材料学--功能材料方向培训课件(pdf 8页)

2011- 6- 27 1 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 专 业 概 述专 业 概 述 材料学材料学- - 功能材料功能材料 材料学系 郑裕东材料学系 郑裕东 公共邮箱2011materialclass 密码：zhuanyegaishu 授课承担单位 授课教师授课主要内容 (材料科学与工程各学科方向介绍) 材料学 材料学 1郑裕东8:008:45 2董建新8:509:35 功能材料 结构材料 材料学 材料学 1孟惠民9:5010:35 2林 涛10:4011:25 腐蚀工程 粉末冶金 材料加工与 控制 1宋仁伯14:5016:25材料加工工艺 材料加工与 控制 1. 刘雅正16:4018:15材料加工质量控制 无机材料1曹文斌8:009:35无机材料 材料化学 材料化学 1杨 州9:5010:35 2王国杰10:4011:25 材料化学 材料化学 材料物理1王燕斌14:5016:25 材料物理 材料物理1王燕斌16:4018:15 材料物理 专业概述课程设置 课程目标：涉及领域，专业学习内容，课程目标：涉及领域，专业学习内容，application and application and 就业前景就业前景 u上课纪律：上课纪律：按时上课，按老师要求进行考勤，计平时成绩按时上课，按老师要求进行考勤，计平时成绩 u考核内容：考核内容：完成一篇课程考核论文完成一篇课程考核论文 u评分标准：评分标准：平时成绩平时成绩20%， 论文， 论文80% u要求：要求： 按照要求格式，按照要求格式，A4纸纸 论文论文15002000字字 结合课堂内容，谈自己的理解和体会结合课堂内容，谈自己的理解和体会 不能抄袭和复制参考文献不能抄袭和复制参考文献 不能计算机打印，必须手写不能计算机打印，必须手写 u交卷时间交卷时间 2011年年7月月8日上午日上午9:0011:00 交到主楼交到主楼417，郑裕东，郑裕东 不按时交卷者视为没参不按时交卷者视为没参加加考考试试 课程要求与考课程要求与考试安排试安排 论文内容：论文内容： u第第一一部部分：课程概述和体会分：课程概述和体会 针对针对材料科学与工程材料科学与工程各各专业专业领域所涉及领域所涉及的的基本知识基本知识，研究研究内容，内容，国国内内外研究现外研究现 状状，本校本校的的研究特点等讲研究特点等讲课内容，谈谈自己课内容，谈谈自己对该领域对该领域的的了了解和学解和学习习体会，体会，以及对以及对课课 程的程的建议等。建议等。 u第二部第二部分：分：感兴趣感兴趣的专业的专业方向方向概述和体会概述和体会 （可（可写自己写自己有兴趣有兴趣的的具具体专业体专业方向）方向） 针对针对自己自己有兴趣有兴趣的专业的专业领域领域， 对该方向所涉及对该方向所涉及的的基本知识、研究基本知识、研究内容内容、国、国内内外外 研究现状研究现状，以及本校在该以及本校在该专业专业方向方向的的特点等讲特点等讲课内容进行课内容进行归纳归纳和和阐阐述，谈谈自己述，谈谈自己对对 该该专业专业方向方向的的认识认识和体会，和体会，以及对以及对专业专业选择选择的的想法想法和和认识。认识。 专业概述课程考核论文专业概述课程考核论文 班级班级 学学号姓名号姓名 第第一一部部分课程概述和体会分课程概述和体会 第二部第二部分分学科概述和体会学科概述和体会 论文格式论文格式 公共邮箱 考试要求 课件 主要内容主要内容 材料学材料学二级二级学科学科介绍介绍 功能材料功能材料方向介绍方向介绍 磁性磁性材料与材料与应用应用 磁磁功能与功能与环境环境材料材料 高技术薄膜高技术薄膜材料材料 生物医用生物医用材料材料 研究方向举例研究方向举例 北科大主页院系总揽材料学院主页科学研究- - - 各系- - - 各个梯队 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2011- 6- 27 2 7 制备与加工工艺制备与加工工艺 材料组织与结构材料组织与结构 材料的性能材料的性能 材料的使用与表现材料的使用与表现 美国国家科学院材料与工程调查研究委员会 材料科学与工程材料科学与工程:关于材料成分、结构、工艺与它们性能关于材料成分、结构、工艺与它们性能 与用途之间有关知识和应用的科学与用途之间有关知识和应用的科学。 新新材料材料研究研究院院 功能材料功能材料 研究所研究所 粉末冶金粉末冶金 研究所研究所 腐蚀腐蚀与与防护防护 中心中心 材料学材料学二级二级学科学科材料学材料学二级二级学科学科 9 材料结构的多尺度研究研究领域 材料学材料学方向方向 高温高温材料材料 材料材料各向异性各向异性 材料材料相相平平衡衡 材料材料优化优化 生物医用生物医用材料材料 磁性磁性材料与材料与应用应用 磁磁功能与功能与环境环境材料材料 高技术薄膜高技术薄膜材料材料 材料学系材料学系 专业专业基基础础课课 专业课专业课 功能材料功能材料研究所研究所 粉末冶金研究所粉末冶金研究所 腐蚀腐蚀与与防护中心防护中心 结结构构材料材料方向方向 材料学材料学本本科科生生课程课程介绍介绍 功能材料功能材料 方向方向 功能材料：功能材料： 具有具有优良优良的的电电学学、磁、磁学学、光光学学、 化化学学、 生物医生物医学学等等功能，功能，特特殊殊的的物物理理、化化学学、生物、生物学学效效应应， 主要主要用用来来制制造造各各种种功能功能元器件元器件 磁性磁性材料材料及应用研究及应用研究室室 强文江教授, 龙毅教授 , 常永勤副教授, 叶荣昌副教授 研究领域研究领域： 稀土永稀土永磁磁材料材料 软软磁磁材料材料 磁磁热效热效应应材料材料 纳纳米稀米稀磁磁半导半导体材料体材料 新新发展发展的核的核电电材料材料 特特色色：兼顾兼顾基基础础研究研究和和应应 用研究用研究 研究物研究物质质的的基本磁性基本磁性 开发开发新新型型高性高性能的能的磁性磁性 材料和 工业材料和 工业应用应用 研究研究室室一一贯注重贯注重科学科学发展前沿发展前沿 及及材料材料应用研究应用研究，关关心心满足满足学学 生生成成才才和和社社会会需需求求。 雅马哈电动车电机 手机用振动马达 磁瓦 节能灯电子镇流器中的滤波电感（非晶带材）中频变压器（非晶带材） GMR硬盘读出硬盘读出磁磁头头 磁性磁性材料的材料的应用应用 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2011- 6- 27 3 课课题情况题情况：承担承担了国了国家家自自然然科学科学基金、国防基金、国防科科技、国技、国家家973和和 863、省省部部市市科科技、国技、国际际合合作作等各等各类类研究研究项目项目，科，科研研任务饱满任务饱满。 详细资料请进入材料学院网站，详细资料请进入材料学院网站，科学研究科学研究材料系材料系磁性磁性 材料梯队材料梯队 培养学生：承担有博士生、硕士生和本科生不同层次和类型培养学生：承担有博士生、硕士生和本科生不同层次和类型 的课程教学，以及博士、硕士、本科学位论文以及本科生创新的课程教学，以及博士、硕士、本科学位论文以及本科生创新 研究基金项目的指导任务研究基金项目的指导任务 高技术薄膜材料研究室高技术薄膜材料研究室 唐伟忠 教授唐伟忠 教授 李成明 教授李成明 教授 宋建华 讲师宋建华 讲师 新材料研究院新材料研究院新材料研究院功能材料研究所新材料研究院功能材料研究所功能材料研究所功能材料研究所 研究方向：金刚石膜为代表的高技术薄研究方向：金刚石膜为代表的高技术薄金刚石膜为代表的高技术薄膜金刚石膜为代表的高技术薄膜膜膜 材料制备技术和应用开发材料制备技术和应用开发材料制备技术和应用开发材料制备技术和应用开发 如光学薄膜、微波窗口、电子器件等如光学薄膜、微波窗口、电子器件等如光学薄膜、微波窗口、电子器件等如光学薄膜、微波窗口、电子器件等 高技术薄膜材料研究室高技术薄膜材料研究室高技术薄膜材料研究室高技术薄膜材料研究室 学生就业方向：学生就业方向：薄膜材料的制备技术和应用薄膜材料的制备技术和应用薄膜材料的制备技术和应用薄膜材料的制备技术和应用 微电子技术、机械制造、能源技术微电子技术、机械制造、能源技术微电子技术、机械制造、能源技术微电子技术、机械制造、能源技术 光学薄膜器件光学薄膜器件太阳能电池太阳能电池耐磨防护涂层耐磨防护涂层 金刚石膜核能窗口金刚石膜核能窗口金刚石声表面波器件金刚石声表面波器件金刚石核探测器金刚石核探测器 应用领域 目前研究方向：目前研究方向： p高速导弹金刚石膜红外光学窗口技术（航天工业总公司预研）高速导弹金刚石膜红外光学窗口技术（航天工业总公司预研） p高功率微波高功率微波管管金刚石膜金刚石膜输输能窗口（电子能窗口（电子科科工工集团集团12所所配套配套） p声表面波器件用金刚石膜声表面波器件用金刚石膜基片基片（电子（电子科科工工集团集团26所所协作协作） p金刚石膜高能金刚石膜高能粒粒子探测器（子探测器（西北西北核技术研究院核技术研究院协作协作） p高速金刚石高速金刚石单晶单晶制备技术（制备技术（北京市自然科北京市自然科学学基基金）金） p微微量杂质对量杂质对金刚石膜金刚石膜物理性物理性能的能的影响影响（教（教育部博士点基育部博士点基金）金） p金刚石膜的金刚石膜的力力学学行行为研究（为研究（国家自然科国家自然科学学基基金）金） p直流旋转直流旋转电电弧弧等等离离子子体数值模拟体数值模拟技术（技术（国家自然科国家自然科学学基基金）金） p金刚石涂层金刚石涂层硬质合硬质合金工金工具具工业工业化化技术（技术（深圳深圳金金洲洲公司）公司） 研究生研究生课题课题： p零零应应力状态力状态薄膜薄膜体体声波器件金刚石声波器件金刚石基片基片研究（研究（吕反修吕反修） p金刚石膜金刚石膜与与电子器件电子器件连接关键连接关键技术研究（技术研究（吕反修吕反修） p金刚石膜金刚石膜断裂失效断裂失效机机理及理及高高强度强度金刚石膜制备技术（金刚石膜制备技术（吕反修吕反修） p微波器件用微波器件用低损耗低损耗金刚石膜金刚石膜输输能窗制备技术能窗制备技术（唐伟忠）（唐伟忠） p高能核探测器用高高能核探测器用高品质品质金刚石膜材料金刚石膜材料（唐伟忠）（唐伟忠） p集集成电成电路路制造业用的微制造业用的微型型工工具具金刚石涂层金刚石涂层（唐伟忠）（唐伟忠） p光学光学级级金刚石膜制备金刚石膜制备中中的的关键关键技术技术问题问题（李成明）（李成明） p超硬纳米多超硬纳米多层层与复合与复合膜的制备膜的制备与与应用（李成明）应用（李成明） p金刚石金刚石自支撑自支撑膜的膜的界界面面与强度与强度（李成明）（李成明） p首饰级首饰级金刚石金刚石单晶单晶制备技术研究（制备技术研究（陈陈广广超超） 磁功能及环境材料研究室磁功能及环境材料研究室 新材料技术研究院功能材料研究所新材料技术研究院功能材料研究所 张深根，田建军，潘德安，孙爱芝，黑立富 金物楼 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2011- 6- 27 4 研究方向研究方向 1 1、磁性功能材料、磁性功能材料、磁性功能材料、磁性功能材料 大直径高性能稀土超磁致伸缩材料；大直径高性能稀土超磁致伸缩材料；大直径高性能稀土超磁致伸缩材料；大直径高性能稀土超磁致伸缩材料； 高效节能电机用高性能磁功能材料及器件；高效节能电机用高性能磁功能材料及器件；高效节能电机用高性能磁功能材料及器件；高效节能电机用高性能磁功能材料及器件； 稀土永磁体铸片工艺和大取向磁体制备技术；稀土永磁体铸片工艺和大取向磁体制备技术； 高性能整体辐射取向稀土永磁环；高性能整体辐射取向稀土永磁环； 2 2、资源循环再利用技术、资源循环再利用技术、资源循环再利用技术、资源循环再利用技术 钢铁工序废弃物回收和增值技术；钢铁工序废弃物回收和增值技术； 电子废弃物综合回收利用技术；电子废弃物综合回收利用技术； 废铝易拉罐绿色保级回收再利用。废铝易拉罐绿色保级回收再利用。 磁功能材料- 信息时代必备 材料 循环经济技术 -人类可持续 发展的依靠 高效节能电机用高性能磁功能材料及器件高效节能电机用高性能磁功能材料及器件 电动电动工工具具 1000万台万台 冷藏库冷藏库用用 压缩压缩机机 1000万台万台 吸尘器吸尘器 1000万台万台 小小型型马达马达 2亿亿台台 洗衣洗衣机机 1500万台万台 空调空调用用 压缩压缩机机 1000万台万台 电动电动泵泵 4500万台万台 HE V 小小型型DC马达马达 大大出出力力DC 马达马达 主主马马 达达 高效节能电机用高性能磁功能材料及器件高效节能电机用高性能磁功能材料及器件 各向异各向异 性性 各向各向同同性性 （BH）max (MGOe) 162010 Br (KG)9.0106.57.5 iHc(KOe)1113810 bHc(KOe)7.65.2 Density (g/cm3)6.26.0 Br (%/)- 0.09- 0.11 iHc (%/)- 0.50- 0.40 Pc=0.5 - 1500- 1000- 5000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 4I （I）, B H kAm- 1 T kOe kG 50 80 100 120 1 50 0 2 4 6 8 10 12 - 20- 15- 10- 50 Pc=1.0Pc=2.0 25 Pc=0.5 - 1500- 1000- 5000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 4I （I）, B H kAm- 1 T kOe kG - 1500- 1000- 5000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 4I （I）, B H kAm- 1 T kOe kG 50 80 100 120 1 50 0 2 4 6 8 10 12 - 20- 15- 10- 50 Pc=1.0Pc=2.0 25 粘接各向异性钕铁硼永磁体粘接各向异性钕铁硼永磁体 的的磁性能磁性能高于目前粘接钕铁高于目前粘接钕铁 硼硼2倍以上倍以上，使用温度使用温度100 以上以上，是今后粘接钕铁硼的，是今后粘接钕铁硼的 发展趋势。发展趋势。 稀土永磁体相关新技术铸片工艺和大取稀土永磁体相关新技术铸片工艺和大取 向磁体制备技术向磁体制备技术 辅助磁场成形技术辅助磁场成形技术烧结钕铁硼烧结钕铁硼 的取向方向尺寸的取向方向尺寸大于大于80mm； 铸片技术消除了铸片技术消除了残余残余-Fe， 提高了钕铁硼磁性能。提高了钕铁硼磁性能。 高性能整体辐射取向稀土永磁环高性能整体辐射取向稀土永磁环 拼装环 整体环 磁性能高、表磁分布均匀、无漏磁、成本低磁性能高、表磁分布均匀、无漏磁、成本低 .资源循环再利用技术资源循环再利用技术资源循环再利用技术资源循环再利用技术 去皮去皮氧化铁氧化铁 皮皮 酸洗酸洗废酸 废酸、含铁废水、含铁废水 蒸汽蒸汽、 盐酸盐酸、 水水 轧制轧制乳化液乳化液、轧、轧 制油制油 精整、清洗精整、清洗 退火退火 冷轧带冷轧带钢钢 碱碱液液、添添加加 剂剂 废乳化液、废轧制油、废乳化液、废轧制油、 铁铁粉混合物粉混合物 废废碱碱液、轧制油、乳化液液、轧制油、乳化液 、铁、铁粉混合物粉混合物 燃燃料料 燃燃料废料废气气 热热轧带轧带钢钢 资资源源枯竭枯竭、环境恶环境恶化化 二次资二次资源源急剧增长急剧增长 资资源源有限有限、循环无限循环无限 大大力力发发展循环经济展循环经济 可持续可持续发发展展 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2011- 6- 27 5 电电子子废废弃物综合回收利弃物综合回收利用技术用技术 电路板绿色高效破碎电路板绿色高效破碎 分选工艺、装备研发分选工艺、装备研发 和产业化和产业化 金属电解分离工艺、金属电解分离工艺、 装备研发和产业化装备研发和产业化 电子级铜、金、电子级铜、金、银的提纯银的提纯 及及深加深加工工艺、装备研发工工艺、装备研发 和产业化和产业化 电电子子废废弃物综合回收利弃物综合回收利用技术用技术 废旧废旧电电路板路板 电电路板破碎磨路板破碎磨粉粉 电电路板磨路板磨粉粉摇床摇床分分选选 电电路板磨路板磨粉粉水水介介质质分分选选 电电路板杂铜路板杂铜粉粉 电电路板杂铜锭路板杂铜锭 废废金属回收再利金属回收再利用用 发展循发展循环环经济经济技术和技术和产业产业 资源短缺资源短缺60%铜铜、50%铝铝、 40%铅铅、15%锌依赖进口；依赖进口； 高能高能耗耗、环境、环境负担重负担重 480kwh/t 16000kwh/t 05,00010,00015,000 再生铝再生铝 能能源源 电电解铝解铝 能能源源 再生铝比原再生铝比原 生铝生铝节能节能 97%，减排，减排 CO295% 废废铜铜料料 废废旧旧汽汽车车及及家家电电等等废废铝铝料料 年消耗优质年消耗优质 铝铝材材25万吨万吨 年消费年消费180亿亿 只铝易拉罐只铝易拉罐 进口进口30亿只亿只 铝易拉罐铝易拉罐 26条生产线年产条生产线年产 150亿只铝易拉罐亿只铝易拉罐 坩埚坩埚 冶炼冶炼 缺点：缺点： l无脱漆等预处理无脱漆等预处理、环境、环境污染严重污染严重 l优质原优质原料料降级降级使用使用(如门窗如门窗用用) l回收率低回收率低 废废铝易拉罐绿色保级回收再利铝易拉罐绿色保级回收再利用用 废废铝易拉罐铝易拉罐 打包打包料料打散打散 破碎破碎成片成片 磁磁选除选除铁铁 回回转窑炭转窑炭化化脱漆脱漆 振动振动脱脱炭炭 振动振动加料加料 双双室室反反射射炉熔炉熔炼炼除镁除镁等等杂杂质质成分成分调调整整除除气气变变质质、晶粒细晶粒细化化静置静置保保温温 过滤过滤 浇浇铸铸 3104合金合金 二次二次燃燃烧烧烟烟气气急急冷冷布袋除尘布袋除尘 活活性性炭吸附炭吸附 脱脱硫硫、脱脱硝硝 达标达标排排放放 环环保处理保处理 成分成分快速检测快速检测 保保持炉持炉 废废铝易拉罐回收再利铝易拉罐回收再利用工艺用工艺路路线线图图 总总体体目标目标： CAN to CAN 环环保保达标达标 废废铝易拉罐绿色保级回收再利铝易拉罐绿色保级回收再利用用 生物生物医医用材料研究方向用材料研究方向 u材料材料优优化化设计设计与与生物生物医医用材料用材料梯队梯队： 材料学材料学系系（行政单位）（行政单位） u生物生物医医用材料研究用材料研究中心中心：（学术学术单位）单位） 对对现有现有二二级级学科材料学、材料学科材料学、材料物理物理、材料化、材料化 学学进进行行学科学科交叉交叉和和资源资源整整合，合，融融合合了北京了北京科科 技大学技大学特聘教授特聘教授所所属属的的生物生物学和学和医医学方向学方向 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2011- 6- 27 6 主要主要研究方向研究方向 仿生植入修复材料的设计制备仿生植入修复材料的设计制备 生物高分子及其复合材料与组织再生修复生物高分子及其复合材料与组织再生修复 生物材料的优化设计、表面改性与生物力学生物材料的优化设计、表面改性与生物力学 生物材料与细胞、组织相互作用关系生物材料与细胞、组织相互作用关系 生物检测、医学诊断磁性纳米材料、荧光材料生物检测、医学诊断磁性纳米材料、荧光材料 靶向药物和药物缓释材料靶向药物和药物缓释材料 生物医用金属植入修复材料生物医用金属植入修复材料 生物医用生物医用材料材料研究方向研究方向人员组人员组成成 奚廷斐教授刘国权教授杨槐教授郑裕东教授官月平教授 朱思泉教授郭志猛教授王国杰教授王金伟教授王丽萍教授 国国家家级级课课题题 国国家重家重点基点基础础研究研究发展发展计计划划(973计计划划)课课题题 纳米天然纤维仿生支架促进骨再生的机理研究（20072011） 多层仿生软骨修复材料的制备结构及生物力学性能（20072010） 国国家家高技术研究高技术研究发展发展计计划划(863 计计划划)课课题题 丙肝病毒快速检测磁性纳米材料及磁性生物传感器（20072010） 国国家家科科技技支撑支撑项目项目 活性宫内节育器生物学评价规范及技术标准研究（20072010） 国国家家自自然然科学科学基金基金项目项目 生物功能拉胀水凝胶的制备、表征与形变机理研究（20072010） 凝胶注摸医用多孔钛及合金植入材料（20072010） 纳米银生物学特性和生物相容性研究（20082010） 省省部级部级课课题题 北京市自然科学基金项目“高蛋白质吸附容量磁性载体的制备 北京市自然科学基金项目“适合人眼晶状体的高分子材料研究” 教育部留学回国基金项目“生物亲和性肝靶向磁性纳米微粒的研究”（ 教育部留学回国基金项目“特异性识别RNA/DNA核酸分子的有机荧光 材料研究”，（20092011） 产产学学研研课课题题 磁性聚合物微球材料和还原型谷胱甘肽分离（20062007） 细菌纤维素人工皮肤与药物辅料的研究与开发（20072010） 抗菌不锈钢的表面改性（20092012） 承承 担担 项项 目目 情情 况况 北科大主页院系总揽材料学院主页科学研究- - - 材料学系- - - 生物材料研究中心 合合作作交交流流与与人人才培养才培养 学学生生去去向向 本本科科生生：参参加加科科技技创创新新项目项目12组组 本本科科毕毕业业设设计：计：每每年年46人人， 出出国国深深造造人数人数13人人 硕士硕士生生：研究研究机机构构 5人人 ，大大学学 2人人，总总医医院院1人人 公公务务员员 2人人 相相关关企企业：业：4人；人；出出国国深深造造3人人 博士博士生生： 中国中国药品药品与与生物生物制制品鉴定品鉴定所所，北京药检北京药检所所， 国外国外深深造造 合作与合作与交交流流： 与与清清华华,北北大，大，中科中科院院,华华南南理理工工, 中国中国药药品与品与生生物物制制品品监督监督管理管理局局,解放解放 军军总总医医院院,军事医军事医学学科科学院学院，英，英国国剑桥大剑桥大学学，美，美国国华华盛顿州立大盛顿州立大学、学、德德国国 纳米中纳米中心心等建等建立紧密立紧密的的合作关合作关系系 联联合合培养培养学生学生,联联合合承担承担课题课题 工程学工程学/力力学学 物物理学理学/信信号号处处理理 信息图像信息图像 材材 料料 学学 化化 学学 生生 物物 学学 生生 物物 化化 学学 医医学学 生生理学理学 解解剖剖学学 药药学学 对对学学生生要求：要求： 学学习习能能力强力强 创创新新意意识识强强 生生物物医医用材料用材料特特点点 与与前前景景 新兴新兴的的领域领域，发展发展迅速迅速 市市场场需需求求大大 国国家家投投入入多多 高高附附加加值值 交交叉叉学科学科 研究研究覆盖面广覆盖面广 应用应用 制制备备 性性能能 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2011- 6- 27 7 人体生理环境人体生理环境 组织器官结构功能组织器官结构功能 的认识的认识 生物医用材料设计、生物医用材料设计、 合成、改性、制备合成、改性、制备 材料结构与性能研究材料结构与性能研究 材料与生物体相互作用材料与生物体相互作用 关系研究关系研究 生物医用材料的安全生物医用材料的安全 性评价和管理性评价和管理 生生理理学、生学、生物物学、学、解剖解剖学学 体体外、外、动动物物、临床临床 实验实验、应用、应用审批审批 严格严格、风险大风险大、审审 批周期长批周期长 例例：硅橡胶假硅橡胶假体体 生生物物材料研究材料研究涉涉及及内容内容生生物物材料研究材料研究涉涉及及内容内容 生生物物学学/分分子生子生物物 学学/药药学学/医医学学 例：生物例：生物 分子，纳分子，纳 米材料的米材料的 应用与审应用与审 批批 部部分分研究方向介绍研究方向介绍 u根据生物组织分级结构和生物响应特点,构建多级组装的多尺度仿生 材料 仿生水凝胶 纳米生物复合材料 u多尺度水凝胶 相转变控制, 微观结构控制及生物响应关系; u电场作用下的生物大分子制备、结构，与细胞和组织相互作用; u生物力学性能模拟与结构控制 u软骨,皮肤,神经再生植入修复材料 研究研究项目项目举例举例 纳纳米细米细菌纤维素菌纤维素的功能的功能化化研究研究与与应用应用 生物医用生物医用功能功能水凝胶水凝胶的的研究研究与与应用应用 仿仿生生组织组织工程工程支架支架材料的材料的研究研究 碳碳基纳基纳米米体体/生物高生物高分分子杂子杂化化材料的材料的研究研究与与应用应用 纳米细菌纤维素的纳米细菌纤维素的纳米细菌纤维素的纳米细菌纤维素的功能化功能化改改性性与应与应用研用研究究功能化功能化改改性性与应与应用研用研究究 Study on MStudy on Modificationodification and Application of Bacterial Celluloseand Application of Bacterial Cellulose 凝胶态凝胶态纳纳米细米细菌纤维素是菌纤维素是一一种种通过微通过微生物生物发发酵酵合成的合成的天天然然生物高生物高聚聚物物 通过通过对对凝胶态凝胶态纳纳米米纤维纤维的合成的合成、纯纯化化、改改性性和和组装组装，获得获得具有具有超超细细纳纳米米纤维纤维网网络络、生物、生物活活性、生物可性、生物可降降解解性性，高高结结晶度晶度、高、高持持水水性性和和优优异异的的 力力学学性性能的能的组织组织再再生生修修复材料复材料 可可降降解解植入植入修复修复材料材料 人人工工血血管支管支架架人人工工皮肤皮肤与与敷敷料料 现有研究基现有研究基础础: 参参加加十十一一五期五期间间973项目项目 纳纳米米纤维素纤维素的合成的合成技术技术 纳纳米米纤维素纤维素的的纯纯化化与与改改性性 纳纳米米纤维素纤维素的体内的体内外生物外生物学评学评价价 与与企企业业联联合进行系合进行系列列产品产品开发开发: 高高端端多多功能功能伤口敷伤口敷料料 可可降降解解再再生生修修复材料复材料 细细菌纤维素菌纤维素的制的制备备和和微微观观结结构构 Synthesis and microscopic structure of bacterial cellulose 细细菌纤维素菌纤维素化化学学性性质质研究研究 chemical properties of bacterial cellulose 细细菌纤维素菌纤维素选择性选择性氧氧化化工工艺艺研究研究 Study on Selective Oxidation of Bacterial Cellulose 200m BC植植入入大大鼠皮下鼠皮下材料与材料与组织组织界界面处面处HE染染色色 (a)雌性 1m; (b)雄性 1m; (c)雌性 3m; (d)雄性 3m; (e)雌性6m; (f)雄 性6m 纳纳米细米细菌纤维素菌纤维素的的生物生物学评学评价价 Biological Evaluation of bacterial cellulose 纳纳米细米细菌纤菌纤 维素维素应用应用的的 拓拓展展 纳纳米米纤纤 维素维素医医 用用敷敷料料 开发开发 纳纳米米纤纤 维素维素医医 用用敷敷料料 开发开发 细细菌纤菌纤 维素维素电电 子子纸纸 细细菌纤菌纤 维素维素电电 子子纸纸 导电导电性性 细细菌纤菌纤 维素维素 导电导电性性 细细菌纤菌纤 维素维素 双双电电极极 离离子子导导 入入系系统统 双双电电极极 离离子子导导 入入系系统统 Application of bacterial cellulose 研究方向概述 软骨损伤是骨科常见的疾患，由于软骨自修复能力十分有限，临床常用一些金属、陶瓷、超高分子量聚乙烯等硬质材料来修复， 然而由于磨损、松动等原因会导致严重术后并发症日益引起人们的重视。近年来人们开始提出仿照人体关节软骨的结构，选用 软骨生物力学性能相近的高弹性材料，如硅橡胶、聚氨酯、聚乙烯醇水凝胶等作为人工软骨替代物。本课题采用聚乙烯醇水凝 胶（PVA- H）作为关节软骨替代材料，通过对PVA- H进行改性，制得高强度、高含水量的弹性材料，促进它在生物医学方面的应 用。 研究意义与特点 通过对聚乙烯醇水凝胶的制备改性，获得具有生物相容性良好，力学性能良好的人工关节软骨替代材料。 研究项目介绍 一一、层层状状仿仿生生关关节节软软骨骨/骨骨复合复合植植入入体的制体的制备备与与研究研究 二、二、纤维纤维增增强聚强聚乙烯醇乙烯醇水凝胶人水凝胶人工工半半月月板板的的设设计与制计与制备备 人人工工仿生关仿生关节节软骨复软骨复合材料合材料的的制备制备与与研研究究人人工工仿生关仿生关节节软骨复软骨复合材料合材料的的制备制备与与研研究究 Preparation and Research of Bionic Artificial Cartilage CompositesPreparation and Research of Bionic Artificial Cartilage Composites PVAPVA BCBC a a 松松质质骨骨（猪后腿骨猪后腿骨） BG/PVA- PVP/PVA层层状状复合复合水凝胶水凝胶 层层状状人人工工软软骨植骨植入动入动物物实验实验 BG在在PVA- H均匀均匀分分布布 BG 复合复合40%PVP后后水凝胶水凝胶表表面面BG在在PVA- H均匀均匀分分布布 BG含量含量、PVA含量含量和和松松质质骨孔径骨孔径大小大小对对层层状状软软骨骨力力学学性性能的能的影响影响 层层状状复合材料的复合材料的模模型型 制制备备工工艺艺 半半月月板板的的纤维纤维结结构构 BG/PVA- PVP/PVA- 骨骨复合复合植植入入修修复材料复材料试试样样 PVA的的质质量量分分数数、BC膜膜的的层层数数对对复合材料复合材料力力学的学的影响影响 复合时的复合时的条条件件对对复合材料复合材料力力学学性性能的能的影响影响 PVA/BC复合的复合的界界面面 生生物功能拉物功能拉胀水凝胶的设计与胀水凝胶的设计与研研究究生生物功能拉物功能拉胀水凝胶的设计与胀水凝胶的设计与研研究究 Design and Research of Biological Design and Research of Biological AuxeticAuxeticHydrogelsHydrogels uu 多多孔拉胀孔拉胀水凝胶水凝胶多多孔拉胀孔拉胀水凝胶水凝胶 根据现有拉胀材料的结构特征，设计了四 种不同结构的多孔水凝胶，分别是闭孔结构、 连通多孔结构、内凹多孔结构和壳芯结构，并 应用计算机模拟技术对