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目前，低碳生活、節能社會是能源開發和材料研究的主旋律和重點，所以研究制造低碳材料是熱點中的熱點；而同時又是可再生、可降解的材料的聚乳酸、淀粉等生物材料，是當今研究的重要方向。聚乳酸、淀粉等生物材料都是從植物等非石油基能源開發而來，因此本項目所研究范圍屬于國家大力支持的綠色可降解材料領域，應用范圍相當廣，可替代現有的石油基、石油基復合物等污染環境、破壞生態的材料，是造福人類的潛在綠色材料。本研究以PBS、PLA、植物纖維或淀粉、增韌劑為主要原料用HAKKE制備PBS、PLA基復合材料。由于PLA的脆性和耐熱性差，提高PLA的耐熱性和韌性是本研究的關鍵。通過加入植物纖維等填料，并對其進行改性處理，可大大改善復合材料的耐熱性能；而在PLA/淀粉復合材料中加入某些特定的增韌增強材料，可大大提高PLA復合材料的韌性，達到可日常生活所用的標準。同時，得到PLA復合材料是生物可降解材料，對環境無任何污染。

本技術以糠醛、氫氣為主要原料，采用常壓氣相法工藝，在固定床反應器中，由糠醛催 化加氫合成2-甲基呋喃。同現有工藝相比，本技術具有設備投資小，催化劑活性高，操作能耗 低，產品收率高等優點，最終產品2-甲基呋喃的純度≥99.5%，具有很強的競爭優勢。 對于年產3000噸2-甲基呋喃設備投資約600萬元。主要設備包括：固定床反應器、氫氣壓 縮機、汽化器、貯罐、產品精餾塔等。

本成果聚焦于可再生木本植物油脂的生物-化學組合合成技術，合成了基于油脂的新型聚氨酯系列產品，并結合分子結構設計-性能調控構建了多功能、高性能且穩定的生物油脂基聚氨酯及其復合材料，為獲得綜合性能優良的新型生物基聚氨酯材料提供理論依據和技術支持。

項目研究內容： 目前我國木材膠粘劑 95%以上為三醛膠。 三醛膠在制 膠過程以及膠粘劑的使用中都不斷有甲醛釋放，因此對產業工人，對膠粘 劑使用者，對環境都有嚴重污染。而利用淀粉開發的膠粘劑，主要原料為 玉米淀粉，但所制膠種吸水性強，不適合作為木材膠粘劑。本項技術采用 獨創的生物質快速液化法， 在常壓溫和的條件下將黃化早米及稻桿、 麥桿、 玉米淀粉、木薯淀粉等轉化為高活性生物多元醇。進而利用生物多元醇與

結構材料輕量化是目前國民經濟、國家重大需求的重大挑戰，材料結構功能一體是新材料的重要發展方向。 輕質高強泡沫鋁合金復合夾芯板以超輕質的泡沫鋁合金為芯層，與鋁合金面板實現冶金結合，具有比重小，高剛度，高阻尼減振，高能量吸收的特點，同時實現與阻燃、電磁屏蔽功能兼容性，在先進交通、航空航天領域具有廣泛的應用前景。通過可調控的芯層泡沫鋁合金孔結構，復合夾芯板的實現了同等質量鋼板6倍的高剛度，同時比重僅與水接近，該成果已經應用于我國重要裝備制造。

近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊通過深入解析生物質微觀結構，提出了一種利用生物質天然納米結構的全新的生物質表面納米化策略，基于這種策略構筑了一種可持續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，并使其互相交聯從而構筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。運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強度，且超越了實木材和傳統人造板。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，可以克服大塊實木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質材料的應用范圍。另外，其還表現出優異的阻燃性性和防水性。在這種高性能人造木材中，微米級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合在一起，微米級的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網絡緊密地結合一起形成高強度的致密結構，而無需添加任何粘結劑。這種結構特征帶來了高達170 MPa的各向同性抗彎強度和約10 GPa的彎曲模量，遠超天然實木的力學強度。此外，新型人造木材還顯示出優異的斷裂韌性，極限抗壓強度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩定性以及優于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結劑，還具有遠超樹脂基材料和傳統塑料的力學性能，因此具有非常廣泛的應用前景。 此外，這種由納米纖維構成的網絡也為制備木基納米復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絡當中，可以獲得導電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續的三維網絡，因此其具有比傳統聚合物/碳納米管復合材料更好的導電網絡和更高電導率。基于這種智能人造木材的高導電性，它可以實現傳感、自發熱以及電磁屏蔽等多種應用。這種智能人造木材表現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準的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節五號電池的電壓）實現自發熱，可在5分鐘內升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發熱木材可有效地確保自加熱設備的安全性，同時減少能耗。 這項研究提出了一種生物質顆粒表面納米化方法和策略，可用于構筑全生物質，不含任何粘結劑，具有優異的力學性能，可復合的新型人造木材。同時，這種全新的生物質表面納米化策略也可以擴展到其他生物質（例如，樹葉、稻草和秸稈等），并可以實現多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質的可持續結構材料，將進一步推動人造板行業向綠色、環保和低碳方向發展。

項目成果/簡介:近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊通過深入解析生物質微觀結構，提出了一種利用生物質天然納米結構的全新的生物質表面納米化策略，基于這種策略構筑了一種可持續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，并使其互相交聯從而構筑無需任何粘合劑的高性能人造木材。運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強度，且超越了實木材和傳統人造板。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，可以克服大塊實木材料的稀缺性，大大拓寬了這類木質材料的應用范圍。另外，其還表現出優異的阻燃性性和防水性。在這種高性能人造木材中，微米級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合在一起，微米級的木屑顆粒也被這些互相纏繞的納米纖維網絡緊密地結合一起形成高強度的致密結構，而無需添加任何粘結劑。這種結構特征帶來了高達170 MPa的各向同性抗彎強度和約10 GPa的彎曲模量，遠超天然實木的力學強度。此外，新型人造木材還顯示出優異的斷裂韌性，極限抗壓強度，硬度，抗沖擊性，尺寸穩定性以及優于天然木材的阻燃性。作為一種全生物基的環保材料，新型人造木材不僅不含任何粘結劑，還具有遠超樹脂基材料和傳統塑料的力學性能，因此具有非常廣泛的應用前景。 此外，這種由納米纖維構成的網絡也為制備木基納米復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絡當中，可以獲得導電智能人造木材，因碳納米管能夠在其中形成連續的三維網絡，因此其具有比傳統聚合物/碳納米管復合材料更好的導電網絡和更高電導率。基于這種智能人造木材的高導電性，它可以實現傳感、自發熱以及電磁屏蔽等多種應用。這種智能人造木材表現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準的要求。這種智能人造木材還可以在1.75 V低電壓下（約等于兩節五號電池的電壓）實現自發熱，可在5分鐘內升至60攝氏度，這種在低電壓下即可自發熱木材可有效地確保自加熱設備的安全性，同時減少能耗。 這項研究提出了一種生物質顆粒表面納米化方法和策略，可用于構筑全生物質，不含任何粘結劑，具有優異的力學性能，可復合的新型人造木材。同時，這種全新的生物質表面納米化策略也可以擴展到其他生物質（例如，樹葉、稻草和秸稈等），并可以實現多功能化，有望用于制造一系列綠色全生物質的可持續結構材料，將進一步推動人造板行業向綠色、環保和低碳方向發展。

采用大石化乙烯產品鏈合成乙二醇的一種副產物二甘醇為原料，通過采用發明的高效催化劑體系聚對二氧環己酮(PPDO)具有優良的生物相容性和生物降解性，同時又具有很高的強度和良好的韌性。本成果研究開發的PPDO不僅可應用于可生物降解手術縫合線等醫用領域，而且可以用于其他一次性使用的塑料制品領域，特別是采用納米復合技術來制備新型的PPDO/ 納米復合材料，具有較高的熔體強度，容易吹塑成型，并且其膜制品具有較好的氣體阻隔性，可用于不同領域的一次性塑料制品。對于回收回來的廢棄PPDO產品，可以在簡單的條件下回收其聚合單體，回收率高達93-99%，并且回收的單體又可用于PPDO的聚合，可實現反復循環利用；對于不宜回收的應用領域，PPDO又可完全生物降解。因此，PPDO是高分子家族中少有的既具有可完全生物降解性，又易于回收為單體的高分子品種，是一類真正的“綠色高分子材料”。本成果采用新的聚合方式和途徑獲得高分子量的 PPDO，使 PPDO 的成本成為目前完全生物降解聚合物中最具競爭力的品種之一。 PPDO塑料廢棄物的PDO單體回收率：≥93%，并且可以完全用于合成PPDO。 PPDO塑料制品的性能: 拉伸強度：30~60MPa，斷裂伸長率：300~600%，可完全生物降解。 PPDO塑料廢棄物的PDO單體回收率：≥93%，并且可以完全用于合成PPDO。 產品可應用于生物醫用領域(手術縫合線、固定材料、藥物緩釋材料等)、一次性使用塑料產品（如垃圾袋、購物袋、快餐具等）。由于該產品易于回收單體和重復聚合利用，并且成本與普通塑料相當,因此PPDO的制品可望取代現有的一次性使用的既不能生物降解又不易回收單體進行反復利用的領域塑料產品，是目前具有市場競爭力的環境友好一次性使用塑料產品，可創造巨大的經濟與社會效益。

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。

衛星在軌運行和返回過程中需經歷極端高低溫環境，構件尺寸的穩定是保證衛星在軌高精度、返回高安全、任務高可靠的關鍵。針對衛星搭載的某寬帶微波載荷與衛星本體材料之間熱膨脹系數不匹配極易導致的載荷在軌及返回過程中載荷接收精度不穩定、信息傳輸不連續等問題。我校陳駿教授團隊以原創的負熱膨脹技術研發了具有輕質、熱膨脹系數低、力學性能優異、尺寸穩定性好的高性能低膨脹鋁基復合材料，并研制了系列關鍵連接內置件、環件等高性能低膨脹構件，首次將負熱膨脹技術應用到我國的衛星上，填補了高性能低膨脹金屬構件在工程應用領域的空白。該技術使得某寬帶微波載荷與衛星本體之間熱膨脹匹配性增強、界面應力大幅度減小，保證了衛星在軌與返回過程中信號高精度傳輸與接收，助力衛星成功返回。 圖1 實踐十九號衛星成功返回（圖片來源國家航天局） 圖2 高性能低膨脹鋁基復合材料及構件應用于全球首顆可重復使用返回式技術試驗衛星（圖片來源央視新聞頻道）