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項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)通過深入解析生物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)，提出了一種利用生物質(zhì)天然納米結(jié)構(gòu)的全新的生物質(zhì)表面納米化策略，基于這種策略構(gòu)筑了一種可持續(xù)新型各向同性仿生木材（“RGI-wood”）。該策略巧妙地利用了木屑等生物質(zhì)中天然的纖維素納米纖維，將其暴露在木屑顆粒表面，并使其互相交聯(lián)從而構(gòu)筑無(wú)需任何粘合劑的高性能人造木材。運(yùn)用這種策略所制備的人造木材在各方向上具有相同的力學(xué)強(qiáng)度，且超越了實(shí)木材和傳統(tǒng)人造板。這種新型人造木材自下而上的制備方式使其在尺寸上將不受限制，可以克服大塊實(shí)木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質(zhì)材料的應(yīng)用范圍。另外，其還表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性性和防水性。在這種高性能人造木材中，微米級(jí)木屑顆粒的暴露著大量的納米尺度的纖維素纖維，這些納米纖維通過離子鍵、氫鍵、范德華力以及物理糾纏等相互作用結(jié)合在一起，微米級(jí)的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網(wǎng)絡(luò)緊密地結(jié)合一起形成高強(qiáng)度的致密結(jié)構(gòu)，而無(wú)需添加任何粘結(jié)劑。這種結(jié)構(gòu)特征帶來了高達(dá)170 MPa的各向同性抗彎強(qiáng)度和約10 GPa的彎曲模量，遠(yuǎn)超天然實(shí)木的力學(xué)強(qiáng)度。此外，新型人造木材還顯示出優(yōu)異的斷裂韌性，極限抗壓強(qiáng)度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩(wěn)定性以及優(yōu)于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環(huán)保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結(jié)劑，還具有遠(yuǎn)超樹脂基材料和傳統(tǒng)塑料的力學(xué)性能，因此具有非常廣泛的應(yīng)用前景。 此外，這種由納米纖維構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)也為制備木基納米復(fù)合材料提供了一種新途徑。通過將碳納米管（CNT）摻入木屑顆粒間的納米網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，可以獲得導(dǎo)電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續(xù)的三維網(wǎng)絡(luò)，因此其具有比傳統(tǒng)聚合物/碳納米管復(fù)合材料更好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和更高電導(dǎo)率。基于這種智能人造木材的高導(dǎo)電性，它可以實(shí)現(xiàn)傳感、自發(fā)熱以及電磁屏蔽等多種應(yīng)用。這種智能人造木材表現(xiàn)出了出色的電磁屏蔽性能（X波段超過90 dB），可以滿足精密電子儀器屏蔽標(biāo)準(zhǔn)的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節(jié)五號(hào)電池的電壓）實(shí)現(xiàn)自發(fā)熱，可在5分鐘內(nèi)升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發(fā)熱木材可有效地確保自加熱設(shè)備的安全性，同時(shí)減少能耗。 這項(xiàng)研究提出了一種生物質(zhì)顆粒表面納米化方法和策略，可用于構(gòu)筑全生物質(zhì)，不含任何粘結(jié)劑，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可復(fù)合的新型人造木材。同時(shí)，這種全新的生物質(zhì)表面納米化策略也可以擴(kuò)展到其他生物質(zhì)（例如，樹葉、稻草和秸稈等），并可以實(shí)現(xiàn)多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質(zhì)的可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料，將進(jìn)一步推動(dòng)人造板行業(yè)向綠色、環(huán)保和低碳方向發(fā)展。

研發(fā)階段/n仿生型膜通過在普通的白色薄膜中添加轉(zhuǎn)光劑，使陽(yáng)光中對(duì)作物無(wú)用的紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)作物生長(zhǎng)有利的藍(lán)紫光（430nm-480nm）及紅光（630nm-680nm），從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)速度的提高和產(chǎn)量的增加。由于仿生型膜能將陽(yáng)光中的能量較高的紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰肯鄬?duì)較低的藍(lán)紫光，因此，用仿生型膜包裝水果、蔬菜等綠色食品，可起到保護(hù)水果、蔬菜的功效。在甜玉米、黃瓜、轉(zhuǎn)基因番茄、棉花營(yíng)養(yǎng)體上進(jìn)行田間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，均提高了苗期生長(zhǎng)速度，作物開花結(jié)果提前3-15天左右，作物產(chǎn)量提高5-10%左右；在番茄、甜玉米、黃

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)成功研制出一種新型納米纖維素仿生結(jié)構(gòu)材料（英文簡(jiǎn)稱CNFP），相關(guān)論文發(fā)表在國(guó)際期刊《科學(xué)·進(jìn)展》上。這種新材料輕、強(qiáng)、韌、尺寸穩(wěn)定，綜合性能突出，將在輕量化抗沖擊防護(hù)和緩沖材料、空間材料、精密儀器結(jié)構(gòu)件等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。據(jù)介紹，這種天然納米纖維素高性能結(jié)構(gòu)材料的密度非常低，僅為鋼的1/6、鋁合金的一半，其單位密度下強(qiáng)度、單位密度下韌性均超過傳統(tǒng)合金材料、陶瓷和工程塑料，有望替代現(xiàn)有的工程塑料。同時(shí)，該材料還具有極高尺度穩(wěn)定性，熱膨脹系數(shù)極低，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)合金材料和工程塑料，即使在受到劇烈熱沖擊條件下，力學(xué)性能與尺寸依然高度穩(wěn)定。此外，該材料還具有極高的抗沖擊性能、高損傷容限以及能量吸收性能。

利用微針技術(shù)遞送藥物至局部組織，是一種微創(chuàng)、無(wú)痛、便利的治療新模式，隨著微針設(shè)計(jì)與構(gòu)建的發(fā)展與創(chuàng)新，其中負(fù)載內(nèi)容物逐漸豐富，從單一的藥物到具有功能的亞單位和亞結(jié)構(gòu)，再到多種多樣的生物活體。目前現(xiàn)有的研發(fā)較為熱門的遞送藥物微針有實(shí)心微針、空心微針、包衣微針，但大部分都存在如下問題：1、斷針等安全性問題；2、給藥不準(zhǔn)確，無(wú)法準(zhǔn)確做到劑量的精準(zhǔn)控制；3、暴露的微孔道有感染風(fēng)險(xiǎn)；4、需要操作者有一定的醫(yī)學(xué)背景。 大多數(shù)微針貼片的基底層附著在皮膚上，可能會(huì)被汗水或環(huán)境液體浸濕而增加感染風(fēng)險(xiǎn)，并且在刮擦過程中容易導(dǎo)致微針脫落。而且常規(guī)微針貼片無(wú)法自發(fā)完成數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)（需要信息反復(fù)利用電子設(shè)備存儲(chǔ)和讀取），難以提高工作效率，并可能導(dǎo)致信息誤差，誤導(dǎo)醫(yī)患。因此，開發(fā)具備高效藥物遞送和便于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與訪問的新策略具有重要意義。 本成果研發(fā)了一種仿生智能微針平臺(tái)（MILD），獨(dú)有的仿生蘑菇形態(tài)針頭可實(shí)現(xiàn)針尖簡(jiǎn)易分離、注射點(diǎn)長(zhǎng)效標(biāo)記、藥物輕便遞送以及藥物智能響應(yīng)。利用該平臺(tái)，本團(tuán)隊(duì)以新冠疫苗為例，已完成動(dòng)物試驗(yàn)階段，取得了理想的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，科研成果已在ACS Nano發(fā)表，學(xué)術(shù)媒體廣泛報(bào)道。 疫苗接種效果與皮下注射相當(dāng)，抗體濃度≥50AU/ml，標(biāo)記時(shí)間≥28天。

本發(fā)明公開了一種兩棲仿生龜機(jī)器人，它具有四條相同結(jié)構(gòu)的腿模塊單元，十六個(gè)獨(dú)立可控關(guān)節(jié)通過冗余驅(qū)動(dòng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)陸地及水中運(yùn)動(dòng)，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。陸地運(yùn)動(dòng)步態(tài)以髖關(guān)節(jié)、俯仰關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)冗余；水下運(yùn)動(dòng)步態(tài)則以髖關(guān)節(jié)、俯仰關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)冗余。機(jī)器人還配備浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠自由控制整機(jī)在水中的上浮下潛。機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)放置在機(jī)身密封艙內(nèi)進(jìn)行保護(hù)，關(guān)鍵部件的防水密封則采用浸油密封與接縫處涂抹密封膠的方法。本發(fā)明具有運(yùn)動(dòng)形式豐富，承載能力強(qiáng)、關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)角度大，機(jī)

本發(fā)明提供了一種多用途仿生螃蟹機(jī)器人，包括頂部模塊、底板模塊、腿部模塊、右側(cè)鉗模塊、左側(cè)鉗模塊、雙目視覺模塊，通過上述模塊的組合設(shè)計(jì)，組成一套仿生螃蟹式的具有多用途的機(jī)器人，特點(diǎn)在于頂部模塊能完成頂部重物的適應(yīng)性角度頂起，且能進(jìn)行圓周方向的鋸切；腿部模塊能適應(yīng)較多的地形，實(shí)現(xiàn)全方位行走；右側(cè)鉗與左側(cè)鉗的單獨(dú)或配合，能完成多種任務(wù)，滿足一些特殊需要的場(chǎng)合的要求；雙目視覺模塊能夠單獨(dú)或協(xié)作的完成對(duì)周圍全方位的觀察，指導(dǎo)機(jī)器人的使用作業(yè)情況；采用液壓作為動(dòng)力，動(dòng)力強(qiáng)勁，簡(jiǎn)單可靠。

研究團(tuán)隊(duì)打破傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組織損傷修復(fù)的固定治療模式，發(fā)展了一種仿生多尺度結(jié)構(gòu)可拉伸螺旋纖維支架，并成功用于無(wú)固定模式下運(yùn)動(dòng)組織動(dòng)態(tài)修復(fù)。

根據(jù)骨組織工程模型，設(shè)計(jì)和優(yōu)化骨支架結(jié)構(gòu)，提高骨在支架內(nèi)的長(zhǎng)入效果，加快骨支架的結(jié)合速度；根據(jù)數(shù)學(xué)模型優(yōu)化骨支架結(jié)構(gòu)，減少骨支架對(duì)骨內(nèi)力學(xué)環(huán)境干擾，提高骨和支架的結(jié)合壽命，解決或延遲骨支架松動(dòng)問題。

本發(fā)明涉及生物支架材料的制備及蠶絲蛋白的加工利用領(lǐng)域，特別涉及一種組織工程用絲素/海藻酸鈉復(fù)合納米纖維支架材料的制備方法。本發(fā)明的基本步驟是將脫膠后的纖維狀絲素溶解在濃度為9mol/L的LiBr溶液中，控制溫度37℃，時(shí)間6h，溶解后經(jīng)過濾、透析、風(fēng)干濃縮后獲得不同重量濃度的絲素蛋白溶液，將500mg海藻酸鈉溶于100ml去離子水中，60℃水浴中溶解1h，再磁力攪拌溶解1h，制成0.5%（w/v）的海藻酸鈉溶液等，本發(fā)明采用熱致相分離法制備絲素/海藻酸鈉復(fù)合納米纖維支架材料，制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需其他復(fù)雜設(shè)備，條件易控制，成本低廉，可進(jìn)行規(guī)模化批量生產(chǎn)。