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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對材料性能的要求越來越高，尤其在微電子，微機(jī)械和其它微型精密系統(tǒng)中，元件的精確外形及外形的細(xì)微變化對其功能至關(guān)重要，但有的材料所應(yīng)用的環(huán)境又面臨較大的溫度變化，那么其熱膨脹性質(zhì)對這種材料的性能穩(wěn)定、壽命及應(yīng)用范圍將有著不同尋常的意義。熱應(yīng)力造成的機(jī)械疲勞、蠕變、形貌及微結(jié)構(gòu)上的不易察覺的變化，甚至應(yīng)力斷裂等將嚴(yán)重導(dǎo)致材料性能的變化甚至失效。負(fù)熱膨脹材料的發(fā)現(xiàn)為解決這類問題提供了可能，可以通過將具有負(fù)熱膨脹系數(shù)與正熱膨脹系數(shù)的材料進(jìn)行復(fù)合，以期制備各種低熱膨脹系數(shù)乃至零膨脹系數(shù)

氣凝膠材料是一種納米多孔性固體材料，孔隙率高達(dá)80.0-99.8%，是最輕的固體材料，比表面積非常大，隔熱性能好。 本項目除可生產(chǎn)耐650oC二氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料外，還可生產(chǎn)耐1100oC透波型二氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料。氣凝膠隔熱復(fù)合材料可用于冷庫保溫、石油管道保溫、LNG保溫、高速鐵路保溫隔音等領(lǐng)域；還可用于防爆、防彈，氣凝膠材料具有吸能的特點，在防爆領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。 本項目研制的二氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，耐1100oC的兩種二氧化

上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授于奕課題組與美國普渡大學(xué)研究團(tuán)隊合作，在新型半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)研究中取得重要進(jìn)展，首次成功制備并表征了二維鹵化物鈣鈦礦橫向外延異質(zhì)結(jié)。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于《自然》。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)精準(zhǔn)制備是半導(dǎo)體器件的起點，是現(xiàn)代電子學(xué)和光電子學(xué)的重要基石。鹵化物鈣鈦礦材料作為一類近年來引起廣泛關(guān)注的新興半導(dǎo)體，在太陽能電池、發(fā)光二極管、激光等領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用前景。在構(gòu)建鹵化物鈣鈦礦半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的道路上，有兩個科學(xué)難題一直未得到解決。一方面，該材料易發(fā)生離子擴(kuò)散，難以獲得高質(zhì)量的原子級平整的異質(zhì)界面；另一方面，鹵化物鈣鈦礦對空氣、水分、電子束輻照等因素十分敏感，其微觀結(jié)構(gòu)解析特別是原子結(jié)構(gòu)成像困難重重。缺乏原子結(jié)構(gòu)信息的指導(dǎo)，材料的精準(zhǔn)構(gòu)筑與性能設(shè)計難以開展。于奕課題組與合作團(tuán)隊在這兩個前沿難題的解決上取得了突破。研究人員在材料制備過程中引入剛性有機(jī)配體來抑制離子擴(kuò)散，成功制備了二維有機(jī)—無機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦橫向異質(zhì)結(jié)；發(fā)展了低劑量像差校正電子顯微技術(shù)，首次揭示了二維橫向異質(zhì)結(jié)的界面原子結(jié)構(gòu)，直接證實獲得了原子級平整界面。同時，于奕團(tuán)隊找到了一種優(yōu)化的低劑量成像方法，首次實現(xiàn)了輻照敏感的二維橫向異質(zhì)結(jié)原子結(jié)構(gòu)解析。這一突破提供了界面原子結(jié)構(gòu)、缺陷構(gòu)型以及晶格應(yīng)變等準(zhǔn)確信息，為這類新型半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了直觀的指導(dǎo)。在這些研究發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊進(jìn)一步合作，展示了新型異質(zhì)結(jié)原型器件中的整流效應(yīng)，驗證了這類新型半導(dǎo)體走向應(yīng)用的前景。相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2219-7

聚合物復(fù)合PTC材料是近年來在國際上發(fā)展很快的高科技產(chǎn)品，該種材料其電阻隨溫度作非線性變化，具有正溫度系數(shù)（即所謂PTC特性），當(dāng)溫度上升到某一值時，電阻急劇增加。利用這一特性做出的自控溫加熱材料，能根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)輸出功率，具有保溫和控溫的功能。美國將此項技術(shù)列為不轉(zhuǎn)讓類技術(shù)。 與陶瓷PTC材料相比，聚物合復(fù)合PTC材料具有成本低，易于加工

提出引入活性客體來調(diào)控金屬有機(jī)框架（MOF）體系自旋轉(zhuǎn)換性能的策略，并成功地通過特定活性客體的可逆化學(xué)變化得到驗證；通過引入雙吡啶三氮唑陰離子配體設(shè)計組裝出自旋轉(zhuǎn)換溫度創(chuàng)紀(jì)錄的自旋交叉材料?該研究團(tuán)隊最近通過精心設(shè)計，將氨基官能團(tuán)引入到霍夫曼型MOF材料中，合成了首例具有HS0.0LS1.0?HS0.25LS0.75?HS0.5LS0.5?HS0.75LS0.25?HS1.0LS0.0五種自旋狀態(tài)的四步自旋轉(zhuǎn)變MOF材料，并通過磁性、差示掃描量熱法和單晶衍射法進(jìn)行了表征確認(rèn)。對于HS0.25LS0.75自旋態(tài)，我們從結(jié)構(gòu)上捕捉到首例具有LS-LS-LS-HS三維有序交替排列特征的磁結(jié)構(gòu)。更加令人驚奇的是，通過對主客體間超分子作用的調(diào)控可以實現(xiàn)四步、兩步和一步自旋交叉性質(zhì)之間的可逆轉(zhuǎn)變，為設(shè)計具有多步自旋轉(zhuǎn)變的多穩(wěn)態(tài)磁性材料提供了新的思路。

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(dú)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(dú)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(dú)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(dú)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(fèi)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。