中国行业发展报告

【摘要】　　2月26日，科技日报网讯，最近，美国需要细胞模型来研究人体发育和体外疾病，并筛选药物的毒性和功效。当前的方法在功能组织模型的工程设计中受到限制，这些模型具有必要的细胞密度和异质性以适当地建模细胞和组织行为。宾夕法尼亚大学Jason A. Burdick教授团队开发了一种生物印刷方法，可将球状体以高分辨率转移到自愈支持水凝胶中，从而使其图案化并融合到规定空间组织的高细胞密度微组织中。相关论文3D bioprinting of high cell-density heterogeneous tissue models through spheroid fusion within self-healing hydrogels发表在《Nature Communications》上。作为一个示例应用程序，我们用生物印记诱导的多能干细胞衍生的心脏微组织模型，其空间控制的心肌细胞和成纤维细胞比率可复制心肌梗塞后出现的瘢痕性心脏组织的结构和功能特征，包括收缩力降低和不规则电活动。将生物印记的体外模型与功能读数结合，以探究各种促再生microRNA治疗方案如何影响组织再生以及由于心肌细胞增殖而恢复的功能。该方法可用于一系列生物医学应用，包括开发精确模型以模拟疾病和筛选药物，尤其是在高细胞密度和异质性很重要的情况下。

【关键词】宾夕法尼亚大学，3D生物打印，水凝胶球体

【摘要】　　2月26日，科技日报网讯，对于微创手段而言，微针阵列是突破皮肤屏障以实现有效透皮药物输送的一种有吸引力的选择。最近，日本东北大学Matsuhiko Nishizawa教授团队报告了包含相互连接的微孔的固体聚合物基离子导电多孔微针（PMN）在改善离子电渗疗法中的应用，这是一种通过直流电通过皮肤增强透皮分子运输的技术。相关论文以题为Transdermal electroosmotic flow generated by a porous microneedle array patch发表在《Nature Communications》上。用带电水凝胶改性的PMN立刻在离子电渗疗法中带来了三个创新优势：（1）通过低侵入性刺穿高电阻角质层降低透皮阻力，（2）较大的分子通过相互连接的微孔运输，以及（3）产生电渗流（EOF）。特别是，PMN产生的EOF类似于外压诱导的流动，极大地增强了透皮分子的渗透或提取。使用猪皮样品证明了EOF辅助递送模型药物（右旋糖酐）和葡萄糖提取的效率提高。此外，通过内置的酶促生物电池（果糖/ O2电池）为基于PMN的透皮EOF系统供电也被证明是可能的完全有机离子电渗疗法贴剂。

【关键词】日本东北大学，多孔微针水凝胶，透皮电渗流

【摘要】　　2月26日，科技日报网讯，近日，中国科学院兰州化学物理研究所聚合物自润滑复合材料课题组成功设计合成了基于动态烯胺键的热固性形状记忆聚酰亚胺(PI)，实现了全闭环回收利用。热固性聚酰亚胺由于化学交联网络的存在难以熔融和溶解，无法再加工和循环利用，并且很难通过绿色方法快速降解回收，造成严重的资源浪费和环境污染。研究人员以胺封端的聚酰亚胺齐聚物和均苯三甲醛缩聚形成可逆动态烯胺键交联的热固性聚酰亚胺。这种热固性聚酰亚胺的杨氏模量达1.8GPa、断裂伸长率达10%、拉伸强度达87MPa，性能与同类结构高相对分子质量聚酰亚胺相当。动态烯胺键的引入并没有降低聚酰亚胺的热稳定性。该热固性聚酰亚胺还表现出良好的形状记忆效应，形状固定率达96%、形状回复率达97%。由于这种热固性聚酰亚胺具有较高的机械强度、热稳定性，同时兼具形状记忆和回收再利用性能，是一种有前景的可持续循环利用的多功能材料。

【关键词】中科院，热固性形状记忆PI，回收利用

【摘要】　　1月26日，科技报消息，2021年1月6日，同济大学/香港大学Ran Du教授团队在《Matter》期刊发表了A Roadmap for 3D Metal Aerogels: Materials Design and Application Attempts一文。凭借金属（例如，电导率，催化活性和等离激元性质）和气凝胶（例如，整体结构，多孔网络和较大的比表面积）的优点，金属气凝胶（MA）成为一类新型的金属近十年来多孔材料。设想它们在电催化，等离子体激元和传感领域具有无与伦比的潜力，将彻底改变与能源和检测相关的应用领域。但是，由于缺乏足够的物质基础，MA的发展受到严重阻碍。由于对形成机制的理解不明确，为任务特定应用定制MA仍然面临着巨大挑战。通过综述最新发展，本综述致力于总结设计原理并引起广泛科学界的兴趣。此外，突出了关键挑战和机遇，为这一年轻而有前途的领域提供了研究路线图。

【关键词】香港大学，3D金属气凝胶，路线图

【摘要】　　1月26日，科技报消息，俄罗斯国立研究技术大学的科研人员首先发现了钛镍合金的热机械处理最佳参数，从而改进了生产医学形状记忆合金的技术。新方法可提升现有手术设备的可靠性，并开发出许多新产品。相关研究成果近日刊登在《金属杂志》上。形状记忆合金是受到严重变形后能够恢复形状的材料。目前使用最广泛的是基于钛镍合金的形状记忆合金，它被用于具有高可靠性要求的医学植入物和智能医疗设备中，例如可移动式手术支架或血管支架。钛镍合金可逆变形最大指标需要在不超过600℃的温度下，通过热机械处理技术形成超细晶粒结构来获得。但现有的生产镍化钛的技术是在800℃至900℃的温度下进行的，因此，无法获得具有超细晶粒结构的大型形状记忆合金。俄国立研究技术大学的科研人员首次发现了钛镍合金的热机械处理参数，使大型钛镍形状记忆合金获得不仅具有所需的纳米结构，而且还增强了其功能特性。

【关键词】俄罗斯，形状记忆，钛镍合金

【摘要】　　1月26日，科技报消息，1月19日，中国石油裂解汽油二段加氢催化剂在广州石化完成换剂工作。广州石化20万吨/年乙烯装置在前期的扩能改造中，配套的汽油加氢装置未改动。为满足高负荷生产的需要，厂家更换了国外知名企业开发的新型裂解汽油二段加氢催化剂，但在投运后催化剂性能开始下降，生产技术指标无法达到设计要求，严重影响产品质量，成为装置高负荷生产的瓶颈。随后，广州石化换用中国石油裂解汽油二段加氢催化剂，催化剂的加氢脱硫活性和稳定性得到了厂家认可。本次广州石化换剂，采用的是中国石油最新研发的高选择性器外预硫化态裂解汽油二段催化剂。在装剂及开工过程中，中国石油化工研究院兰州化工研究中心派出科研人员赴装置现场提供全程技术服务。双方技术人员日夜奋战，坚守在中控室，时刻关注着升温曲线和装置数据变化，通过对催化剂硫化过程的精确控制和对开车方案的及时调整，实现了加氢装置的快速平稳开工。

【关键词】中石油，加氢催化剂，乙烯

【摘要】　　1月26日，科技报消息，近日，国家知识产权公布了比亚迪最新的283项专利，包含固态电池、电池热管理、自动驾驶控制系统等技术。其中固态电池方面公布了两项专利。一是“一种正极材料及其制备方法、一种固态锂电池”。该专利的申请日期为2019年7月17日，申请公布日为2021年1月19日。专利信息显示，“一种正极材料及其制备方法、一种固态锂电池”提供一种正极材料，为核壳结构，所述核为正极活性物质，所述壳包括含锂过渡金属氧化物和Ti2O3，所述含锂过渡金属氧化物的离子电导率高于10，高于3.0V电压下所述含锂过渡金属氧化物可脱锂生成氧化物。该发明还提供了正极材料的制备方法和固态锂电池。该正极材料可同时构建锂离子传输通道和电子传输通道，极大地提升了固态锂电池的容量发挥、首圈库伦效率、循环性能和高倍率性能。二是“一种锂离子电池固态电解质及其制备方法和固态锂离子电池”。该专利的申请日期为2019年7月19日，申请公布日同样为2021年1月19日。

【关键词】比亚迪，固态电池，专利

【摘要】　　12月30日，科技报消息，俄罗斯科学院西伯利亚分院博列斯科夫催化研究所研发出基于多层碳纳米管的催化剂，用以从甲酸中获取氢燃料。目前，分子氢被认为是最具前景的绿色替代能源之一。但游离态的氢属于最轻气体，同时也是沸点最低的气体之一。氢气易燃易爆，因此难以储存和运输。全世界都在寻找有助于储存和运输氢的有机物，甲酸则是最具前景的材料之一。它能够确保氢的高含量，保持化学稳定性和热力学稳定性，并且无毒。甲酸分解有两种方式，脱氢和脱水。优选第一种，因为在脱水过程中会释放一氧化碳，对燃料电池催化剂有害。脱氢能够形成由氢和二氧化碳组成的气体混合物。俄罗斯科学院西伯利亚分院催化研究所高级专家、化学博士玛丽亚·卡扎科娃表示，最紧迫的问题是研发用于甲酸脱氢的选择性多相催化剂。目前广泛使用的是基于贵金属的催化剂，例如金、银、钯、铂和钌，但这些化合物昂贵且难以获得。因此，现在的研究都是为了寻找不含昂贵成分的替代物。基于过渡金属和碳材料的催化剂就很适合。

【关键词】俄罗斯科学院，低成本，甲酸脱氢催化剂

【摘要】　　12月30日，科技报消息，最近，加拿大多伦多大学Eugenia Kumacheva教授团队报告了一种利用具有强大的Fe3 离子螯合能力的纳米胶体水凝胶来抗菌伤口敷料的新方法，从而使细菌失去了急需的离子铁并抑制了细菌的生长。相关论文Nanocolloidal Hydrogel with Sensing and Antibacterial Activities Governed by Iron Ion Sequestration发表在《Chemistry of Materials》上。水凝胶衍生自装饰有碳点（C-dot/CNCs）的纤维素纳米晶体。纳米原纤维水凝胶吸收Fe3 离子后，由于离子在C点表面的吸附，水凝胶的光致发光被淬灭，从而报道了离子铁从介质中的去除。水凝胶抑制了耐药性革兰氏阴性大肠杆菌，铜绿假单胞菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌的生长，并且对人成纤维细胞无细胞毒性。伤口敷料很容易使用三维（3D）打印制造。水凝胶抗菌性能的新机制，其传感能力，生物相容性以及3D打印伤口敷料贴片的能力使其成为制造高级伤口敷料的非常有前途的材料。

【关键词】多伦多大学，3D打印，抗菌水凝胶敷料

【摘要】　　12月30日，科技报消息，12月28日，道氏技术（300409.SZ）公告称，公司拟在龙南经济技术开发区投资建设锂离子电池材料全生命周期绿色制造项目，项目公司暂名江西佳纳能源科技有限公司。项目投资总额75亿元，建设内容为年产5万吨动力电池正极材料前驱体、2万吨金属量钴盐产品、3万吨金属量镍盐产品项目、5万吨废旧锂电池回收再利用项目。未来，公司可根据市场情况，择机建设二期项目，二期项目拟投资50亿元，在拟留的400亩建设用地上，再新建5万吨动力电池正极材料前驱体和5万吨废旧锂电池回收再利用生产线。道氏技术表示，项目预计2021年初开始建设，准备和建设期预计2年，2022年底投产；预计首期项目全面达产后年产值超过100亿元。

【关键词】道氏技术，锂离子电池材料，绿色制造

【摘要】　　12月30日，科技报消息，可穿戴电子设备如智能手环、智能眼镜和GPS定位鞋等的市场需求在不断增大。根据预测，仅2021年可穿戴设备的销量就将高达5.05亿件，但是在实际应用中仍面临巨大的挑战，其高昂的成本和灵敏度低等问题限制了其发展。针对这一问题，复旦大学吕银祥教授利用高弹性的氨纶织物作为柔性基底，通过原位还原法和“浸渍-提拉”法制备了rGO/石墨/PVA复合层状导电织物，实现了低成本和高灵敏的目标。该导电织物以莫代尔/氨纶混纺针织物作为柔性基底，先通过原位还原法沉积还原氧化石墨烯层，再利用简单高效的“浸渍-提拉”法沉积自制“砖-砂-浆”结构导电纳米碳基墨水与PVA的混合溶液，通过改变浸渍次数调节织物电导率，得到具有较高导电性和柔性的耐洗导电织物。

【关键词】复旦大学，《ACS，AMI》，碳基层状多功能传感织物

【摘要】　　11月28日，新材料在线讯，在当今时代，相信大家经常可以看到这些口号：生物可降解、生物可持续化、可循环使用等等。面对日益严峻的环境压力，生物废料的不断堆积，如何高效又大规模地生产新一代生物可降解聚合物，成为了非常迫切需要深入研究的问题。在众多的已知可降解生物塑料的单体中（例如：丙交酯，ε-已内酯），丙交酯毫无疑问是目前人们最熟知的，其聚合物已成为21世纪使用最广泛的生物可降解塑料。因此，在工业生产中如何高效节能地大规模生产聚乳酸，如何选择更加高效而又可循环使用的催化剂，成为了日益重要的科研难题。目前在工业生产中，使用得最多的生产聚乳酸或聚已内酯的催化剂是辛酸亚锡【Sn(Oct)2】。这类催化剂的优势在于不仅其自身催化活性高，并且在低浓度催化剂反应条件下也可以催化出高分子质量的聚合物。当然，它也存在着明显的弊端：具有毒性。近日， Sonja Herres-Pawlis团队开创性地研发出了一款无毒性氮氮供体胍锌催化剂。它能够完美地替代辛酸亚锡——该分子不仅在本体开环聚合反应中展现了目前为止相较于其他催化剂而言最快的催化活性，在开环溶液聚合丙交酯反应中也展现出了高反应速率，并且反应后能得到极高晶体度高分子材料。众所周知，晶体化程度很大程度上决定了反应材料的物化特性，高晶体化的聚乳酸在生物医学上有着极高的价值。该研究成果以题 “Next Generation of Zinc Bisguanidine Polymerization Catalysts towards Highly Crystalline, Biodegradable Polyesters”发表在最新一期的《Angewandte Chemie》上。

【关键词】辛酸亚锡，高结晶度可降解，聚酯纤维

【摘要】　　11月28日，新材料在线讯，近日，韩国科技信息通信部下属的韩国材料研究所（KIMS）钢铁材料研究室与浦项产业科学研究院（RIST）合作，在全球首次开发了超轻质不锈钢，相较传统不锈钢重量减轻约20%左右。此次研制的超轻质不锈钢，不仅改观了“不锈钢重量大”的传统刻板印象，而且没有添加高价的镍合金，从而确保了价格竞争力。此次研究得到了韩国国防事业厅军民合作振兴院的军民两用技术开发项目的大力支持。相关研究结果刊登于国际学术期刊《科学报告》（Scientific Report）上，论文题目为《A new class of lightweight, stainless steels with ultra-high strength and large ductility》（一种新型的轻质、超高强度、高延性不锈钢）。今后研究团队将开展技术量产化等后续研究。

【关键词】NawaStitch，碳纤维，复合材料

【摘要】　　11月28日，新材料在线讯，据外媒New Atlas报道，法国的Nawa Technologies公司在美国成立了一家分公司，并将其快速、实惠的垂直排列碳纳米管（VACNT）制造工艺带入新的应用：使碳纤维复合材料更加坚固。Nawa此前宣布已经在生产一种新的电极设计，该电极设计可以从根本上提高现有和未来电池化学性能，将是世界上最快的电极：其可提供高达3倍的能量密度，10倍的功率密度，更快的充电速度以及多达5倍的电池寿命。Nawa公司的优势来自于它的秘诀：超快速的单步纳米管生长过程。该公司首席执行官Pascal Boulanger表示：“这和防反射涂层玻璃以及光伏的涂层过程是一样的。它的价格已经非常便宜了。” 这些纳米管具有极强的强度和高导电性，在电子领域具有明显的优势，但Nawa现在也在考虑用它们来推进材料的发展。Nawa已经收购了N12 Technologies的资产，这是一家位于马萨诸塞州的公司。根据Crunchbase的数据，自2012年成立以来，N12 Technologies筹集了近3300万美元，目标是利用VACNT技术使碳复合材料结构更轻、更强。N12是使用从麻省理工学院授权的两步工艺来种植纳米管，Nawa将继续这种关系，并将两种制造方式描述为 "互补"。

【关键词】NawaStitch，碳纤维，复合材料

【摘要】　　11月28日，新材料在线讯，激光粉床融合（Laser powder bed fusion）是目前使用最广泛的金属增材制造工艺，在计算机辅助设计和绘图软件的控制下，它能够通过高功率密度激光熔化金属粉末。尽管LPBF具有优异的制造复杂几何形状制件的能力，但制件的孔隙度仍然是该工艺致命的弱点，在制造过程中形成“匙孔”（蒸汽凹陷）会导致孔隙化，从而降低合金性能，尤其是断裂性能，亦会使得制件的耐腐蚀性和抗疲劳性能大打折扣。为此，清华大学赵沧助理教授，美国卡内基梅隆大学Anthony D. Rollett，弗吉尼亚大学Tao Sun利用高速X射线成像技术，详细研究了钛合金（Ti-6Al-4V）中由匙孔导致的孔结构的形成过程。实验结果发现：1、处于P-V空间中匙孔孔隙具有尖锐、平滑的边界形貌，同时在光板和粉床之间变化不大。2、临界失稳状态下的匙孔在熔体池中产生声波，为匙孔尖端附近的气孔提供额外而重要的驱动力，使其远离匙孔并成为缺陷。3、小的球形气孔的形成可能源于粉末的存在或者亚稳态的熔化条件。

【关键词】清华大学，金属3D打印，气孔

【摘要】　　10月30日，据外媒报道，北京时间2020年11月10日晚上11点（德国时间下午4点），（可以到南极熊3D打印网公众号观看直播）德国金属3D打印大厂SLM Solutions Group AG将发布下一代金属3D打印机，使用的激光器数量超过10个。随着产业化应用的深入，下游客户对打印速度和效率的要求越来越高，各大SLM技术类的金属3D打印机厂商都在往多激光方向发展。斯棱曼激光科技（SLM Solutions Group AG）一直处于科技创新的前沿，推动金属增材制造技术至下一个阶段。从最初1996年激光选区熔化技术的专利发明，不断地实现技术突破，分别在2011年和2013年推出双激光和四激光设备。历经4年工业化经验打磨的新设备拥有SLM Solutions的多项专利技术，如双向铺粉技术、多激光重叠区域搭接和其独有的风场层流技术。新设备的上市对于整个制造业来说都将具有里程碑式的意义，因为它必将带来一场工业化革命，特别是对于使用SLM?技术的金属增材制造行业。

【关键词】德国SLM，金属3D打印机，激光

【摘要】　　10月30日，据外媒报道，据外媒报道，YCOM和Bcomp宣布成功进行天然纤维前碰撞吸收结构（FIAS）的碰撞测试，这在同类产品尚属首次。该结构由先进技术专家YCOM设计，并采用可持续轻量化制造商BCOMP的高性能AmpliTex?亚麻纤维，由此证明在结构和安全关键部件中，天然纤维可以发挥重要作用。设计人员开发此防撞箱，旨在优化Amplittex?天然纤维增强材料的性能。在FIA认可的米兰理工大学（Politecnico of Milan）测试中心进行的测试显示，其所得结果与传统碳纤维结构一致。从安全的角度来看，这种材料不仅显示出预期的均匀碰撞性能，而且没有急剧碎裂的危险。此外，天然纤维复合材料废料可用于热能回收。 对于赛车行业来说，这证明了高性能天然纤维的应用范围比之前想象的要广泛得多，从而减少对环境的影响，并将技术转移至移动出行领域。目前，作为概念验证设计的天然纤维FIAS原型比碳纤维同类产品重40％，但从复合材料的角度看，仍能减少约50%的二氧化碳排放。 赛车运动是新技术发展的熔炉，因为必须快速完成，而且不能存在任何错误风险。”一旦经过验证，这些技术就可以应用于汽车、航空航天和船舶等高容量垂直市场。

【关键词】YCOM，Bcomp，高性能AmpliTex?亚麻纤维

【摘要】　　10月30日，据外媒报道，Arkema阿科玛公司官方网站发布资讯，公司因其用于风力涡轮机的Elium液态热塑性树脂而获得2020年Pierre Potier奖，Elium液态热塑性树脂作为复合材料市场的一项突破性创新，可用于制造100％可回收的风力涡轮机叶片。陆上和海上的风能生产有望在向低碳能源过渡中发挥重要作用。然而，在这个每年以12％到15％速度增长的市场中，每年在全球安装的20,000台风力涡轮机上的叶片（即约55万吨复合材料）是由玻璃纤维或碳纤维/环氧树脂基热固性复合材料制成的。其轻便、坚固和耐冲击的特性使其成为该应用的首选材料，但是它们有一个主要缺点：它们无法回收，当这些叶片以及其他广泛应用中使用复合材料的使用寿命终止，在未来几年内可能会成为主要的环境问题。Elium液态热塑性树脂是在阿科玛位于Lacq（64）的研究中心开发的，是有史以来第一种能够制造可完全回收的风力涡轮机叶片的树脂，这是一项真正的突破性创新。无论是机械回收还是化学回收，都是风力涡轮机生命周期中的一项重要资产，首先将零件磨碎，然后加热以使树脂解聚，以便可以将其与纤维填料分离，在纯化和重新配制后，获得了一种具有与原始树脂相同特性的新型液态热塑性树脂。因此，阿科玛是由IRT Jules Verne领导的ZEBRA（零刀片叶片仓库）联盟的核心，这是一个雄心勃勃的项目，旨在创建首个100％可回收的风力涡轮机叶片，并为开发环保和可持续的解决方案做出贡献风力。

【关键词】Arkema，热塑性树脂，风电叶片

【摘要】　　10月30日，据外媒报道，近日，北京大学李彦教授，悉尼大学陈元教授，苏州大学倪江锋教授（共同通讯作者）等人总结报道了碳纳米管在柔性电池中的应用进展与展望。北京大学化学与分子工程学院博士研究生朱胜和盛建为论文共同第一作者。该论文综述了近年来CNT在柔性电池开发中的应用进展，从封闭式电池体系到开放式电池体系，重点介绍了CNT基材料的结构设计及其在各种柔性电池中的作用。同时，作者也对CNT基柔性电池在商业化过程中所面临的挑战和未来研究方向提出了展望。该成果以题为“Carbon nanotubes for flexible batteries: recent progress and future perspective”的综述论文发表在国际著名期刊National Science Review上。

【关键词】北京大学，碳纳米管，柔性电池

【摘要】　　9月30日，中证网讯，据物理学家组织网近日消息，由美国康奈尔大学艺术与科学学院一项最新研究表明，钌酸锶或是一种新型g波超导体。相关结果发布在最近一期《自然物理学》上。在超导体中，两个电子聚集在一起形成库帕对共同运动，这种“配对”赋予了超导体独有的特性——零电阻性。在铅、锡、汞等s波超导体中，形成库帕对的电子，一个自旋向上，一个自旋向下，它们相反的自旋值被认为会相互平衡或抵消，从而没有角动量。而在d波超导体中，库帕对有双量子角动量。目前，物理学家已经从理论上证明了在这两个所谓“单态”状态之间存在第三种超导体：具有单个量子角动量的p波超导体，电子配对方式是平行自旋的而不是反平行自旋。20多年来，p波超导体的主要候选材料之一都是钌酸锶。于是康奈尔大学研究团队着手确定钌酸锶是否是一种非常理想的p波超导体，通过使用高分辨率的共振超声波谱，他们发现这种材料可能是一种全新的超导体：g波超导体。研究小组测量了当材料在1.4开氏度（零下457.87华氏度）的超导转变中冷却时，晶体的弹性常数对各种声波的反应。根据这些数据，他们确定了钌酸锶是所谓的双组分超导体，这意味着电子结合在一起的方式十分复杂，无法用一个单一的数字来描述。“这是迄今为止在低温条件下所获得的最高精度的共振超声波谱数据。”研究人员称。

【关键词】g波超导体，美国康奈尔大学，钌酸锶