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本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種面向多種微觀結(jié)構(gòu) 的材料結(jié)構(gòu)一體化構(gòu)建方法，針對傳統(tǒng)變密度法得到的連續(xù)變化的材 料分布以及單元密度，基于后處理機制對材料區(qū)域進(jìn)行劃分與單元密 度分組，實現(xiàn)對宏觀結(jié)構(gòu)內(nèi)具有不同材料屬性的區(qū)域進(jìn)行定義與劃分， 實現(xiàn)對宏觀結(jié)構(gòu)內(nèi)的多種微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義;其次基于參數(shù)化水平集 拓?fù)鋬?yōu)化方法與均勻化理論建立材料結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計模型，即針對定 義的多種微觀結(jié)構(gòu)與宏觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體化設(shè)計，實現(xiàn)宏觀結(jié)構(gòu)與多種 微觀結(jié)構(gòu)并行化設(shè)計，在給定約束條件下，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的性能達(dá)到 最優(yōu)。

本發(fā)明公開了一種基于化學(xué)和物理交聯(lián)的雙網(wǎng)絡(luò)纖維素凝膠系材料，該材料包括水凝膠、氣凝膠和 生物塑料。在纖維素溶液中加入定量的交聯(lián)劑并攪拌后先形成部分化學(xué)交聯(lián)的纖維素凝膠，然后將該凝 膠置于纖維素的非溶劑中進(jìn)行物理交聯(lián)，經(jīng)過水洗后得到雙網(wǎng)絡(luò)纖維素水凝膠。由雙網(wǎng)絡(luò)纖維素水凝膠 干燥制備雙網(wǎng)絡(luò)纖維素氣凝膠;將雙網(wǎng)絡(luò)纖維素氣凝膠在 150?oC 以上熱處理后得到碳?xì)饽z;將雙網(wǎng) 絡(luò)纖維素水凝膠或氣凝膠熱壓制備雙網(wǎng)絡(luò)纖維素生物塑料。本發(fā)明制備的雙網(wǎng)絡(luò)纖維素材料具有優(yōu)良的 力學(xué)性能、高的比表面

本發(fā)明提供了一種一維納米復(fù)合金屬氧化物氣敏材料及其制備方法。本發(fā)明將氯化鋅溶液、氯化錫溶液混合后與氫氧化鈉溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，通過加入無水乙醇、表面活性劑和控制反應(yīng)條件而制備一維納米氧化鋅氧化錫復(fù)合材料。該制備方法與現(xiàn)有的一維納米金屬氧化物材料的制備方法相比，具有成本低，操作簡單，低能耗等優(yōu)點。制備的納米復(fù)合材料對甲烷、一氧化碳、二氧化氮等氣體具有氣體敏感度，是一種良好的氣敏材料。

氧化石墨烯具有獨特的二維結(jié)構(gòu)、豐富的表面官能團(tuán)及 P 型半導(dǎo)體性質(zhì)。通 過氧化石墨烯與 ZnO 納米片及 SnO2 納米纖維進(jìn)行復(fù)合，大幅度提升了其對丙酮、 甲醛等特異性氣體檢測。其敏感性能的提升歸因于氧化石墨烯和半導(dǎo)體材料二者 的協(xié)同效應(yīng)。相關(guān)研究解決了現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體氣體傳感器檢測限和選擇性較 低的問題。

成果簡介： 該吸附材料以有機農(nóng)業(yè)固廢花生殼和給水廠污泥作為原料，制備出兼具高效吸附水中有機污染物和磷的新型復(fù)合吸附材料，既有改性生物炭的吸附作用，又具有聚合氯化鋁污泥的除磷能力，特別是對含染料廢水及污水深度除磷有良好的去除效果，原料來源廣泛，制備成本低廉，達(dá)到以廢治廢的目的，高效、環(huán)保、低成本，開拓了花生殼和給水污泥資源化利用的新途徑。

氫能源是高效的綠色能源，如何低廉高效的大規(guī)模生產(chǎn)是制約其應(yīng)用的一個關(guān)鍵因素。近年來，電解水制氫受到學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注，尋找廉價高效的非鉑電催化劑成為時下研究熱點。本項目分別采用輻射法及水熱法制備了鉬硫化物/碳納米復(fù)合材料, 其催化析氫性能優(yōu)于商用Pt/C（20%Pt）催化劑，而且具有良好的催化穩(wěn)定性, 適合大規(guī)模制備。應(yīng)用范圍 本項目實現(xiàn)了低成本電催化析氫催化劑鉬硫化物/碳納米復(fù)合材料的制備，可取代貴金屬Pt/C催化劑，應(yīng)用于電催化析氫領(lǐng)域。研究成果可直接用于電解水制氫、氫燃料電池及相關(guān)電動設(shè)備。

本發(fā)明公開了一種具有非對稱結(jié)構(gòu)的殼聚糖基仿生膜材料的制備方法，步驟包括：將殼聚糖分散于醋酸水溶液中，待完全溶解后，加入無水甲醇和乙酸酐反應(yīng)，之后離心去除沉淀物；在攪拌條件下滴入堿性凝固液，過濾得到殼聚糖微凝膠；將上述微凝膠加入丙三醇水溶液中，注入模具，靜置瀝干水分，一部分凍干得到殼聚糖基多孔海綿材料，另一部分烘干得到殼聚糖基致密膜材料；將兩者用生物膠粘合，得到具有非對稱結(jié)構(gòu)的殼聚糖基仿生膜材料。本發(fā)明制備工藝簡單，制備的殼聚糖基膜材料兼具多孔海綿結(jié)構(gòu)和致密膜結(jié)構(gòu)，遇水不卷曲，具有骨誘導(dǎo)再生性能良好、降解可控等優(yōu)點，可作為引導(dǎo)骨組織再生膜材料廣泛應(yīng)用于種植牙、骨關(guān)節(jié)炎、骨缺損等領(lǐng)域的治療。

一種在金屬催化下亞胺與一氧化碳共聚合成多肽類聚合物材料 的新的、簡捷的方法，不用氨基酸為原料，以廉價的亞胺和一氧化碳 為單體，在金屬催化下發(fā)生交替共聚，直接生成多肽，從而使合成多 肽的成本大大降低。這一途徑將可以避免繁雜的合成和活化氨基酸的 步驟，使得多肽的合成和傳統(tǒng)的方法(如開環(huán)聚合反應(yīng)法)相比，被大 大地簡化。所得到的多肽類材料，在生物醫(yī)學(xué)材料和制藥等領(lǐng)域具有 重要用途。 該方法是在高壓釜中，以 1，4-二氧六環(huán)為溶劑，在 800psi 壓力 的 CO、50℃油浴以及在催化劑作用下，亞胺與 CO 共聚得到產(chǎn)物多 肽。采用一種簡單的金屬鈷化合物作催化劑，能有效地催化亞胺和一 氧化碳的交替共聚，得到高分子量和低分散度的多肽類聚合物。方法 簡捷。 已取得的知識產(chǎn)權(quán)： 本項目得到國家自然科學(xué)基金資助，是一項具有原始創(chuàng)新性的科 研 成 果 ， 已 申 請 2 項 中 國 專 利 （ 申 請 號 200610129890.1 ， 200710195204.5）和國際專利（申請?zhí)?PCT/CN2007/003465），還將對后續(xù)發(fā)現(xiàn)及時申請專利保護(hù)，因此將擁有該技術(shù)的全部知識產(chǎn)權(quán)。成 果發(fā)表在化學(xué)刊物 Angew.Chem.，已受到學(xué)術(shù)界和一些國外公司的關(guān) 注。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 應(yīng)用行業(yè)：生物醫(yī)學(xué)材料、制藥、功能材料。該項目所提供的新 型多肽類化合物，已經(jīng)能夠為生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域提供一類新的重要的 可供選擇的材料。從長遠(yuǎn)來看，開發(fā)出多個新的有效的催化劑體系， 實現(xiàn)更多類亞胺與一氧化碳的共聚，最終使該方法成為一種廣泛有效 的多肽的合成方法，將具有重大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。 應(yīng)用領(lǐng)域及能為產(chǎn)業(yè)解決的關(guān)鍵技術(shù)： 作為新的生物醫(yī)學(xué)材料可能具有更好的生物兼容性，因而代替現(xiàn) 有材料用于人工血管等方面。此外，還可被用作藥物的糖衣以及具有 藥物緩釋等功能。如能實現(xiàn)一般肽類的合成，其低廉的成本將有潛力 替代用任何其它合成方法得到的該類產(chǎn)品。不用氨基酸為原料，而是 以廉價的亞胺和一氧化碳為單體，從而使合成多肽的成本大大降低、 方法大大簡化。 技術(shù)產(chǎn)業(yè)化條件： 投資規(guī)模約 500 萬元（不含基建投入）。

 納米表面結(jié)構(gòu)引導(dǎo)骨再生是當(dāng)前骨替代修復(fù)材料領(lǐng)域一個新的研究方向及研究熱點。目前的研究主要集中在納米表面結(jié)構(gòu)對成骨細(xì)胞系成骨分化的調(diào)控機制，而對成骨微環(huán)境中免疫細(xì)胞的調(diào)控作用研究甚少。本研究系統(tǒng)比較了巨噬細(xì)胞對不同納米顆粒大小（16，38，68 nm）和不同表面化學(xué)成分（富含胺基的丙烯胺及富含羧基的丙烯酸）的納米表面結(jié)構(gòu)生物材料的免疫應(yīng)答差異，發(fā)現(xiàn)納米表面結(jié)構(gòu)可以改變巨噬細(xì)胞的形態(tài)，將胞外的理化信號轉(zhuǎn)入胞內(nèi)，激活自噬反應(yīng)，從而調(diào)控免疫微環(huán)境，影響間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化。      該研究從骨形成免疫微環(huán)境的角度提出了“納米表面引導(dǎo)成骨”的新機制，提示通過精準(zhǔn)控制生物材料的納米表面結(jié)構(gòu)，可靶向調(diào)控免疫細(xì)胞，營造有利于骨形成的免疫微環(huán)境，最終實現(xiàn)納米成骨，為納米骨生物材料的研發(fā)提供了新的策略。

自然界中，貴金屬金（Au）的塊體只能以其熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面心立方(fcc)相存在。只有在納米尺度，利用濕法化學(xué)合成方法，人們才能獲得具有獨特光學(xué)性質(zhì)的，密排六方hcp-4H結(jié)構(gòu)的Au納米材料。雖然通過配體交換或外延生長貴金屬的方式，可以在溶液中誘導(dǎo)4H相的Au變?yōu)閒cc結(jié)構(gòu)，獲得更多的結(jié)構(gòu)信息。但是，具體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和相轉(zhuǎn)變過程仍然無法確定。本工作利用金剛石對頂砧（DAC）技術(shù)對4H相的Au納米材料進(jìn)行研究，探索其結(jié)構(gòu)和相變過程，達(dá)到高壓貴金屬相工程的目的。? 高壓X射線衍射表明，壓力在1.2 – 26.1 GPa之間，Au的4H結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閒cc相。同時，該過程的不可逆性使得貴金屬高壓相工程成為了可能。即通過控制最高壓力，獲得不同4H/fcc相含量的Au納米材料。同時，相比純4H相的Au納米帶，具有4H與fcc相交替多相結(jié)構(gòu)的4H/fcc Au納米棒更容易發(fā)生高壓相變。這主要是由于4H/fcc多相Au納米棒中大量相邊界提供的相變成核位點，可以促進(jìn)4H-fcc的相變過程。此外，課題組通過高分辨透射電子顯微技術(shù)和密度泛函理論（DFT）計算的結(jié)合，首次觀測到了原子尺度的Au相變路徑。發(fā)現(xiàn)Au由4H-fcc的相變機理為（-112）4H晶面的整平，并伴隨著密堆積方向的改變。這與以往觀測到的金屬高壓hcp-fcc相的相變機制完全不同。該工作不僅對Au納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和相變提出了新的見解，而且提供了一種利用壓力來調(diào)控貴金屬納米材料晶相含量的新策略，該策略可用于研究基于晶相的催化、表面增強拉曼散射、波導(dǎo)、光熱療法、傳感、清潔能源等領(lǐng)域中。