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技術(shù)人才：高分子材料與工程專業(yè)；材料化學(xué)專業(yè)；應(yīng)用化學(xué)專業(yè)

山東大學(xué)晶體材料國家重點實驗室陶緒堂教授團隊通過自主設(shè)計的“微爆炸法”獲得了無氧化MXene-Ti3C2Tx量子點，首次提出可將此類二維結(jié)構(gòu)鈦基晶體材料用于腫瘤治療，并與劉宏教授團隊合作發(fā)現(xiàn)其具有較強的類芬頓反應(yīng)特性，在抗腫瘤實驗中效果顯著，從而實現(xiàn)了更高效、更安全的納米催化治療方式。相關(guān)結(jié)果以“Nonoxidized MXene Quantum Dots Prepared by Microexplosion Method for Cancer Catalytic Therapy”為題，發(fā)表在材料類權(quán)威期刊Advanced Functional Materials（IF=15.621）上，陶緒堂教授和劉宏教授為通訊作者，晶體所博士研究生李雪松和劉鋒為共同第一作者，山東大學(xué)為獨立完成單位。 對于腫瘤治療，傳統(tǒng)的化學(xué)、物理療法都存在嚴(yán)重的副作用，限制了其在實際臨床治療中的應(yīng)用。最近，基于特殊的腫瘤微環(huán)境，利用腫瘤內(nèi)部催化反應(yīng)的納米催化治療成為前沿且備受關(guān)注。其中，研究最為廣泛的鐵基納米催化劑可特異性響應(yīng)腫瘤的弱酸性細(xì)胞微環(huán)境，釋放Fe2+并引發(fā)芬頓反應(yīng)，產(chǎn)生•OH自由基以觸發(fā)細(xì)胞凋亡，從而抑制腫瘤。然而，在弱酸性腫瘤環(huán)境中，F(xiàn)e2+催化的芬頓反應(yīng)速率較低，導(dǎo)致•OH自由基形成緩慢。此外，眾多抗腫瘤復(fù)合納米制劑的潛在毒性值得關(guān)注。因此，尋找更高催化活性和更安全的納米制劑是人們一直追求的目標(biāo)。晶體材料國家重點實驗室陶緒堂教授團隊與劉宏教授團隊合作發(fā)現(xiàn)所制備的鈦基無氧化MXene-Ti3C2Tx量子點具有較強的類芬頓反應(yīng)特性，其對正常細(xì)胞和組織器官均表現(xiàn)良好的生物相容性，并對宮頸癌和乳腺癌均有強烈的殺傷能力，體現(xiàn)出優(yōu)異的抗腫瘤效果。這種以鈦基類芬頓反應(yīng)為基礎(chǔ)的腫瘤治療方式潛力巨大，為實現(xiàn)腫瘤的高效、精準(zhǔn)治療提供了一條新的探索途徑。

項目成果/簡介:本課題組自主開發(fā)了納米氧化物制備工藝，結(jié)合共沸蒸餾和膜處理技術(shù)，獲得晶粒度在10~20 nm的氧化物陶瓷粉末，最高耐熱溫度1400℃以上。該項制備技術(shù)于2004年獲得國家發(fā)明專利（專利號ZL01128448.X）。2001年10月，“納米氧化鋯粉體制備”項目通過了湖北省科學(xué)技術(shù)廳主持的科技成果鑒定（證書編號：鄂科鑒字[2001]第2172380號），鑒定委員會認(rèn)為：納米氧化鋯粉體制備工藝屬于國內(nèi)外首創(chuàng)，由該工藝生產(chǎn)的納米氧化鋯粉體的質(zhì)量達(dá)到國際領(lǐng)先水平。2002年9月，“納米氧化鋯粉體制備技術(shù)”項目列入“十五”湖北省科技攻關(guān)計劃重大項目：“納米材料的應(yīng)用研究與開發(fā)”項目。2003年4月，“納米氧化鋯粉體”項目列入國家重點新產(chǎn)品。截止目前，共授權(quán)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)明專利26項，系列成果3次獲得湖北省技術(shù)發(fā)明獎。該系列技術(shù)專利權(quán)在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），已經(jīng)完成耐高溫隔熱粉體和涂層的中試驗證，技術(shù)成熟度高。在進(jìn)行納米氧化鋯粉體研發(fā)工作的同時，還自主研發(fā)了二次造粒方法制備納米氧化鋯球形團聚體，試制出適用于熱噴涂工藝要求的、具有納米結(jié)構(gòu)的氧化鋯微米級氧化鋯噴涂粉末，該粉末可以用于等離子噴涂等相關(guān)工藝。課題組研發(fā)的納米氧化鋯材料開始在我國航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C熱震涂層等領(lǐng)域進(jìn)行初步試驗。目前，納米氧化鋯材料已經(jīng)經(jīng)過了**發(fā)動機FWS**、艦船動力GT**、地面發(fā)電燃?xì)廨啓CQD70A、QD128 燃?xì)廨啓C、XX14、XX20 等型號的實際考核、驗證，并在空軍第三代X10、X11 等型號飛機上成功應(yīng)用。與北京鋼鐵研究總院合作，將納米氧化鋯團聚體材料，應(yīng)用于煙燃?xì)廨啓C納米涂層技術(shù)及應(yīng)用，開發(fā)出了煙、燃?xì)廨啓C熱端部件納米ZrO2熱障涂層，該涂層具有優(yōu)良的結(jié)合強度、隔熱、抗熱震性能，已成功應(yīng)用于PG6541燃?xì)廨啓C和YL14000A煙氣輪機熱端部件的實際應(yīng)用，使用壽命較傳統(tǒng)ZrO2涂層提高3倍以上。與貴州***公司合作，將納米氧化鋯材料粉末作為渦輪葉片熱障涂層陶瓷面層，經(jīng)入廠復(fù)驗檢查符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)生產(chǎn)試驗與后期使用考核。在 2011年通過中航工業(yè)相關(guān)單位組織的評審，并被制定為**系列發(fā)動機和**發(fā)動機熱障涂層陶瓷面層粉末原料提供單位。F***系列發(fā)動機是我國自主研發(fā)空軍第三代系列飛機的重要動力，目前已定形、并批量裝備部隊使用。解放軍第***工廠承擔(dān)F***系列發(fā)動機維修任務(wù)。中國人民解放軍***工廠在進(jìn)行已使用300小時壽命F***發(fā)動機的維修任務(wù)過程中。我們還開發(fā)了氧化鋯靶材、高熵氧化鋯、高熵稀土鋯酸鹽等，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)完成了中試。知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國際先進(jìn)水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:科技創(chuàng)新重大專項獲得經(jīng)費:600.00萬元自籌資金:500.00萬元自籌資金來源:企業(yè)

本項目屬于電子信息功能材料技術(shù)領(lǐng)域。 特色及先進(jìn)性：為了實現(xiàn)同一種單晶薄膜即可應(yīng)用于磁光器件，又可應(yīng)用于微波器件中，本項目提出了鉍镥鐵石榴石（BiLuIG）薄膜的設(shè)計體系，為了使其同時具有良好的磁光和微波特性，本項目很好的根據(jù)晶格匹配原則設(shè)計了材料配方，并選用無鉛液相外延技術(shù)，大大提高了薄膜的性能。本項目提出了在釓鎵石榴石（GGG）襯底上直接外延大口徑磁光BiLuIG單晶體的思路，解決我國無大晶格常數(shù)摻雜釓鎵石榴石（SGGG）晶圓片技術(shù)、無鉛液相外延大尺寸BiLuIG晶體圓片的不足，突破純GGG基片上外延超厚（1-20μm）磁光晶體這一難點科學(xué)問題。研究內(nèi)容包括：（1）BiLuIG薄膜材料的配方設(shè)計研究：基于四能級躍遷模型，并結(jié)合離子替代規(guī)律和多離子摻雜技術(shù)，尋找最佳配方；（2）液相外延單晶薄膜材料的工藝技術(shù)研究：包括薄膜均勻性、缺陷控制、無鉛配方、生長速率和薄膜鏡面條件控制等；（3）材料在器件中的驗證研究，設(shè)計制備平面波導(dǎo)型磁光開關(guān)對材料磁光性能的驗證。 技術(shù)指標(biāo)：（1）建成了我國第一條大尺寸磁光單晶薄膜液相外延的生產(chǎn)線，最大尺寸達(dá)到3英寸，單面薄膜厚度達(dá)到1μm－20μm。（2）單晶薄膜具體微波和磁光參數(shù)：4πMs=1500-1750Gs，△H=0.6-2.0Oe，Θf≥1.6-2.1度/μm＠633nm。（3） 掌握了進(jìn)行單晶薄膜材料在磁光和微波器件中的設(shè)計、制備和測試工作。 促進(jìn)科技進(jìn)步作用意義：本項目突破了我國在3英寸石榴石系列單晶體材料以及相關(guān)器件研究上的瓶頸技術(shù)，獲得了高法拉第效應(yīng)和低鐵磁共振線寬的大尺寸高質(zhì)量石榴石單晶薄膜材料。滿足了國內(nèi)在磁光、微波及毫米波集成器件方面對石榴石系晶體材料的需求，擺脫了完全依賴進(jìn)口、受制于人的不利局面。該項目研制的材料已提供給中電集團41所、美國Delaware大學(xué)、天津大學(xué)、中國工程物理研究院、深圳市通能達(dá)電子科技有限公司（中電九所下屬）、陜西金山電器有限公司（4390廠）等單位使用，并為中電集團9所、33所等單位提供批量樣品，用于制備磁光和微波器件，受到好評。

隨著電子設(shè)備的日趨微型化、高頻化及高密度集成化，設(shè)備內(nèi)部的傳導(dǎo)干擾和電磁輻射干擾等問題尤為突出，引發(fā)出的一系列電磁兼容和設(shè)備可靠性問題亟待解決。采用寬帶輕質(zhì)高效吸波材料是解決電磁兼容的必由之路。 電子科技大學(xué)研制的泡沫和蜂窩系列化寬帶輕質(zhì)高效吸波材料具有低頻吸收性能好、重量輕、吸收頻段寬等特點。材料系列厚度范圍：6mm~55mm；應(yīng)用頻率：2GHz~18GHz，可擴展到0.5GHz~40GHz；吸收率5dB~30dB；體密度：0.07g/cm3~0.12g/cm3。 與美國Laird公司產(chǎn)品相比，在相同厚度的情況下，電子科技大學(xué)研制的FLXB-20泡沫吸波材料，面密度降低30%，達(dá)到1.4kg/m2，2GHz~4GHz頻段內(nèi)吸收率由5dB提高到10dB；FWXB-12蜂窩吸波材料，吸收率大于10dB，帶寬由7~18GHz拓寬到4~18GHz，同時面密度降低40%，達(dá)到1.5kg/m2。該成果在材料低頻吸收率及面密度等技術(shù)指標(biāo)方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。 電子科技大學(xué)研制的FLXB泡沫和FWXB蜂窩兩類寬帶輕質(zhì)高效吸波材料已在基站天線系統(tǒng)及手機測試箱抗電磁干擾領(lǐng)域得到批量應(yīng)用（應(yīng)用單位包括華為技術(shù)、中興通訊、摩比天線、愛立信等），通訊行業(yè)對吸波材料的需求日趨明顯，尤其是對低頻段性能的要求尤為重要，年需求量在20000平方米以上，具有重要的社會效益和十分廣闊的市場應(yīng)用前景。

成果描述：研發(fā)的抗直流偏置低溫?zé)Y(jié)鐵氧體材料主要參數(shù)滿足： 燒結(jié)溫度：900度 磁導(dǎo)率：70±10% 磁導(dǎo)率下降到70%時可承載磁場H70%＞750 A/m 性能還可根據(jù)用戶需求適當(dāng)調(diào)節(jié)市場前景分析：該材料可廣泛應(yīng)用與LTCC大功率和抗大直流偏置的片式功率電感的研發(fā)，市場前景非常好。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：國內(nèi)目前僅有一家山東的公司在研發(fā)生產(chǎn)同類型的材料，但其生產(chǎn)材料已全部被深圳順絡(luò)電子包銷，不對外銷售。本成果研發(fā)的材料抗直流偏置特性比山東這家公司略有提升，且性能穩(wěn)定，已完成中試，可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

項目成果/簡介:該項目是基于固廢為原料的高性能隔熱保溫材料，包括稻殼硅，赤泥，石膏等。以及污水處理回收后的COD有機物，花生殼等農(nóng)業(yè)固廢基于特色低溫?zé)Y(jié)技術(shù)制備的高性能隔熱保溫材料。優(yōu)勢是成本低，制造工藝簡單，可做成板材，涂料及異性件等。解決固廢的高附加值利用問題，具有很好的社會經(jīng)濟效益。產(chǎn)品優(yōu)勢：1） 成本低采用特殊燒結(jié)技術(shù)，燒結(jié)溫度低于1000度，比普通的隔熱材料燒結(jié)溫度低400度以上，并采用廉價的造孔劑如COD污水回收有機物等作為造孔劑，制造過程簡單。2）使用溫度范圍寬 使用溫度超過1300度，主要成分氧化硅，氧化鋁，氧化鋯，等高溫耐熱材料，也可石膏，赤泥，稻殼或復(fù)合成分，耐熱度高。3）強度高，機械力學(xué)性能好，制造工藝簡單 可以作為氈，板，或各類異性件，成型工藝簡單，不需壓力成型燒結(jié)，材料的燒結(jié)強度高，不易破碎。可以作為建筑外墻隔熱，窯爐隔熱，鋼鐵冶煉，農(nóng)業(yè)等。圖1 低溫?zé)Y(jié)的硅基致密陶瓷4）隔熱性能好 以回收污水有機物作為造孔劑，原位礦化原理合成納米材料，閉孔氣孔率高，隔熱性能好。也可直接利用稻殼中的有機固廢成分造孔。 圖2 稻殼硅基隔熱保溫材料顯微結(jié)構(gòu)項目階段:項目進(jìn)展：用于速熱陶瓷及金屬的隔熱保溫材料，投產(chǎn)階段項目目前基于稻殼硅等固廢開發(fā)了耐熱1400度以上的隔熱保溫材料，用于不銹鋼MCH速熱電煉爐隔熱保溫材料立項投產(chǎn)階段。同時適合用于石墨烯零秒速熱陶瓷農(nóng)業(yè)地溫恒溫系統(tǒng)的隔熱保溫，及道路化雪材料的底板隔熱保溫用途。知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)成熟度:可以量產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國際先進(jìn)水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

一、系統(tǒng)深入研究了作為納米場發(fā)射冷陰極的發(fā)射材料——納米氧化鋅陣列和碳納米管的制備工藝。通過工藝優(yōu)化，采用水熱合成法和化學(xué)氣相沉積法分別制備出形態(tài)可控、尺寸滿足合同要求且適合作為場發(fā)射冷陰極的納米氧化鋅陣列和碳納米管。 二、在場發(fā)射冷陰極材料可控制備條件下，采用水熱合成法制備出直徑為50mm的氧化鋅納米場發(fā)射冷陰極，采用化學(xué)氣相沉積法和絲網(wǎng)印刷/涂敷法分別制備出直徑為50mm的碳納米管場發(fā)射冷陰極。各類納米場發(fā)射冷陰極的形態(tài)指標(biāo)均滿足合同要求。 三、在線性感應(yīng)加速器的脈沖電場條件下，現(xiàn)場測試了納米氧化鋅陣列和碳納米管場發(fā)射冷陰極的發(fā)射性能，其中氧化鋅納米棒陣列陰極、碳納米管陣列陰極、涂覆法制備的碳納米管陰極的最高發(fā)射電流密度分別達(dá)到132.42A/cm2、176.73A/cm2、343.77A/cm2。各類納米場發(fā)射冷陰極的發(fā)射性能均優(yōu)于合同指標(biāo)。根據(jù)用戶報告，納米場發(fā)射冷陰極的壽命達(dá)到合同要求。 四、發(fā)現(xiàn)了氧化鋅和碳納米管場發(fā)射冷陰極的不同強流發(fā)射特性，建立了納米場發(fā)射冷陰極的高壓脈沖發(fā)射模型，提出了納米場致發(fā)射冷陰極在高壓脈沖電場條件下存在場致發(fā)射和場致等離子體發(fā)射兩種電子發(fā)射的強流發(fā)射機理。該理論模型和發(fā)射機理具有創(chuàng)新性。綜上所述，本項目全面完成了合同中研究工作的內(nèi)容，各項性能指標(biāo)達(dá)到了項目合同要求，滿足了線性感應(yīng)加速器的使用。經(jīng)查新檢索及該研究中基礎(chǔ)理論部分發(fā)表的論文表明，本項目首次將氧化鋅陰極作為強流電子束源使用在線性感應(yīng)加速器上，且使碳納米管陰極應(yīng)用在加速器上得到的發(fā)射電流密度超過目前國內(nèi)外報道的最高值。專家組一致認(rèn)為，研究水平達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

竹塑復(fù)合材料 (BPC) 是一種以竹纖維為填充材料作為增強相，以熱塑性樹脂為基體，選擇 不同的助劑對復(fù)合材料的界面進(jìn)行改性處理，通過擠出、注塑、模壓等不同加工方法制備而 成的新型復(fù)合材料。竹塑復(fù)合材料既有纖維的高彈性和高強度，又具有樹脂的高韌性和耐疲勞 性，比單純的樹脂或者纖維具有更好地使用價值。BPC具有優(yōu)良的透氣性、防腐性、防蟲蛀等 特點，容易釘鋸、便于二次加工，且竹子生長周期短、原料供應(yīng)充足，故而價格低廉。目前， 竹塑產(chǎn)品在一定程度上可以取代傳統(tǒng)的木制產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于園林建設(shè)、汽車行業(yè)、建筑裝飾 行業(yè)、包裝材料和日常生活用品等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。竹纖維或廢舊纖維的回收利用對于保 護環(huán)境，節(jié)約資源和降低生產(chǎn)等方面有著重要的意義。

高分子材料及其制品在動態(tài)應(yīng)力和摩擦力的作用下常產(chǎn)生表面電荷積累，使得作用的雙 方帶上了異種電荷，這樣就使材料表面帶上了靜電。由于不能將產(chǎn)生的電荷傳遞出去，從而使 表面累計了靜電荷，靜電的存在會使材料容易吸附塵埃，不僅影響美觀、光澤和性能，靜電的 集聚還會產(chǎn)生靜電火花，造成造成人身損害和財產(chǎn)損失。親水性高分子聚合物作為抗靜電劑使 用是抗靜電劑領(lǐng)域開發(fā)研究的重大進(jìn)展。所謂親水性高分子聚合物是指分子內(nèi)含有聚環(huán)氧乙烷 （PEO）、聚季銨鹽結(jié)構(gòu)等導(dǎo)電性單元的高分子聚合物。不同于傳統(tǒng)的表面活性劑抗靜電劑， 親水性高分子聚合物與基礎(chǔ)樹脂是不相容的，普通共混方法不可能得到滿意的結(jié)果。因此，利 用聚合物合金化技術(shù)是保證改性制品具有優(yōu)異抗靜電性、耐熱性、抗沖擊性的技術(shù)關(guān)鍵。本項 目通過采用高分子型抗靜電劑聚醚酯酰胺制備了永久抗靜電抗靜電ABS材料。將不同比例的抗 靜電劑聚醚酯酰胺、相容劑、ABS樹脂及其它助劑進(jìn)行共混制備ABS抗靜電共混材料，效果良 好。