成果创新点 发展绿色友好反应体系，通过核心过程的耦合，实现关 键中间体 HMF 百吨级生产新工艺研发与中试；开发了基于 HMF 下游新型聚合单体的高选择性合成，实现合成呋喃聚合材料 单体的高效催化氧化新工艺，在提高反应浓度的同时提高了 产物收率及选择性，降低反应成本及三废排放；开展并制备 了呋喃基聚合材料，同时对材料的结构调控及结构性能关系 进行研究，呋喃基聚酯材料 PEF 表现出优于石油基材料 PET

发展绿色友好反应体系，通过核心过程的耦合，实现关键中间体 HMF 百吨级生产新工艺研发与中试；开发了基于 HMF 下游新型聚合单体的高选择性合成，实现合成呋喃聚合材料单体的高效催化氧化新工艺，在提高反应浓度的同时提高了产物收率及选择性，降低反应成本及三废排放；开展并制备了呋喃基聚合材料，同时对材料的结构调控及结构性能关系进行研究，呋喃基聚酯材料 PEF 表现出优于石油基材料 PET的结构性能。 主要产品预期可实现参数指标：1） 建成千吨级呋喃基新材料单体 FDCA 产业化示范工程，单体 FDCA 纯度达到聚合级，生产成本控制在 15 万/吨以内； 2）建立呋喃基新材料产品质量标准和性能评价标准，对比传统聚酯材料隔水性能提高 2 倍，隔氧性能提高10 倍； 3） 进行呋喃聚酯、聚酰胺材料工程应用实验，完成 1-2 项终端应用产品设计开发。 

近十年来，材料科学与工程学院在微波功能材料、有机-无机功能复合材料、高分子材料和金属腐蚀与防护等研究领域，承担了国防重大基础研究（973）项目、重点预研基金和预研项目、民口配套项目等46项，获总经费5000多万元。主要涉及如武器装备专用特种涂料、特种胶粘剂及其制品、特种电子陶瓷材料及器件、特种玻璃及制品、专用电子化工材料及其制品、专用高分子树脂材料及其制品等国防新材料研发，并取得了国防科工委武器装备科研生产许可证。研究成果在航空航天、兵器、舰船等国防领域和电子等民用领域得到应用广泛。通过参与国防**项目研究，学院先后与我省14所、55所、772厂、贵州省4326厂、湖北省航宇救生装备有限公司等数十家单位建立了良好的科研、产品协作关系，在培育了高水平的学术团队、提高了学术水平的基础上，与企业建立了产学研研究基地，使研究成果在国防建设和军品民用等方面得到了推广应用，为提高江苏科技强省地位做出了积极的贡献。

适用范围：覆盖现有90%以上新旧污水设施，污水处理新时代的驱动芯片。 基本原理 1、自养/异养协同系统构建。利用自养与水中原有碳源的异养协同反硝化作用，在无有机碳源添加下实现硝酸盐高效去除，有效解决长期运行过程中的微生物-电子供体材料界面耦合过程的稳定性，降低运行成本。2、反硝化活性提升。通过微生物活性提升机制，有效提高硝酸盐去除稳定性，能够应对水质水量的冲击。保障传统基于硫的反硝化工艺在不同季节、气候的场地差异性环境下高效稳定运行。自养/异养协同高效硝酸盐去除技术为我国氮污染治理反硝化技术体系的完善及为目前我国迫切需要解决的污水处理厂传统工艺的升级改造提供支撑。 二、核心原理图   三、技术优势 1、综合成本低、污泥产量少、运行维护少； 2、处理效果优异，极限去污，可接轨地表水； 3、零”药剂投加  无任何碳源等药剂投加； 4、使用方式多变  适应不同除氮设施，兼容性强； 5、工艺简洁，维护频率低 省人工工作量和工作频率   申请专利 国家专利15项，其中发明专利 8项，实用新型7项。 1．ZL101792208A 污水脱氮方法、反应装置、反应器、生物膜组件及制法 发明专利2013.06.16 2．ZL201210140647.5高效除磷多孔性颗粒吸附剂的制备方法 发明专利2014.03.26 3．ZL201410346228.6一种铁改性壳聚糖除氟颗粒吸附剂及其制备方法 发明专利2017.01.11 4．ZL201610204784.9一种自养微生物反硝化法去除水中硝酸盐用材料 发明专利2018.11.09 5．ZL201821291282.5 一种用于净水器的高效直饮滤芯 实用新型 2019.04.15 6．ZL201821332388.5一种强化电氧化过程的组合式电絮凝污水处理装置 实用新型 2019.04.15 7．ZL201821289657.4 一种主次供氧均匀型微纳米气泡曝气机 实用新型2019.04.26 8．ZL201830401268.5 高效水龙头净水器 外观专利 2018.11.30 9．ZL201510604939.3   一种Fe-石墨烯颗粒高效去除地下水中硝酸盐的方法 发明专利2016.01.06 10．ZL201510604939.3   一种Ti纳米电极高效去除地下水中硝酸盐的方法 发明专利2015.06.25 11．ZL201510358216.X    一种Ti纳米电极高效去除水中硝酸盐的方法 发明专利  2017.04.05 12．ZL201720655743.1 一种城市合流制溢流污水预处理用的旋流装置 实用新型2017.12.22 13．ZL104069831A 一种高效除硝酸盐颗粒吸附剂及其制备方法 发明专利 2016.04.26 14．10-1527348 一种灭菌填料  发明专利  2015.06.03 15．ZL201721184506.8 一种无人船等离子杀藻设备 实用新型 2018.03.20     四、技术示范工程应用概况 目前该材料技术已成功应用到以下污水处理项目： 内蒙古准格尔旗召西社某农村污水处理项目 内蒙古准格尔旗毯房湾社某农村污水处理项目 内蒙古准格尔旗召东社某农村污水处理项目 内蒙古准格尔旗纳林村某农村污水处理项目 内蒙古准格尔旗福路村某农村污水处理项目 内蒙古沙圪堵镇某养老院农村污水处理项目 内蒙古乌兰察布市凉城某农村生活污水处理项目 天津滨海新区某家具厂生活污水处理项目 天津滨海新区某油脂厂“生活污水处理项目 重庆九龙坡区某村农村生活污水处理项目 以上所有污水处理项目标准均执行GB18918- 2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》- -级A标准   实际应用案例 生物滤池应用案例-内蒙古乌拉特后旗水厂（12000 m³/d） 项目情况:1）进水C/N为0.7~1（进水BOD5=70~80 mg/L；TN=70 ~ 100 mg/L），原水碳源无法满足脱氮需求。 2）氧化沟内运行工况复杂且无法调节内回流比。 3）原有曝气生物滤池反冲洗频率高，且脱氮效果差。 改造过程:将原4格生物滤池改造为减氮生物滤池。利用ByeN材料替换原填料，装填高度1.2 m。 改造步骤：清掏填料、清洗滤头、整理滤板、淘洗承托层、装填填料，进水启动。 反冲洗管理:降水反冲洗为主（3d/周期），缓解滤头堵塞，实现驱除氮气；           气水反冲洗（15d/周期）后2~3h可恢复脱氮效果。

首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。这些成果突破了无机块体材料依赖高温烧结定形的传统途径，可以在常温条件下实现构建，为功能材料的制备提供革命性的科学新基础，特别适合在生物体内开展仿生合成。目前已经颠覆性地实现以下突破： 1）结合生物矿化实现人体牙釉质的再生（Sci Adv 2019），再生层与天然牙釉结构完全一致，拥有相同的生物力学特性。该工作打破了传统口腔医学中牙釉质不能再生的认知，引领新一代口腔材料从“填充型”转变为“再生型”。目前已进入转化研究阶段，样品能够高效地修复牙齿表面的微小缺损。 2）结合传统有机聚合发展出有机-无机共聚新技术，可以制备出有机-无机共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。与传统的有机无机复合材料不同，共聚型新材料能够在分子尺度上实现有机和无机相之间的相互融合，从而构建出结构完全均一、具有优异力学性能的轻质高强材料。特别是在传统高分子材料中引入无机离子键可以显著增强材料原有的力学性能，例如通过无机离子寡聚体可以大幅度改善传统塑料材料。 “无机离子聚合”可以构建出柔性无机离子材料，开发出矿物基塑料替代新材料，被称为“石头变塑料” （Adv Mater 2022）。矿物基塑料材料与传统塑料相比在保持制备可塑性和结构韧性的同时，具有高强、高硬和高热稳定性等新特征，而其矿物的本质特征还可以使材料能够融入到自然的矿物循环中，为解决塑料污染问题提供新策略，是一种环保型的新材料。

给体片段以氟原子修饰的n型给受体聚合物热电材料，利用聚合物链间的给受体相互作用维持聚合物的电子迁移率，通过引入氟原子增加聚合物的电子亲和性以提高n掺杂效率，两者的协同作用大幅度提高了聚合物的n型电导率。通过进一步提高聚合物的塞贝克系数，成功地将n型给受体聚合物的热电性能提高了三个数量级。引入氟原子的聚合物的n型电导率提升至1.3 S/cm，功率因子提升至4.6 μW/mK2，是目前n型给受体聚合物热电材料的最佳性能。通过对聚合物在掺杂状态下的电子顺磁共振谱、紫外光电子能谱和X射线光电子能谱的表征证明了氟原子的引入提高了聚合物的n掺杂能力。场效应晶体管器件结果则表明氟原子的引入提高了聚合物在n掺杂状态下的电子迁移率。这两者的协同作用使得该聚合物的电导率相比没有引入氟原子的聚合物提高了1000倍。此外，掠入射X射线衍射、原子力显微镜以及导电原子力显微镜实验证明了氟原子的引入改变了聚合物的分子排列，提高了聚合物与掺杂剂的混溶性，使聚合物从“局部掺杂”的状态转变为“均匀掺杂”状态，从而维持了掺杂聚合物较高的n型塞贝克系数。

本项目在轻量化环保热塑性复合材料开发及应用，智能材料开发与应用，结构设计及分析等方面进行深入研究，已完成前端模块、座椅骨架、SUV尾门、保险杠、复材弹簧的开发。在材料、工艺、载荷方面取得了较大突破。 本项目团队来自北航交通科学与工程学院，团队成员包括孙凌玉教授、康宁副教授、李立军讲师、郭春杰高工以及团队中多位博士、硕士生。团队主要研究方向为复材结构设计与仿真、智能材料及失效诊断、优化设计与工艺仿真、连接建模仿真与实验等。

微电子器件的发展方向和趋势使人与信息的交互融合并推动微电子器件柔性化。柔性电子技术是将有机材料/无机薄膜电子器件附着于柔性基底上的新兴电子技术，实现可变形、便携、轻质、可大面积应用等特性，并通过大量应用新材料和新工艺产生出大量新应用。它颠覆性改变传统器件刚性的物理形态，实现信息与人／物体／环境的高效共融。

本项目在轻量化环保热塑性复合材料开发及应用，智能材料开发与应用，结构设计及分析等方面进行深入研究，已完成前端模块、座椅骨架、SUV尾门、保险杠、复材弹簧的开发。在材料、工艺、载荷方面取得了较大突破。 本项目团队来自北航交通科学与工程学院，团队成员包括孙凌玉教授、康宁副教授、李立军讲师、郭春杰高工以及团队中多位博士、硕士生。团队主要研究方向为复材结构设计与仿真、智能材料及失效诊断、优化设计与工艺仿真、连接建模仿真与实验等。

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