实验室新闻

实验室大事记

2002年度教育部重点实验室的评估

2002年9月4日上午，教育部重点实验室评估会议在逸夫科技馆材料系学术报告厅举行。参加会议的教育部重点实验室评估专家组成员有：北京科技大学陈国良院士、华南理工大学童真教授、四川大学淡宜教授、北京化工大学钱财富教授和教育部李渝红处长。清华大学龚克副校长、清华大学材料系学术委员会主席李恒德院士、科研处张凤桐处长以及部分实验室老师参加了评估报告会。龚克副校长致欢迎词后，由陈国良院士主持会议。

评估报告会上，评估专家听取了实验室主任潘峰教授关于1997到2001年实验室工作的报告和专家组听取了工作报告后，实验室范守善教授、谢续明教授和冯庆龄教授分别做了"一维纳米线可控生长和可能应用"、"聚合物复杂体系凝聚结构的演化和自组装工程"、"生物材料的微观结构、细胞调接、自组装应用"的学术报告。专家组对报告进行了审议、讨论。9月4日下午，专家组参观了实验室，对实验室的工作进行了现场考察和指导。9月5日上午，专家组进行了封闭讨论，对实验室工作作出了评估意见书如下：

清华大学先进材料教育部重点实验室近五年来得到迅速发展，已成为一类综合性较强的实验室，其特点是函盖的学科多、研究方向多、投资力度大、承担任务多和研究成果多。该实验室以当代先进材料的制备技术和表征方法的研究作为主线，在先进功能材料和先进结构材料、材料制备工艺技术，材料结构与性能的表征、材料信息技术等方面进行了基础研究和新材料的研究开发工作，注重学科交叉与新生长点。在目前八个研究方向上都已取得大量研究成果，特别在粒子束与材料作用，材料微结构形成与演变及生物与仿生材料三个重点方向上已取得创新性重大成果，有的工作已在Science发表或获得国家自然科学奖，达到了国际先进水平。实验室已形成一支老中青结合，以中青年博士为主的研究队伍。

实验室管理有序，开放和国际合作良好，具有良好的可持续发展势头。
为了突出实验室的特色，建议更改实验室名称，可否改为'"新型材料的制备与表征教育部重点实验室"；实验室应有更高的要求，更为注重源头创新，与建设国际一流大学相适应；提高开放与合作研究的层次，加大对国内开放和合作的力度。
2002年10月20日，实验室参加了复评，最后评估结果为"A"。实验室被推荐参加2003年国家自然科学基金委、国家科技部组织的工程与材料类国家重点实验室的评估，如果评估结果为优，将有望成为国家重点实验室。

我校"连续碳纳米管长线及其应用"入选中国高校2002年十大科技进展

由教育部科学技术委员会负责组织评选的2002年度"中国高等学校十大科技进展"日前揭晓。物理系姜开利、李群庆及范守善等完成的"连续碳纳米管长线及其应用"成果入选。该项成果发表在《Nature》第412卷，6909期上。全文摘要如下：

The creation of continuous yarns made out of carbon nanotubes would enable macroscopic nanotube devices and structures to be constructed. Here we show that carbon nanotubes can be self-assembled into yarns of up to 30 cm in length simply by being drawn out from superaligned arrays of carbon nanotubes, and that the strength and conductivity of these yarns can be enhanced by heating them at high temperatures. Our findings should help to translate the remarkable mechanical, electrical and thermal properties of carbon nanotubes to a macroscopic scale.

入选此次中国高校十大科技进展的项目包括：吉林大学原始被子植物新类群"古果科"的建立；清华大学连续碳纳米管长线及其应用；石油大学中国复杂区油气地球物理勘探理论与技术；中南大学我国铜矿生物提取专属菌种选育及提铜产业化应用；北京大学人类细胞衰老主导基因p16作用机制及其负调控；北京大学利用DNA微阵列芯片研究拟南芥光调控发育过程；北京科技大学青藏铁路风火山隧道制氧供氧系统研制与应用；中山大学鼻咽癌分子遗传学研究；海军工程大学交直流电力集成双绕组发电机系统；东华大学舱外航天服外层防护材料研究。

张政军教授获杰出青年基金

材料系张政军教授成为本实验室第三位获得国家杰出青年基金的成员，前两位分别为王晓工教授和刘庆教授。本次获资助的题目为"纳米尺度下的合金化行为研究"。张政军教授主要从事载能离子束与材料的相互作用、纳米材料与技术、薄膜材料等领域的研究工作。目前主要感兴趣的研究方向是：金属多层膜中的界面和合金化行为研究、一维无机纳米材料的定向生长机制研究和生长控制技术、一维金属材料（纳米棒等）的制备、结构和性能研究、离子束注入合成金属硅化物、超硬薄膜材料的制备研究等。发表SCI论文数十篇，1999年获得教育部"首届百篇优秀博士学位论文"。1998－2000年分别在德国（洪堡研究员）、日本和美国从事研究工作。2001年来本实验室工作。

张留碗副教授在美国访问期间发现磁性薄膜的渗流结构

物理系张留碗副教授于2000至2002年在美国德州奥斯汀分校做访问学者，访问期间发现磁性薄膜的渗流结构，该研究成果发表在2002年Science第298卷，805页上，全文摘要如下：

Upon cooling, the isolated ferromagnetic domains in thin .lms of La0.33Pr0.34Ca0.33MnO3 start to grow and merge at the metal-insulator transition temperature TP1, leading to a steep drop in resistivity, and continue togrow far below TP1. In contrast, upon warming, the ferromagnetic domain size remains unchanged until near the transition temperature. The jump in the resistivity results from the decrease in the average magnetization. The ferromagnetic domains almost disappear at a temperature TP2 higher than TP1, showing a local magnetic hysteresis in agreement with the resistivity hysteresis. Even well above TP2, some ferromagnetic domains with higher transition temperatures are observed, indicating magnetic inhomogeneity. These results may shed more light on the origin of the magnetoresistance in these materials.

化工系胡平、张增民教授参加的"生物塑料PHBHHx的产业化和应用研究"获国家发明二等奖

该项目为我校生物系陈国强教授主持，属于新型生物材料，研究由细菌发酵生产的一种新型生物可降解高分子材料羟基丁酸HB及其应用。同时在PHB的加工改性研究中，我们首次在PHA中分别引入了可生物降解的丁二酸和环氧大豆油作为增塑剂，提高了PHA的力学性能，同时对其生物可降解性无影响。在这方面，国外一般使用难以生物降解的化学增塑剂。

我们将产品应用于高附加值的组织工程材料的应用研究中，成功地利用陶模法和PEG模法构建出PHB人耳支架, 并制成骨科固定材料骨钉和骨棒。并用脂肪酶法对材料进行表面修饰，提高了材料的细胞亲和性。为PHB在组织工程方面的应用奠定了很好的基础。高分子所胡平教授领导的工作小组从1998年开始对组织工程用支架的制备进行了深入、广泛的研究，能够制备各种形状（如膜状、片状、圆柱状、管状、纤维状等任意几何形状）、各种尺寸的以聚β-羟基丁酸酯（PHB）、β-羟基丁酸酯与β-羟基己酸酯的共聚物(PHB-HH)、聚乳酸（PLA）、羟基乙酸-乳酸的共聚物（PLGA）为基材的可降解多孔支架及羟基磷灰复合支架(见附图)，以及聚丙烯酸类水凝胶支架。多孔支架的孔径在100~500微米之间（可调），孔隙率可达90%以上，降解速度可调。制备的多孔支架已在中科院力学所、军事医学科学院、三零一解放军总医院、第四军医大学，潍坊医学院，整形外科医院试用，效果反应良好，例如：与中科院力学所的合作研究表明，经多聚赖氨酸处理的PHB表面细胞粘附力大、细胞种植效率高，为PHB支架应用找到了一个较好的表面修饰方法；组织切片显示在PHB支架中的成骨细胞经21天体外培养后形成了骨组织，Van Kassa 染色表明在PHB支架中的成骨细胞体显示了正常的生理功能，形成了矿化区，为将来把体外工程化的组织移入体内打下一定的基础，同时显示了PHB支架在组织工程中具有较大的应用潜力。与军事医学科学院的合作研究表明，PHB多孔支架皮下种植实验显示材料无明显炎症及排斥反应，无组织坏死和纤维包囊现象，表明PHB材料具有良好的组织相容性。以PHB-HH为基材的多孔支架及羟基磷灰复合支架正在三零一解放军总医院卢世壁院士课题组等处进行动物体内培养及评价。2．国内首先对聚羟基丁酸脂进行生物相容性、溶血程度、降解速度、体外细胞粘附性能、多聚赖氨酸亲水性进行了系统评价，并与第四军医大学、北京军事医学科学院基础所合作，利用骨髓基质细胞、软骨细胞成功构建出组织工程骨及软骨。8周内即见层板骨形成，局部已有血管长入（见附图）。展示出我们制造的支架应用前景广阔。3．利用计算机控制的快速熔堆成型新方法,利用可降解聚羟基丁酸脂新材料成功制造出耳朵、血管、心脏瓣膜、义眼等复杂形状的组织工程支架系列，引起国内10多家医院的兴趣，分别合作开展了人耳、血管、心脏瓣膜等组织工程领域的研究，参与两项863计划申请。血管组织工程得到863资助。

本研究成果受到科技部生物技术中心的资助，是国家科委"九五"攻关项目之一（96-C03-03-02）。为了保护民族支架制备的知识产权，我们同时申请了两项专利：一种组织和器官修复用多孔支架的制备方法（申请号：00105638.7，公开号：1269247），相分离粒子滤出法制备组织、器官用修复多孔支架的方法（申请号：00105637.9，公开号：1275617）。此两项专利已有国际公开号。

6.	王中林被聘为长江讲座教授

实验室参加2003年国家自然科学基金委、国家科技部组织的工程与材料类国家重点实验室评估

在2002年参加教育部重点实验室评估获得优秀后，2003年3月本实验室被推荐参加了国家自然科学基金委、国家科技部组织的工程与材料类国家重点实验室评估。参加会议的评估专家组成员有：哈尔滨工业大学赵连城教授、重庆大学丁培道教授、国家经贸委王燚、南京大学刘俊明教授、有色金属研究总院邵贝羚教授、上海大学董远达教授、中国科技大学张裕恒教授、NSFC计划局刘卫、NSFC材料科学一处靳达申、NSFC材料科学一处车成卫、材料研究会李成功教授、中科院物理所汪卫华教授、北京大学朱星教授，其中赵连城教授为评议组组长。评估报告会上，评估专家听取了实验室主任潘峰教授关于1997到2002年实验室工作的报告，实验室柳百新院士、范守善教授、王晓工教授分别向评估组做专题学术报告。报告结束后专家组参观了实验室，对实验室的工作进行了现场考察和指导。此后，专家组对报告进行了审议、讨论，并提出建议。最后，实验室通过了本次评估，获得国家重点实验室运行费支持。

8.	2003年范守善教授被增选为中国科学院院士

9.	2003年潘峰、段文晖教授获国家自然科学基金委“国家杰出青年基金”资助

10.

2005年崔福斋教授等的“纳米磷酸钙胶原基骨修复材料”项目获教育部提名国家技术发明一等奖

骨移植术是几个世纪以来不断深入研究的重要课题，尤其致力于修复由于创伤、肿瘤、感染所造成的大范围的骨缺损，以恢复肢体功能。然而迄今为止，临床上对此类大范围骨缺损的医治仍未有效解决。

根据仿生矿化原理,采用纳米自组装化学途径研制出不仅成分而且结构仿天然骨组织的纳米磷酸钙/胶原复合的骨组织工程框架材料。研究开发适用于骨组织工程材料的成形工艺与装备；采用研制的人工骨组织工程材料，完成骨组织工程框架结构的成形制造和生长因子的复合过程；研究框架结构降解与成骨过程匹配的基本科学问题，通过体外细胞培养、小动物和大动物植入实验。

根据仿生矿化原理，采用纳米自组装化学途径研制出的纳米磷酸钙/胶原基骨材料不仅成分而且结构与天然骨组织高度相似，而其它的研究如采用骨水泥，或含有烧结步骤，将不具有这种类似性。磷酸钙/胶原层间距为11.7nm，与骨组织里的7.1nm十分接近，均为一种倾斜的层状结构。纳米磷酸钙胶原基骨材料的多孔结构与天然松质骨微观结构相同，有利于细胞的长入和营养物质的交换，使得该材料具有优良的生物相容性和可降解性。动物实验结果证明，纳米磷酸钙/胶原基骨材料是BMP的良好载体，在犬桡骨20mm节段性骨缺损实验中，第四周就骨皮质基本连接，24周骨缺损完全连接。

11.

2006“高性能铋系高温超导长线材的研制与开发”获得国家科学技术进步奖二等奖

韩征和、刘庆、张劲松、刘伟、易汉平等参于研究的课题，“高性能铋系高温超导长线材的研制与开发”，2006年获得“国家科学技术进步奖二等奖”。铋系高温超导线材是自1986年高温超导材料发现以来，唯一可工业化生产和在工程技术上实际应用的高温超导线材，它的通电能力是铜导线的约100倍。专家预测，超导材料研究与在工程上的应用将带来本世纪的产业革命。本项目十五结题时已研制出长度达1000米、临界电流达95安培，具有世界先进水平的铋系高温超导长线。已基本满足我国在电工领域超导应用研究对高温超导线材的需求，并部分出口。申报中国发明专利授权8项，美国发明专利授权1项。

12.

2006“ZnO纳米线杨氏模量尺寸效应研究”入选“2006年度中国基础研究十大新闻评选”提名

朱静课题组“ZnO纳米线杨氏模量尺寸效应研究”入选“2006年度中国基础研究十大新闻评选”提名，该提名全国仅30名。朱静课题组博士生彭奎庆荣获“2006年全国优秀博士学位论文”

13.

2006“天然鳞片石墨改性新技术研制及应用”获得建筑材料科技奖-技术发明一等奖

天然石墨为我国的优势矿物资源，储量、产量、国际贸易量均居世界首位。但长期以来国内石墨产业基本上处于采选和初加工阶段，技术严重落后，产品绝大部分为普通中高炭矿产品，日、美等发达国家将天然石墨作为战略资源，利用我国的廉价原料，深加工成能够在电子、能源、环保、国防等领域应用的先进石墨材料，以极高的价格占领国际市场并返销我国。因此，我国的石墨产业技术严重落后的局面亟待改变。在国家科技攻关计划、自然科学基金项目、863计划资助下，发明并应用石墨层间化合物（Graphite Intercalation Compounds, 简称GICs）等先进技术对天然鳞片石墨改性所取得的创新性技术成果。GICs改性是石墨特有的技术，它是利用具有层状结构的石墨层间结合能低，在炭原子层面间插入其它物质（分子、原子、离子、分子团等）形成一种纳米级复合材料，从而获得具有各种不同于石墨基体的理化特性的新材料。该项目发明技术主要包括三部分：1、GICs处理改性天然鳞片石墨技术，包括GICs处理的氧化/插层过程控制、插层/脱插过程控制及柔性石墨双极板成型；2、天然石墨微粉的表面改性技术，即石墨微粉表面包覆形成核壳复合结构；3、高纯石墨微粉制备及整形技术，包括微米级粉体的加工及微米颗粒的球形化。包含14项国内外发明专利（已授权8项），其中包括2项美国发明专利（已授权），2项新型实用专利（已授权1项）。利用这些具有自主知识产权的创新性技术，研究开发了优质可膨胀石墨材料、多孔石墨材料、柔性石墨双极板材料、锂离子电池石墨负极材料、高性能电池正极石墨导电材料及石墨电磁波吸收和屏蔽材料等六类新材料，其中优质可膨胀石墨、正极导电石墨及球形石墨、多孔石墨已经产业化，其它材料也具有良好的市场前景，能广泛应用于能源、环保、国防等领域。该项目成果已取得显著的经济效益和社会效益，为我国石墨产业的现代化提供了技术基础。