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? 氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)器具有較強(qiáng)的柔性及仿生性，其高功率/質(zhì)量比的特點(diǎn)使之在仿人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域中具有無可比擬的優(yōu)勢。對(duì)氣動(dòng)人工肌肉的靜、動(dòng)態(tài)特性深入進(jìn)行了建模與實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行了氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)特性分析及位置控制研究。分別研制出氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的仿人靈巧手，以及十四自由度雙臂機(jī)器人，通過簡單的材料制作出性能優(yōu)異的氣動(dòng)人工肌肉，輔之模糊自適應(yīng)控制、協(xié)調(diào)控制等高精度氣動(dòng)伺服控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了靈巧手基于數(shù)據(jù)手套的主從抓持操作、機(jī)械臂自動(dòng)駕駛方向盤等動(dòng)作。該研究為氣動(dòng)人工肌肉的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的

塑料制品給現(xiàn)代生活帶來極大便利的同時(shí)，也正造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。大多數(shù)塑料來自于石油產(chǎn)品，由于其極端的穩(wěn)定性，廢棄后在環(huán)境中長時(shí)間也難以降解，最終造成持續(xù)性的環(huán)境污染問題。研發(fā)一系列可持續(xù)的高性能結(jié)構(gòu)材料，以部分替代石油基塑料，是該問題最有希望的解決方案之一。現(xiàn)有的生物基可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料都受到機(jī)械性能較差或制造過程的過于繁瑣的限制，這些因素從成本和生產(chǎn)規(guī)模上制約了這類材料的應(yīng)用。因此，引入先進(jìn)的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來制造新型的可持續(xù)高性能結(jié)構(gòu)材料將可以極大地提高這類材料的性能，拓寬其應(yīng)用范圍，加速可持續(xù)材料替代不可降解塑料的進(jìn)程。近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)將仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念運(yùn)用于高性能生物基結(jié)構(gòu)材料的研制，發(fā)展了一種被稱為“定向變形組裝”的新型材料制造方法，實(shí)現(xiàn)了具有仿生結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)材料的規(guī)?；苽?。通過這種定向變形組裝方法，團(tuán)隊(duì)成功地將纖維素納米纖維（CNF）和二氧化鈦包覆的云母片（TiO2-Mica）復(fù)合制備了具有仿生結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料。所獲得的結(jié)構(gòu)材料具有比石油基塑料更好的機(jī)械和熱性能，有望成為石油基塑料的替代品。該工藝過程宜于放大，產(chǎn)品具有良好的可加工性和豐富多變的色彩和光澤，使其可以作為一種更加美觀和耐用的結(jié)構(gòu)材料有望替代塑料。 該材料具有仿珍珠母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種仿生設(shè)計(jì)有效地改善了材料的力學(xué)性能。珍珠母所具有的磚-泥結(jié)構(gòu)，使其可以基于普通的天然物質(zhì)構(gòu)筑高性能的材料，并兼具高強(qiáng)度和高韌性的優(yōu)良特性。研究人員通過多尺度的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面化學(xué)調(diào)控，成功構(gòu)筑了這種兼具高強(qiáng)韌特點(diǎn)的天然生物基可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料。二氧化鈦包覆的云母片作為仿生結(jié)構(gòu)中的磚塊，一方面為結(jié)構(gòu)材料提供了遠(yuǎn)高于工程塑料的強(qiáng)度，另一方面，還通過裂紋偏轉(zhuǎn)等仿生結(jié)構(gòu)原理，大幅提高了材料的韌性和抗裂紋擴(kuò)展性能，為該材料作為一種新興的可持續(xù)材料替代現(xiàn)有的不可降解塑料打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

項(xiàng)目成果/簡介:塑料制品給現(xiàn)代生活帶來極大便利的同時(shí)，也正造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。大多數(shù)塑料來自于石油產(chǎn)品，由于其極端的穩(wěn)定性，廢棄后在環(huán)境中長時(shí)間也難以降解，最終造成持續(xù)性的環(huán)境污染問題。研發(fā)一系列可持續(xù)的高性能結(jié)構(gòu)材料，以部分替代石油基塑料，是該問題最有希望的解決方案之一?，F(xiàn)有的生物基可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料都受到機(jī)械性能較差或制造過程的過于繁瑣的限制，這些因素從成本和生產(chǎn)規(guī)模上制約了這類材料的應(yīng)用。因此，引入先進(jìn)的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來制造新型的可持續(xù)高性能結(jié)構(gòu)材料將可以極大地提高這類材料的性能，拓寬其應(yīng)用范圍，加速可持續(xù)材料替代不可降解塑料的進(jìn)程。近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)將仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念運(yùn)用于高性能生物基結(jié)構(gòu)材料的研制，發(fā)展了一種被稱為“定向變形組裝”的新型材料制造方法，實(shí)現(xiàn)了具有仿生結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)材料的規(guī)模化制備。通過這種定向變形組裝方法，團(tuán)隊(duì)成功地將纖維素納米纖維（CNF）和二氧化鈦包覆的云母片（TiO2-Mica）復(fù)合制備了具有仿生結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料。所獲得的結(jié)構(gòu)材料具有比石油基塑料更好的機(jī)械和熱性能，有望成為石油基塑料的替代品。該工藝過程宜于放大，產(chǎn)品具有良好的可加工性和豐富多變的色彩和光澤，使其可以作為一種更加美觀和耐用的結(jié)構(gòu)材料有望替代塑料。 該材料具有仿珍珠母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種仿生設(shè)計(jì)有效地改善了材料的力學(xué)性能。珍珠母所具有的磚-泥結(jié)構(gòu)，使其可以基于普通的天然物質(zhì)構(gòu)筑高性能的材料，并兼具高強(qiáng)度和高韌性的優(yōu)良特性。研究人員通過多尺度的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面化學(xué)調(diào)控，成功構(gòu)筑了這種兼具高強(qiáng)韌特點(diǎn)的天然生物基可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料。二氧化鈦包覆的云母片作為仿生結(jié)構(gòu)中的磚塊，一方面為結(jié)構(gòu)材料提供了遠(yuǎn)高于工程塑料的強(qiáng)度，另一方面，還通過裂紋偏轉(zhuǎn)等仿生結(jié)構(gòu)原理，大幅提高了材料的韌性和抗裂紋擴(kuò)展性能，為該材料作為一種新興的可持續(xù)材料替代現(xiàn)有的不可降解塑料打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

含氧有機(jī)產(chǎn)品如己內(nèi)酯、環(huán)氧環(huán)己烷均是重要的有機(jī)合成中間體。己內(nèi)酯主要用于合成聚己內(nèi)酯和與 其它酯類共聚或共混改性，其中聚己內(nèi)酯具有獨(dú)特的生物相容性、降解性以及良好的滲透性，在環(huán)保和醫(yī) 用材料方面具有廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧環(huán)己烷開環(huán)反應(yīng)可制備大量中間體，是合成鹽酸苯海索、農(nóng)藥三環(huán)錫、 克螨特、1,2-環(huán)己二醇、聚碳酸酯等的重要原料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、固化劑、增塑劑等領(lǐng)域。由于 己內(nèi)酯和環(huán)氧環(huán)己烷的合成存在生產(chǎn)的安全性和產(chǎn)品的穩(wěn)定性等方面的難題，因此其合成技術(shù)難度大，目 前只有美、英、日等國的很少幾家公司在生產(chǎn)，而我國主要依靠進(jìn)口。 仿生催化氧化技術(shù)就是模擬血紅素的活性中心結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計(jì)合成與酶結(jié)構(gòu)相似的化合物，模擬與酶 催化反應(yīng)相似的反應(yīng)歷程，實(shí)現(xiàn)溫和條件下的催化氧化過程。本技術(shù)以氧氣為氧化劑，以類酶結(jié)構(gòu)的化合 物為催化劑，實(shí)現(xiàn)在溫和條件下環(huán)己酮、環(huán)己烯高選擇性氧化制得己內(nèi)酯和環(huán)氧環(huán)己烷的仿生催化工藝。 本技術(shù)成果已申請(qǐng)國家發(fā)明專利，是我國擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的制備己內(nèi)酯和環(huán)氧環(huán)己烷新工藝，目前正處 在中試階段。本技術(shù)成果填補(bǔ)了目前氧氣氧化環(huán)己酮、環(huán)己烯制備己內(nèi)酯和環(huán)氧環(huán)己烷的國內(nèi)外技術(shù)空白。

本發(fā)明公開了一種仿生微孔表面泡沫金屬填充太陽能真空集熱管，該真空集熱管嵌套有玻璃外管(1)和仿生微孔表面金屬內(nèi)管(2)，玻璃外管(1)上端開口，且對(duì)接有合金短管(6)；仿生微孔表面金屬內(nèi)管(2)上端開口，且沿其開口端的外表面固定連接有金屬環(huán)形蓋(5)，所述的金屬環(huán)形蓋(5)外延與合金短管(6)固定連接，在真空集熱管嵌套有玻璃外管(1)與仿生微孔表面金屬內(nèi)管(2)之間形成真空；在仿生微孔表面金屬內(nèi)管(2)管壁的外側(cè)涂覆選擇性吸收涂層(3)，在仿生微孔表面金屬內(nèi)管(2)內(nèi)部插入泡沫金屬填充體(4)。該真空集熱管提高太陽能利用率、承壓效果好，可增強(qiáng)內(nèi)部換熱降低熱損失，有效提高太陽能熱水器效率。

成果簡介：氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)器具有較強(qiáng)的柔性及仿生性，其高功率/質(zhì)量 比的特點(diǎn)使之在仿人機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域中具有無可比擬的優(yōu)勢。對(duì)氣動(dòng)人工肌 肉的靜、動(dòng)態(tài)特性深入進(jìn)行了建模與實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行了氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)特性分析及位置控制研究。分別研制出氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)的仿人靈巧手，以及十四自由度雙臂機(jī)器人，通過簡單的材料制作出性能優(yōu)異的氣動(dòng)人 工肌肉，輔之模糊自適應(yīng)控制、協(xié)調(diào)控制等高精度氣動(dòng)伺服控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn) 了靈巧手基于數(shù)據(jù)手套的主從抓持操作、機(jī)械臂自動(dòng)駕駛方向盤等動(dòng)

本發(fā)明公開了一種取向?qū)щ娔z原水凝膠、仿生導(dǎo)電神經(jīng)支架材料及其制備方法，以具有優(yōu)異生物相容性的天然生物大分子膠原和聚合物納米顆粒的混合液為原料，再利用PEG緩沖液，通過同軸微流體芯片制備得到取向?qū)щ娔z原水凝膠纖維。在水凝膠制備過程中加入細(xì)胞，便得到具有細(xì)胞原位裝載的仿生導(dǎo)電神經(jīng)支架材料。本發(fā)明制備得到的水凝膠纖維具有與天然神經(jīng)組織相匹配的導(dǎo)電性、相近的力學(xué)性質(zhì)、良好的生物相容性，并且能夠在微納米尺度上沿水凝膠纖維方向定向排列，能夠模擬天然神經(jīng)組織中的定向結(jié)構(gòu)；

無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，心臟疾病依然是目前死亡率最高的疾病之一。由于心肌組織的再生能力有限，所以損傷的心肌組織很難進(jìn)行自我修復(fù)和功能性重建，往往會(huì)形成無收縮和電傳導(dǎo)能力的疤痕組織，對(duì)心臟造成更大的負(fù)擔(dān)及進(jìn)一步的損傷。目前在臨床上治療心臟疾病最有效的方法就是心臟器官移植，但是心臟移植的供體數(shù)目十分有限，而且器官排斥的可能性很高，并且受到宗教和倫理的影響，因此心臟移植手術(shù)仍然被視為一種高風(fēng)險(xiǎn)非常規(guī)的治療手段。近年來，組織工程與再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展為心臟疾病的治療提供了一個(gè)新的思路和途徑。利用組織工程技術(shù)，制備工程化的心臟補(bǔ)片用于心肌損傷修復(fù)，或者研發(fā)微型心肌組織用來測試心臟疾病藥物的療效，甚至在體外重建一個(gè)功能和結(jié)構(gòu)完備的工程化心臟器官來治療心臟疾病，成為心臟組織工程科學(xué)研究的重要目標(biāo)和前沿領(lǐng)域。然而，如何制備出模擬天然心肌組織三維交錯(cuò)排列及力學(xué)各向異性結(jié)構(gòu)的組織工程支架材料仍然是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

“多肽”，這個(gè)常出現(xiàn)在藥品或者美妝品上的名詞，即便對(duì)于普通人來說也并不陌生。“多肽”是由氨基酸通過肽鍵連接而成的聚合物，是生命體的基本組成部分。仿生礦化，則是模擬自然界中生物的礦化過程，如骨骼、牙齒、貝殼等的形成，利用生物分子在溫和條件下合成無機(jī)礦物。

本發(fā)明公開了聚乳酸纖維三維仿生多孔有序支架的制備方法，步驟如下：將具有良好生物降解性和生物相容性的聚乳酸（PLA）切片依次經(jīng)過紡絲和繞紗工藝制成平行排列的纖維集合體；將松散且平行排列的PLA纖維集合體用醫(yī)用粘合劑粘合起來形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；再固化，自然冷卻至室溫。本發(fā)明方法制備的聚乳酸纖維三維仿生多孔有序支架，具有較小的厚度和重量，較大的孔徑和孔隙率，較好的有序度、孔間連通性、親水性、吸水性、力學(xué)性能和對(duì)明膠的吸附能力。該有序支架具有較好的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用在血管工程、神經(jīng)組織工程的細(xì)胞載體、韌帶基材、藥物裝載和釋放、神經(jīng)組織工程的神經(jīng)再生、植入式功能性肌肉、修復(fù)膝蓋損傷和骨關(guān)節(jié)炎患者、骨組織工程等方面