充分發(fā)揮。機(jī)織物的經(jīng)緯紗線呈波浪形，其力學(xué)性能貢獻(xiàn)只有 50%左右。如在平紋布中碳纖維拉伸強(qiáng)度僅為 1100N/mm2，而同樣材料在雙軸向經(jīng)編織物中拉伸強(qiáng)度為 2200N/mm2。 降低應(yīng)力集中，提高材料性能：在普通機(jī)織復(fù)合材料中，當(dāng)材料受拉伸載荷時，其應(yīng)力轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)力，在纖維還未斷裂時，反復(fù)的剪應(yīng)力作用也使復(fù)合材料界面被破壞，導(dǎo)致復(fù)合材料強(qiáng)度損失。 知識產(chǎn)權(quán)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(chǎn)階段 投資期望及應(yīng)用情況 多軸向經(jīng)編復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用，經(jīng)編復(fù)合材料可用于制造車輛殼體、發(fā)動機(jī)引擎蓋、保險杠等

剪切增稠材料（剪切增稠液/STF、剪切增稠膠/STG）在平衡狀態(tài)下，表現(xiàn)為分散膠體形式，而在高速剪切力作用時，其粘度急劇增加，表現(xiàn)出固體行為。利用這種特性，將其浸滲高性能纖維或與彈性體泡沫基體材料復(fù)合，可制備得到具有不同防護(hù)功能的輕質(zhì)柔性防護(hù)材料。該系列防護(hù)材料具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、高模、耐沖擊等性能；可廣泛用于交通工具、體育用品、軍事、安全防護(hù)等領(lǐng)域。 關(guān)鍵技術(shù) （1）創(chuàng)新要點 材料在常態(tài)下保持松弛的狀態(tài)，柔軟而具有彈性，一旦遭到劇烈撞擊或擠壓的時候，分子間立刻相互鎖定，迅速收緊變硬從而消化外力，形成一層防護(hù)層，當(dāng)外力消失后，材料會回復(fù)到它最初的松弛軟彈狀態(tài)。它可以在納米秒時內(nèi)在不同的沖擊情況作出不同的反應(yīng)。 （2）產(chǎn)品性能 知識產(chǎn)權(quán)及項目獲獎情況 （1）一種輕型柔質(zhì)液態(tài)性防刺材料及其制備方法 ZL2011 1 0079852.0 （2）一種多元分散相阻燃型剪切增稠液體及其制備方法與應(yīng)用 ZL201110093256.8 項目成熟度 成熟度 5 級 投資期望及應(yīng)用情況 可廣泛用于交通工具、體育用品、軍事、安全防護(hù)等領(lǐng)域。 

項目以開發(fā)具有負(fù)泊松比效應(yīng)針織結(jié)構(gòu)材料制備關(guān)鍵技術(shù)與性能研究為目標(biāo)，通過對裝備技術(shù)和工藝技術(shù)系統(tǒng)研究，攻克負(fù)泊松比針織結(jié)構(gòu)材料成形技術(shù)難點，拓寬負(fù)泊松比效應(yīng)針織結(jié)構(gòu)產(chǎn)品范圍，實現(xiàn)負(fù)泊松比效應(yīng)針織結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計和生產(chǎn)，擴(kuò)大負(fù)泊松比效應(yīng)針織結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范圍并實施產(chǎn)業(yè)化。 關(guān)鍵技術(shù) (1) 以針織結(jié)構(gòu)成形技術(shù)為核心，對其成形原理進(jìn)行系統(tǒng)研究，為負(fù)泊松比針織結(jié)構(gòu)裝備研制和產(chǎn)品開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)； (2)研究具有電子梳櫛橫移、電子針床移動、電子送經(jīng)和牽拉功能的成形裝備集成控制系統(tǒng)，設(shè)計負(fù)泊松比針織結(jié)構(gòu)成形裝備； (3) 系統(tǒng)研究負(fù)泊松比針織結(jié)構(gòu)成形產(chǎn)品性能與其應(yīng)用領(lǐng)域，并以三維經(jīng)編間隔結(jié)構(gòu)增強(qiáng)曲面復(fù)合材料為研究對象，以開發(fā)形成具有不同性能的負(fù)泊松比針織結(jié)構(gòu)材料。 知識產(chǎn)權(quán)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(chǎn)階段 投資期望及應(yīng)用情況 (1)負(fù)泊松比效應(yīng)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(xiàn)出很多優(yōu)越性，是制備軍用頭盔等復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)防彈裝甲的理想增強(qiáng)材料； (2)輕質(zhì)高強(qiáng)的負(fù)泊松比經(jīng)編間隔結(jié)構(gòu)曲面復(fù)合材料在抗彈道侵徹方面具有其他紡織結(jié)構(gòu)復(fù)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(chǎn)業(yè)化的潛力；. 

江南大學(xué)教育部針織技術(shù)工程研究中心致力于針織結(jié)構(gòu)醫(yī)用修補(bǔ)材料的研究與開發(fā)，經(jīng)過長期的研發(fā)，開發(fā)成果顯著。以產(chǎn)業(yè)化、市場化為主導(dǎo)方向，對針織醫(yī)用疝修補(bǔ)網(wǎng)片生物相容性原料的選用與編織性能、網(wǎng)片結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行研究，實現(xiàn)了高品質(zhì)、高效率、低成本的醫(yī)用修補(bǔ)材料的生產(chǎn)。技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品性能或創(chuàng)新要點等。 2 關(guān)鍵技術(shù) (1)通過組織結(jié)構(gòu)和織造工藝設(shè)計，盡可能減小織物剛性，增加輪廓適應(yīng)性和表面粗糙度，研究開發(fā)剛性材料的柔性編織技術(shù)； (2)通過經(jīng)編網(wǎng)眼原料和組織選擇，調(diào)整單絲之間的尺寸大小、分布狀態(tài)以及網(wǎng)孔大小，實現(xiàn)醫(yī)用修補(bǔ)網(wǎng)片輕量化； (3)通過修補(bǔ)網(wǎng)片定形設(shè)備研究，開發(fā)修補(bǔ)網(wǎng)片定形及消毒技術(shù)。 知識產(chǎn)權(quán)及項目獲獎情況 發(fā)表專利 3 項，學(xué)術(shù)論文 4 篇。 項目成熟度 批量生產(chǎn)階段 投資期望及應(yīng)用情況 (1)本項目研發(fā)的針織結(jié)構(gòu)醫(yī)用修補(bǔ)材料具有一定的彈性，其最佳的彈性指標(biāo)是與修補(bǔ)組織的彈性接近，在 16N/cm2 壓力下，輕量型修補(bǔ)網(wǎng)片的彈性為 20～35%，重量型修補(bǔ)網(wǎng)片的彈性為 4～6％； (2)本項目研發(fā)的針織結(jié)構(gòu)醫(yī)用修補(bǔ)材料水洗尺寸變化率小于 3％，具有良好的結(jié)構(gòu)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(chǎn)，以推廣至強(qiáng)生等大型企業(yè)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益