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研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無(wú)催化劑縮聚的新機(jī)理，采用了一類(lèi)能夠形成五元環(huán)或者六元環(huán)酸酐的二元羧酸作為單體。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 聚酯是僅次于聚烯烴的第二大類(lèi)人工合成高分子材料，被廣泛應(yīng)用于纖維、瓶材、薄膜等領(lǐng)域，與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。大多數(shù)商品化聚酯都是采用二元羧酸和二元醇在金屬化合物的催化下通過(guò)熔融縮聚合成的。銻系催化劑是目前綜合性能最好，應(yīng)用最為廣泛的催化劑，殘留在聚酯中的金屬銻對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境有潛在危害，亟待開(kāi)發(fā)新型綠色聚酯合成新方法，消除聚酯中殘留催化劑的危害。 聚酯的工業(yè)生產(chǎn)一般分為兩步反應(yīng)：（1）二元羧酸和二元醇通過(guò)酯化反應(yīng)合成低分子量羥基封端齊聚物；（2）酯交換反應(yīng)脫除二元醇獲得高分子量聚酯。其中第一步酯化反應(yīng)不需要外加催化劑，通過(guò)二元羧酸單體自身的羧基自催化即可進(jìn)行，而所謂的聚酯催化劑實(shí)質(zhì)上是第二步反應(yīng)的酯交換催化劑。只通過(guò)第一步酯化反應(yīng)就有效提升聚酯分子量，避免第二步酯交換反應(yīng)的進(jìn)行，是無(wú)催化劑熔融縮聚合成高分子量聚酯唯一有效途徑。早在高分子學(xué)科創(chuàng)立之初的上世紀(jì)20年代末，Carothers就研究了二元羧酸與二元醇可在羧酸單體自催化下熔融酯化縮聚，以期得到聚酯材料，然而產(chǎn)物分子量?jī)H有2-5 kDa，性能太差而無(wú)法應(yīng)用。酯化反應(yīng)的低平衡常數(shù)和高熔體黏度下排除副產(chǎn)物水的困難，被普遍認(rèn)為是導(dǎo)致自催化方法無(wú)法獲得高分子量聚酯的原因。1941年，英國(guó)化學(xué)家Whinfield和Dickson受Carothers研究的啟發(fā)創(chuàng)造性地提出了酯交換策略，通過(guò)酯交換反應(yīng)脫除過(guò)量的二元醇合成了分子量高、力學(xué)性能優(yōu)異的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），并由英國(guó)ICI公司在1946年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前幾乎所有的商品化聚酯都是通過(guò)酯交換路線合成的，但是為了克服酯交換反應(yīng)的能壘，催化劑的使用不可避免。Flory在1953年出版的《Princeples in Polymer Chemistry》上對(duì)此做了總結(jié)，認(rèn)為自催化酯化縮聚合成高分子量聚酯是不可能實(shí)現(xiàn)的。 研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)自催化酯化縮聚機(jī)理的深入研究，得出自催化方法無(wú)法獲得高分子量聚酯的原因僅僅在于反應(yīng)過(guò)程中的官能團(tuán)比例失衡，而非酯化反應(yīng)的低平衡常數(shù)及副產(chǎn)物難以排出。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無(wú)催化劑縮聚的新機(jī)理，采用了一類(lèi)能夠形成五元環(huán)或者六元環(huán)酸酐的二元羧酸作為單體。過(guò)量的此類(lèi)二元酸與伯二元醇酯化形成羧基封端的預(yù)聚物后，通過(guò)三步串聯(lián)的基元反應(yīng)：質(zhì)子轉(zhuǎn)移、酸酐形成和再次酯化反應(yīng)，使得體系中的醇酸官能團(tuán)比例不斷趨近于等摩爾比，從而在不需要外加催化劑的條件下獲得了高分子量的聚酯。該方法中聚酯產(chǎn)物分子量增長(zhǎng)呈現(xiàn)出獨(dú)特的“加速”模式，從而在與傳統(tǒng)工藝相近的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)熔融縮聚獲得了一系列的高分子量無(wú)催化劑聚酯，包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸乙二醇酯（PES）、聚（丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯）（PBSA）和聚（丁二酸乙二醇酯-共-對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）（PEST）等。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)進(jìn)一步深入研究聚合機(jī)理，優(yōu)化聚合工藝，解決了無(wú)催化劑熔融縮聚合成聚酯的單體普適性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了PET、聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）等芳香族聚酯的無(wú)催化劑合成。 本成果解決了聚酯工業(yè)的百年難題，屬于國(guó)際首創(chuàng)，并擁有完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具有巨大的應(yīng)用潛力。

項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容及用途： 本項(xiàng)目采用一種氣體輔助擠出成型技術(shù)，其技 術(shù)關(guān)鍵是通過(guò)氣體輔助控制系統(tǒng)精確控制氣體壓力， 采用氣體輔助擠出口 模使聚合物擠出時(shí)在口模內(nèi)壁形成一層穩(wěn)定的氣墊膜層， 從而實(shí)現(xiàn)擠出由 非滑移粘著剪切口模擠出機(jī)理轉(zhuǎn)化為完全滑移非粘著剪切口模擠出機(jī)理， 將口模壁面對(duì)擠出熔體的阻力降到最低限，從而達(dá)到減小擠出脹大、降低 口模壓降和制品內(nèi)應(yīng)力、提高制品表面和內(nèi)在質(zhì)量的目的。聚合物氣體輔

糠醛來(lái)源于自然界的C5糖，是已大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的生物質(zhì)基化工產(chǎn)品，其原料來(lái)源是農(nóng)業(yè)和林業(yè)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(shù)量非常龐大，且其綜合利用不與人類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)糧食，通過(guò)它們生產(chǎn)糠醛，進(jìn)而發(fā)展生物質(zhì)糠醛基化工產(chǎn)品具有非常大的潛力。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)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(huán)保特性而受到人們的廣泛關(guān)注。糠醛來(lái)源于自然界的C5糖，是已大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的生物質(zhì)基化工產(chǎn)品，其原料來(lái)源是農(nóng)業(yè)和林業(yè)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(shù)量非常龐大，且其綜合利用不與人類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)糧食，通過(guò)它們生產(chǎn)糠醛，進(jìn)而發(fā)展生物質(zhì)糠醛基化工產(chǎn)品具有非常大的潛力。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于糠醛是單官能團(tuán)化的化合物，在聚合物工業(yè)中難以發(fā)揮重要作用，因此盡管其生產(chǎn)原料廣泛、工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)成熟，但市場(chǎng)容量非常有限，嚴(yán)重限制了以糠醛為基礎(chǔ)原料的聚合物工業(yè)應(yīng)用。

一、成果簡(jiǎn)介 針對(duì)我國(guó)控釋肥領(lǐng)域存在的成本偏高、控釋性較差、膜材難降解、工藝相對(duì)落后等問(wèn)題，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)過(guò)幾年攻關(guān)，首次采用國(guó)際先進(jìn)的包膜工藝，研發(fā)出新型可降解高分子膜材料，自主開(kāi)發(fā)出與膜材相配套的一整套包膜設(shè)備，建成了一條完整的生產(chǎn)線，研制出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型包膜控釋肥料，實(shí)現(xiàn)500公斤/小時(shí)小型工業(yè)化生產(chǎn)，專(zhuān)家鑒定整體水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。生產(chǎn)過(guò)程能耗少，生成過(guò)程無(wú)“三廢”產(chǎn)生，產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)味。包膜生產(chǎn)線可以在現(xiàn)有的舊的設(shè)備上改造，設(shè)備

本發(fā)明提供了一種聚合物緩蝕劑及其制備方法，其制備方法是： 在容器中加入引發(fā)劑、催化劑與鹵代環(huán)氧丙烷于 0～25℃下混合反應(yīng) 3～10 小時(shí)，再加入烷基吡啶，于 90～150℃下回流冷凝反應(yīng) 2～6 小 時(shí)，得到本發(fā)明聚合物緩蝕劑；其中引發(fā)劑、催化劑、鹵代環(huán)氧丙烷 與烷基吡啶加入的質(zhì)量比為 1～2：1～2：40～100：10～50。本發(fā)明 的緩蝕劑具有水溶性好、用量少、緩蝕效果好等特點(diǎn)。

量子材料科學(xué)中心韓偉課題組在二維磁性體系中展開(kāi)工作并取得了重要進(jìn)展，觀測(cè)到了二維反鐵磁體系中磁振子的長(zhǎng)距離輸運(yùn)。MnPS3晶體是一種層狀反鐵磁材料，利用機(jī)械剝離手段得到了二維的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制備了用于測(cè)量磁振子輸運(yùn)的非局域器件，器件結(jié)構(gòu)如圖A所示。器件左側(cè)Pt電極通過(guò)熱方法來(lái)注入磁振子，右側(cè)Pt電極探測(cè)在二維MnPS3中擴(kuò)散傳輸?shù)拇耪褡印Ｔ诙S反鐵磁MnPS3中，實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到了幾微米的磁振子擴(kuò)散長(zhǎng)度。并且從圖B中可以看出，隨著注入端和探測(cè)端距離的增加，探測(cè)到的非局域信號(hào)表現(xiàn)出e指數(shù)衰減的形式，跟一維漂移擴(kuò)散模型的理論模型一致。在此基礎(chǔ)上，他們還系統(tǒng)研究了MnPS3厚度對(duì)磁振子弛豫性質(zhì)的影響。隨著MnPS3厚度從40nm降低至8nm，磁振子弛豫長(zhǎng)度由4μm減小到1μm（圖C），這可能是由較薄的MnPS3中較強(qiáng)的表面雜質(zhì)散射效應(yīng)導(dǎo)致的。 二維材料中的磁振子輸運(yùn)實(shí)現(xiàn)為二維磁性材料在磁振子電子學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也有望推動(dòng)磁振子在量子尺度下的新穎量子物理性質(zhì)研究。圖：二維反鐵磁體系中磁振子輸運(yùn)研究。（A）二維反鐵磁MnPS3中的磁振子輸運(yùn)測(cè)量結(jié)構(gòu)示意圖。（B）自旋信號(hào)R_NL^*隨電極間距的依賴關(guān)系，與理論預(yù)言的e指數(shù)衰減吻合。（C）磁振子弛豫長(zhǎng)度隨MnPS3厚度的依賴關(guān)系。

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠的心肌細(xì)胞檢測(cè)方法及其應(yīng)用，包括以下步驟：1)制備生物相容性的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠；2)基于反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠心肌細(xì)胞的培養(yǎng)；3)心肌細(xì)胞的檢測(cè)；4)數(shù)據(jù)的分析。本發(fā)明中的反蛋白石結(jié)構(gòu)色水凝膠具備良好的生物相容性，細(xì)胞在其表面生長(zhǎng)保持高活性和表型，反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠不僅為心肌細(xì)胞的生長(zhǎng)提供載體，更重要的是為心肌細(xì)胞收縮力和跳動(dòng)頻率的檢測(cè)提供穩(wěn)定的光學(xué)傳感信號(hào)，該檢測(cè)方法不需要復(fù)雜的檢測(cè)系統(tǒng)，具備直觀性、高靈敏行、高效、不受外界條件影響的優(yōu)勢(shì)；該方法可應(yīng)用于心臟藥物

項(xiàng)目介紹: 目前,我國(guó)生產(chǎn)的蒙脫石粘土礦物產(chǎn)品的五分之四用在鑄造、冶金球團(tuán)、鉆井造漿、油脂脫色等應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)品用途單一，結(jié)構(gòu)單一不能系列化、產(chǎn)品科技含量低、產(chǎn)品附加值低。而高吸水性蒙脫石聚合物與之不同的是:它是更高一個(gè)層面──有機(jī)、無(wú)機(jī)交叉應(yīng)用領(lǐng)域二者“結(jié)合”的產(chǎn)物, 它兼有二者的物化特性,不僅提高了產(chǎn)品的科技含量而且拓展了蒙脫石類(lèi)產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。此聚合物實(shí)質(zhì)上基于蒙脫石層間K+、Na+、Ca2+、Mg2+等離子的交換性及層間的間距可擴(kuò)張性,通過(guò)交聯(lián)劑實(shí)施有機(jī)母膠液對(duì)蒙脫石礦粉的穿插、交聯(lián)聚合,形成有機(jī)、無(wú)機(jī)互補(bǔ)性強(qiáng)的高吸水聚合物。1) 聚合物特性及性能：此聚合物有: ①高吸水,每克干聚合物(粒、粉)對(duì)自來(lái)水的吸水倍率可達(dá)55ml─300ml∕g ; ②吸水體有一定強(qiáng)度、不粘手; ③具有較好的持水、釋水特性, 吸水體在外力作用下只改變形態(tài)而不會(huì)放出水分,但在太陽(yáng)底下涼曬會(huì)隨著空氣濕度變化放出或吸收水分; ③ 蒙脫石結(jié)構(gòu)未遭到破壞仍保持其陽(yáng)離子交換特性; ④ 聚合物干燥后再吸水仍保持原吸水能力,可反復(fù)使用之等性能；2) 聚合物的用途：此材料可用作: ① 農(nóng)用節(jié)水保墑; ② 載體材料; ③干燥劑; ④油水分離材料; ⑤污泥固化材料; ⑥防滲堵漏材料; ⑦沙漠治理等材料。用途十分廣泛。

制備對(duì)可見(jiàn)光透過(guò)良好，而對(duì)紫外線和紅外線有優(yōu)良的阻隔作用，并且價(jià)格低廉，易于加工的建筑用或車(chē)用太陽(yáng)膜是非常有應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義的。現(xiàn)今市場(chǎng)上的太陽(yáng)膜，一般是采用沉積或?yàn)R射的方法在聚合物薄膜或直接在玻璃上沉積制備的一層或多層金屬或金屬氧化物，主要利用金屬膜或金屬氧化物膜對(duì)紅外線進(jìn)行吸收和反射。但由于這種方法所需設(shè)備復(fù)雜昂貴，而且填充的金屬及金屬氧化物的成本也不低廉，所以制備低成本且性能優(yōu)良的太陽(yáng)膜成為一種需求。本項(xiàng)目采用價(jià)廉易得的炭黑作為填充物，與聚合物復(fù)合制備太陽(yáng)膜。炭黑作為一種典型的吸光物質(zhì)，對(duì)紫外線和紅外線有很強(qiáng)的吸收特性，但炭黑易團(tuán)聚，在聚合物基體中不易分散，造成薄膜不同區(qū)域可見(jiàn)光和紫外線及紅外線的透過(guò)率差異很大，另外炭黑粒子的分布不均，也會(huì)造成成膜性能差，薄膜韌性不能達(dá)到應(yīng)用要求。本項(xiàng)目首先通過(guò)對(duì)炭黑進(jìn)行改性，改善其在聚合物基體中的分散，并使改性炭黑粒子的尺寸遠(yuǎn)小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，粒子和基體的折射率盡量匹配，從而減小粒子填充的體積份數(shù)。炭黑經(jīng)過(guò)改性后，其填充的聚合物復(fù)合薄膜將具有較好的透明性，同時(shí)又能在一定程度保持對(duì)紫外線和紅外線的強(qiáng)吸收特性,使這種復(fù)合薄膜作為太陽(yáng)膜使用成為一種可能。本項(xiàng)目詳細(xì)研究了改性炭黑在基體中的分散狀況，并對(duì)復(fù)合薄膜的光學(xué)特性進(jìn)行了重點(diǎn)研究, 解決可見(jiàn)光透過(guò)率與紅外線阻隔這一對(duì)矛盾，從而制備符合太陽(yáng)膜性能要求的新型復(fù)合薄膜。另外，制備復(fù)合薄膜的方法簡(jiǎn)單，操作時(shí)無(wú)需復(fù)雜昂貴的設(shè)備，因此應(yīng)用前景廣闊。

聚合物多孔材料在高技術(shù)領(lǐng)域有可觀的應(yīng)用前景，如作為有機(jī)合成催化劑載體、生物組織工程支架等。通過(guò)高內(nèi)相乳液模板法（HIPEs）制備的聚合物多孔材料具有孔徑和孔容積可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是極具工業(yè)價(jià)值的一種技術(shù)。但前人的工作都基于乳液經(jīng)典理論：Bancroft規(guī)則即水包油型的乳液只能采用水溶性的乳化劑，油包水型的乳液只能采用油溶性的乳化劑，這嚴(yán)重限制了以高內(nèi)相乳液為模板制成的聚合物多孔材料的直接應(yīng)用，迫使其在使用前必須經(jīng)由復(fù)雜的表面功能化；且傳統(tǒng)方法在制備穩(wěn)定高內(nèi)相乳液時(shí)，乳化劑占有機(jī)相5-70 wt%，大大增加了高內(nèi)相乳液制備成本，并造成環(huán)境污染。本項(xiàng)目以一步法制備功能化聚合物多孔材料及降低HIPEs制備過(guò)程乳化劑用量為技術(shù)特點(diǎn)，以僅占有機(jī)相0.8 wt% 的水溶性乳化劑為穩(wěn)定劑，獲得穩(wěn)定的、水相體積分?jǐn)?shù)達(dá)96.3vol% 的油包水型高內(nèi)相乳液，并聚合得到功能化聚苯乙烯-二乙烯基苯基多孔材料。該多孔材料已成功地用作有機(jī)合成的微反應(yīng)器和催化劑載體，避免了高毒性有機(jī)錫類(lèi)催化劑的使用，為聚合物多孔材料在綠色化學(xué)工業(yè)中直接應(yīng)用提供新的途徑。