更多年轻人获国家自然科学基金资助 中青年科研骨干成主力



更多年轻人获国家自然科学基金资助中青年科研骨干成主力

国家自然科学基金委员会日前在京举行新闻发布会，介绍2015年度项目资助进展。国家自然科学基金委主任杨卫在发布会上表示，获资助项目负责人呈年轻化趋势，这表明我国处于创新活跃期的中青年科研骨干已成为承担科学基金各类项目的主力。

国家自然科学基金委副主任高瑞平介绍，截至8月17日，国家自然科学基金共接收依托单位提交的各类项目申请167 887项，经专家评审，择优资助各类项目37 606项，安排直接费用约183.45亿元，完成今年资助计划的80.2%。

在分析今年科学基金申请与资助情况特点时，杨卫指出：一是项目管理方面信息化程度不断提高。今年首次实现全部申请书在线填报，方便了申请，从信息技术上大幅制约了超项等违规现象。今年通讯评审中使用计算机指派系统的项目已达到70%左右，计算机辅助指派的专家超过55%。二是资助经费方面，首次实行直接和间接费用分开，科研经费环境得到优化。按照新的资金管理办法，实行间接成本补偿机制，直接费用专用于科研，其中劳务费取消了上限。三是资助力度方面，今年进一步加强了对人才计划的支持力度。继杰出青年基金强度倍增后，优秀青年基金资助额从每项100万元增加到150万元。四是获资助项目负责人呈年轻化趋势。面上项目负责人40岁以下占43.14%，36～45岁年龄段占比为46.36%，均比去年增长3%；重点项目负责人50岁以下占47.09%，比去年上升6.7%；地区基金负责人40岁以下占54.47%，比2014年高7.6%。五是评审制度更加完善。通过发布实施《国家自然科学基金项目评审专家行为规范》等管理办法，严格执行回避保密制度，有力保障了评审工作的质量和公信力。

From http://www.wokeji.com/kbjh/zxbd_10031/201508/t20150825_1601924.shtml

【编者按】“2015新材料国际发展趋势高层论坛”(以下简称论坛)于2015年9月18～20日在上海国际会议中心顺利召开了。有30余位中国工程院及中国科学院院士、100余位国内顶级材料科学家以及知名材料研究机构出席了本届论坛。经国内部分材料学院及相关重点实验室推荐，共有36位青年科学家集聚上海，在论坛首次设立的“优秀青年科学家分论坛”上展示他们在各自材料领域的研究新进展，交流新的学术思想，创立新的学术观点。作为论坛系列活动之一，该分论坛的设立旨在为国内优秀青年材料科学家提供一个学科交叉及融合的学术交流平台，促进跨学科跨领域学术交流与合作。本刊继续摘编了部分报告的主旨成果，在论坛召开之际发布，以供广大读者分享。为了扩大论坛成果，本刊特别邀请报告人撰写了相关领域综述文章及研究报告，将集结刊登，敬请期待！

TiO2纳米管阵列及其应用基础

李洪义　副教授

TiO2因具有化学稳定性高、无毒、材料成本低、良好的生物相容性和独特的半导体性能，广泛应用于能量转化和存储、催化剂载体以及生物组织工程等领域。通过阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列是一种定向排列的有序结构，可以通过调整工艺参数实现结构控制。该技术经历了4个发展阶段：①在含有氢氟酸的水溶液中，采用直流阳极氧化技术，在金属钛表面制备TiO2纳米管阵列，长度仅数百纳米；②在含有氟化物的水溶液中，采用同样方法在金属钛基体上制备TiO2纳米管阵列，将长度延长至数微米；③在含有F离子的有机溶剂溶液中，如乙二醇，采用同样方法，长度可达数百微米；④发展了新型的脉冲阳极氧化技术，获得了具有多层结构的TiO2纳米管阵列。

采用阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列作为光阳极组装的染料敏化太阳能电池，主要类型有背光式和向光式两种。前者是在金属基体上制备的；后者是在透明基体上制备的。利用纳米管的多孔结构固载催化剂，可提高催化剂的稳定性；利用纳米管的定向排列结构产生的电子遂穿效应，可提高复合电极输运电子的能力。在TiO2纳米管阵列的作用下，铂族催化剂的电化学活性得到了3倍的提升，更重要的是其机械稳定性获得了60倍的增加。TiO2纳米管具有很好的黏附细胞的能力，其多孔结构为细胞的成骨向分化提高了空间便利，其离散结构也为营养供给和体液流通提供通道，极大地提高了钛基种植体的生物相容性。未来该领域的研究热点和重点是进一步采用脉冲阳极氧化技术，设计并制备新型TiO2纳米管阵列，系统研究其在钙钛矿太阳能电池、铂基二元催化材料载体以及种植体表面生物相容性的特性等方向。

(北京工业大学 先进功能材料教育部重点实验室)

微波法辅助无机微孔材料的合成和机理研究

宋　宇　副教授

微波辅助下的水热合成法具有升温速度快、加热均匀、节能环保等优点。将微波合成法引入合成孔材料制备中，可大大缩短反应时间，并有助于得到粒度分布窄、形貌特殊的孔材料，这对研究反应条件与产物形貌之间的关系以及孔材料的晶化机理起到推动作用。微波辐射条件下经典分子筛的合成与形貌控制研究：① 成功制备出了不同形貌的AlPO4-5分子筛。当微波辐射温度为180 ℃、辐射功率为800 W、反应30 min时，合成的AlPO4-5分子筛纯度最高、粒径均匀性最好。实验结果表明，当HF浓度很小时，产物晶体以中心点向四周生长形成球状聚晶，晶体生长受到抑制，如果晶体尺寸较小，形貌为小球状。随着体系中乙二醇含量的减小，晶体不断长大，其中尖端生长较快；继续减小乙二醇含量，晶体长径比增加。②以乙二醇作为助溶剂成功合成出一种具有ANA构型的硼磷酸锌分子筛(NH4)16[Zn16B8P24O96]，并系统地研究了反应因素对产物的影响。微波辐射条件下类分子筛化合物的合成与形貌控制研究：实验发现，在其他条件相同的情况下,180 ℃以上能获得结构相对稳定的二维磷酸锌化合物，而低于180 ℃则得到一维磷酸锌；当反应温度均为180 ℃时，反应15 min即可得到一维磷酸锌，反应90 min时可获得纯相的二维磷酸锌化合物；而作为溶剂的水的用量也是重要的影响因素之一。现阶段实验发现，改变单一的反应条件可以得到不同结构的磷酸锌化合物。

(大连工业大学 材料科学与工程学院)

新型离子液体基功能电解质材料研究

陈人杰　教授

电解质在很大程度上影响着锂电池的安全性、温度适应性、充放电性能和循环寿命。离子液体基功能电解质体系因其良好的电化学稳定性、热稳定性和难燃性受到研究者们的青睐。陈人杰教授团队开发了面向锂离子电池和锂硫电池应用的基于离子液体、硼基锂盐和溶剂的功能电解质材料。合成了二氟草酸硼酸锂(LiODFB)-N-甲基-N-甲氧基乙基吡咯烷双(三氟磺酰亚胺)(Pyr1，2o1TFSI) /亚硫酸酯电解质。测试结果表明，该电解质体系具有良好的离子传导性、电极相容性、宽工作温度范围和高安全性，其中LiODFB-Pyr1，2o1TFSI/DMS电解质体系的电导率和锂离子迁移数分别为8.163×10-3S·cm-1，0.28。首次将离子液体基电解质体系的应用温度范围拓展到-40 ℃，使电池在-40 ℃～60 ℃的工作温度范围内均表现出理想的电化学性能。以Li[(NSO2CF3)2] (LiTFSI)作为锂盐，将三(乙二醇)二甲醚(TEGDME)作为共溶剂，按照不同比例加入到含有醚基官能团的离子液体N-甲基-N-甲氧基乙基吡咯烷双(三氟磺酰亚胺)(Pyr1，2o1TFSI)中，制备了一系列Li/S电池电解质体系。其中含LiTFSI-(70%，w/%)Pyr1,2o1TFSI/ (30%，w/%)TEGDME电解质的Li/S电池表现出优秀的循环性能和倍率性能，在0.1 C充放电倍率下，首周循环周期放电比容量1 212.8 mAh·g-1，循环100周后仍然维持在693.5 mAh·g-1。在1 C放电倍率下，放电比容量约为820 mAh·g-1，库伦效率达到99%以上。同时，该电解质还具有良好的热稳定性和安全性，电池在80 ℃仍然可以正常工作，放电容量达1 005.3 mAh·g-1。

(北京理工大学 材料学院)

先进超超临界电站用新型镍铁基高温合金

钟志宏　教授

目前世界范围内超临界火力发电机组的蒸汽参数是蒸汽温度600 ℃，蒸汽压力30 MPa。欧盟、美国、日本和中国先后把下一代先进超超临界电站的蒸汽温度/压力参数提高到了700 ℃/35MPa或760 ℃/35MPa，热效率从45%提高到50%以上。过热器和再热器是火电机组锅炉中工作环境最恶劣的部件。在700 ℃等级超超临界条件下，材料需要满足700 ℃/100 kh的持久强度不低于100 MPa，以及烟气侧经高温、高速煤灰冲刷腐蚀运行200 kh的金属腐蚀损失小于2 mm的条件。此时传统的铁素体和奥氏体耐热钢已经无法满足使用要求，因此超超临界机组锅炉管材的选择、研发和制造成为了实现先进超超临界火力发电机组的核心。镍基高温合金Incone1 740及其改型合金Inconel 740H、Incone1 617及其改型合金(CCA617)、Nimonic 263、Haynes230以及镍铁基高温合金GH2984被认为是比较有前途且研究深入的材料。在综合考虑材料性能和成本的基础上，利用热力学相图计算软件Thermo-Calc和合金成分试错调整实验，开发出了一种700 ℃等级先进超超临界电站锅炉管材用镍铁基高温合金。结果表明：新型镍铁基合金在100 MPa/100 kh下的耐热温度约为730 ℃，持久性能与镍基合金CCA617合金和Nimonic 263相当；高温拉伸延伸率大于20%，断口表现为塑性断裂；在长达10 kh的高温热暴露实验中，除了强化相γ′的粗化外，合金表现出了良好的组织热稳定性；该合金在大气中的抗氧化性比GH2984合金好；冷加工硬化能力与Incone1 617合金相当；由于合金含有30%的铁，其成本可与GH2984合金相比。综上，一种面向先进超超临界电站锅炉管材用高蠕变强度、低成本、抗氧化、组织稳定性良好、加工性能优异的新型镍铁基高温合金被成功研制。

(合肥工业大学 材料科学与工程学院)

纳米叠层结构的石墨烯增强铝基复合材料制备

郭　强　研究员

由于具备高强、高模、高导热等优异的性能，石墨烯被认为是先进复合材料中理想的增强体。然而，由于缺乏有效的制备手段，对于石墨烯增强金属基复合材料的研究十分有限，且石墨烯的增强效果远未达到预期的水平。针对此关键问题，郭强教授课题组基于仿生复合的学术思想，采用改进的粉末冶金工艺，在石墨烯-纯铝模型体系中制备具有纳米叠层结构的石墨烯增强铝基复合材料。通过对多尺度、多层次复合结构中复合构型、特征尺度、界面结构与界面结合强度的优化设计和调控，充分发挥石墨烯作为增强体的强化效用。研究发现，相比晶粒尺寸与形态相同的纯铝基体材料，仿生叠层石墨烯增强铝基复合材料的强度提高约50%，但均匀延伸率只有些许下降。同时，利用先进的微纳米加工技术与微纳米尺度下的力学性能测试手段，评估了复合界面的结合强度。该工作有助于建立仿生层状结构中的“构-效”关系，阐明其强韧化机制，为发展强度-塑/韧性匹配良好的石墨烯增强金属基复合材料提供实验依据与理论支持。

(上海交通大学 金属基复合材料国家重点实验室)

智能分子印迹聚合物和反应器的设计及可控可调催化作用

李松军　教授

实现催化作用过程可控制、高选择性及特异性的新概念催化剂一直是科研工作者努力的目标。智能材料及分子印迹催化剂技术的发展，为这一目标的实现创造了条件。受药物控制释放过程的启发，科学家们发现，将聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)引入分子印迹催化剂的设计，可发展出具有智能响应能力的新概念催化剂。究其原因在于：低温条件下，PNIPAm的亲水性使特定底物获得了通往印迹聚合物催化剂的通道，催化作用被“打开”；反之，当高于临界温度时，印迹聚合物的亲水-疏水平衡被“打破”。水成为聚合物的不良溶剂，迅速从内部排出，导致底物通道的“堵塞”，从而使催化作用获得了“关闭”。以这种独特的方式，智能分子印迹聚合物催化剂通过临界温度条件下智能材料的热敏相变，使催化作用获得立即的“跃迁”或“冻结”，跳过或停留在预设位置，从而实现对催化过程的控制及调节。然而，在实际应用中，多数聚合物不像PNIPAm，没有热敏相变行为及相变点，无法满足可控制、可调节催化作用的要求。10余年来，李松军教授课题组系统研究了自控制机理及换向开关的形成机制，创新性地将仿生设计方法融入分子印迹催化剂设计与合成，发展出系列功能和形态各异的新概念、新原理智能分子印迹聚合物催化剂，研究聚焦于超分子自组装机制、自愈合原理、智能响应凝胶等新原理、新技术分子印迹聚合物催化剂，从根本上解决了可控制、可调制催化作用过程的核心问题，相关成果发表在国际多个知名期刊上。

(江苏大学 材料科学与工程学院)

新型二次电池：氯离子电池

赵相玉　副研究员

二次电池在启动电源、便携式电子产品、电动工具以及新能源汽车等领域有重要应用，并将为我国风能、太阳能等可再生、间歇性能源的高效利用和存储提供强有力的支持。目前，二次电池的研究主要集中在基于Li+，Na+或Mg2+等阳离子传输的电化学体系。赵相玉副研究员课题组提出了一种基于氯阴离子传输的新型二次电池——氯离子电池。其正极材料为过渡族或部分主族的金属氯化物或金属氯氧化物；负极为碱金属、碱土金属或稀土金属；电解液为可传输氯离子的复合离子液体。其电极体系的理论能量密度高于当前锂离子电池体系，可达2 500 Wh/l；且该体系可不用Li，而采用具有丰富储量的Mg，Ca或稀土等元素作为负极材料。研究表明，抑制金属氯化物正极的脱溶和开发新型高稳定性正极材料是实现高稳定性氯离子电池的关键点之一。课题组先期研究了BiOCl/Li和FeOCl/Li电极体系，证明了金属氯氧化物正极的可行性。采用纳米碳复合材料改性，提高了正极材料的电化学性能，并结合理论计算，阐明了FeOCl正极的电化学反应机理。通过VOCl/Mg-MgCl2电极体系构建，实现了Mg作为氯离子电池负极材料以及多电子金属氯氧化物作为正极材料的可行性。

(南京工业大学 材料科学与工程学院)

基于热力学和动力学计算的镁基多元储氢合金设计及其氢化反应的物理化学

李　谦　教授

在实验测定Nd-Mg-Ni体系400 ℃和500 ℃等温截面的基础上，建立并优化了该体系的热力学相图。在富Mg-Ni侧存在一系列金属间化合物：Nd4Mg80Ni8，Nd16Mg92Ni12，NdMg5Ni，NdMg2Ni，Nd2MgNi2，NdMgNi4和NdMg2Ni9，其中Nd4Mg80Ni8和Nd16Mg92Ni12为新型金属间化合物。由于Nd4Mg80Ni8在Nd-Mg-Ni体系中具有最高的Mg含量和最均质的成分分布，因而有望成为最理想的储氢合金。通过HR-TEM观察Nd4Mg80Ni8氢化前后的组织形貌和物相，分析氢致Nd4Mg80Ni8分解的组织演变机理。结果表明，当合金与氢反应时，因为NdH2的生成焓远远大于MgH2和Mg2NiH4的生成焓，所以Nd原子首先从Nd4Mg80Ni8分离出来生成NdH2。在NdH2纳米颗粒(4～20 nm)原位生成后，Nd4Mg80Ni8的结构变得不稳定。根据平衡相图的结果，剩余的成分将向Mg+Mg2Ni两相区偏移。Mg和Ni原子在这样高度无序的结构中扩散快，形成了较大颗粒的Mg和Mg2Ni，尺寸为58～250 nm。高密度的NdH2纳米颗粒，大量的Mg和Mg2Ni之间的界面和众多的晶界提供了氢原子的快速扩散通道和氢化物的形核位置，提高Nd4Mg80Ni8的吸放氢性能。通过实验测定活化后的Nd4Mg80Ni8的热力学和动力学性能，结果显示NdH2的引入并没有明显改变Mg和Mg2Ni的生成焓和生成熵值。但是NdH2-Mg-Mg2Ni纳米复合物的吸放氢动力学性能却显著提高。在250 ℃以上5.8 min内可以吸氢大于4.4 %(质量分数)，在350 ℃、1 h时可以吸氢4.82%(质量分数)，占理论吸氢量的93%。当样品加热至291 ℃以上时，可以在8.3 min内放出所有的氢。将Nd4Mg80Ni8样品的吸氢动力学结果与文献报道的Nd-Mg-Ni合金的吸氢动力学结果进行对比，其具有更大的吸氢容量、更快的吸氢速率。

(上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室)

Designing High Energy Si Anodes for Lithium Ion Batteries

伍　晖　副教授

High energy lithium ion batteries are in demand for consumer electronics， electric drive vehicles and grid-scale stationary energy storage. Si is of great interest since it has 10 times higher specific capacity than traditional carbon anodes. However, the poor cyclability due to the large volume change of Si upon insertion and extraction of lithium has been an impediment to its deployment. We will outlines three fundamental materials challenges associated with large volume change，and then shows how nanostructured materials design can successfully address these challenges. There have been three generations of nanostructure design, encompassing solid nanostructures such as nanowires，hollow nanostructures, and clamped hollow structures. The nanoscale design principles developed for Si can also be extended to other battery materials that undergo large volume changes.

(清华大学 材料科学与工程系)

金属氮化物纳米储能材料及其柔性超级电容器

霍开富　教授

超级电容器因具有功率密度高、循环寿命长和安全性高等优点，在储能领域有巨大的应用前景。我国已将“超级电容器关键材料的研究和制备技术”列入到《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》。如何在保持高功率密度下，设计和制备具有高能量密度的柔性电极材料和电极结构是制备高性能柔性超级电容器的关键。过渡金属氮化物或氮氧化物(MxN，M=Ti，V，Mo，Nb，W)是一类具有开发潜力的优异电化学储能材料。相比碳电极材料，过渡金属氮化物具有更高的比电容、且振实密度大(通常是碳材料的3～8倍)；相比过渡金属氧化物电极材料，过渡金属氮化物表现出更为优异的倍率性能和快速充放电性能。霍开富教授课题组利用制备的多种典型过渡金属氮化物纳米线高长径比的特征，通过简单的真空抽滤方法，制备了自支撑的氮化物纳米线基薄膜电极。三维交织的纳米线结构提供了纸式薄膜电极良好的机械柔韧性，其大的比表面积和一维的电子传输通道，有效减少电子和电解液离子的传输距离，提高了电极材料的电容特性。

(华中科技大学 武汉光电国家重点实验室(筹))

碳/碳复合材料抗氧化涂层研究

付前刚　教授

碳/碳(C/C)复合材料是世界各国空天战略急需的空天飞行器热防护系统和高性能航空发动机热端部件的重要候选材料。传统的抗氧化陶瓷涂层因自身脆性，以及与C/C复合材料界面不相容等问题，限制了其高温应用。付前刚教授课题组发明了多步包埋固渗制备硅化物多相镶嵌涂层，由此形成的多相界面可诱导涂层中的裂纹转向，对裂纹尖端的热应力起到有效的释放和再分配作用，成功解决了硅化物与C/C复合材料热膨胀系数不匹配问题。研制的硅化物多相镶嵌复合涂层在静态空气中1 500 ℃可有效防氧化1 480 h，1 600 ℃可有效防氧化900 h，在国内外均未见到如此高温长时间抗氧化的报道。提出了纳米线增韧陶瓷涂层新思路，发明了在C/C复合材料表面原位生长SiC纳米线和纳米带的方法，揭示了纳米线的生长机理，首次采用包埋固渗和高温热处理两步法在SiC陶瓷表面成功制备出SiC纳米带，实现了纳米线/纳米带在C/C复合材料内、外涂层中的同步增韧。该技术应用于高温冲刷环境，可将涂层有效防护时间延长2倍以上。研制的纳米线增韧陶瓷涂层在1 600 ℃燃气风洞冲刷环境中对C/C复合材料喷管实验件的防护能力由研制初期不足50 h提升至超过300 h。研究成果推进了C/C复合材料在高温燃气冲刷环境中的应用，并为C/C复合材料成功应用于高温热结构部件奠定了重要基础。提出了在C/C复合材料表层构造一定深度及范围的孔隙层结构，进而制备涂层后在其与基体界面处形成机械镶嵌互锁结构，该方法使Si-Mo-Cr涂层试样的弯曲强度较原始涂层试样提高了71.7%；1 500 ℃静态空气中氧化相同时间后失重百分率降低了77.4%，为改善陶瓷涂层与C/C复合材料界面相容性提供了新途径。

(西北工业大学 材料学院)

新型富勒烯材料

杨上峰　教授

富勒烯(Fullerene)是继石墨、金刚石之后碳的第三种同素异形体，是由五元环和六元环组成的球状分子，最早的代表物C60于1985 年9月由Kroto，Curl，Smalley及合作者发现。由于富勒烯对于包括化学、物理、材料等领域的深远影响，富勒烯的发现者荣获了1996 年诺贝尔化学奖。富勒烯材料具有独特的三维拓扑结构以及物理、化学性质，经过30年的发展，已在光、电、磁等方面展示了广阔的应用前景。富勒烯结构上最为特殊的性质是其内部为空腔结构，这一特性使得其内部空腔内可以内嵌某些外来物种(如原子，分子)，通过富勒烯的笼内修饰而形成的特殊富勒烯被称为内嵌富勒烯。另一方面，富勒烯可以作为有机化学反应中的“模块”，通过笼外修饰手段构筑大量具有新颖结构和电子性质的富勒烯衍生物。杨上峰教授研究团队最近发现了两类新型的内嵌原子簇富勒烯：① 第一个内嵌硫化物原子簇富勒烯M2S@C82(M=Sc，Y，Dy，Lu) ；②第一个内嵌单金属氰化物原子簇富勒烯YCN@Cs(6)-C82。通过笼外修饰成功地反应合成了含13元环的开孔内嵌富勒烯以及加成了有机叠氮的内嵌富勒烯衍生物，通过分子手术从大碳笼富勒烯C100出发合成了含有3个七元环和稠连的3个五元环的非常规富勒烯衍生物C96Cl20。

(中国科学技术大学 材料科学与工程系)

非均匀微观组织对AA2099铝锂合金局部腐蚀行为的影响

麻彦龙　教授

据统计，铝合金中每增加1%(质量分数)的Li，其密度降低3%，弹性模量提高6%；用铝锂合金代替传统铝合金可将构件的重量减轻10%～15%，刚度提高15%～20%；在民用飞机上采用先进铝锂合金可节省燃料5.4%，降低飞行成本2.2%。但由于锂元素极高的化学活性，铝锂合金容易发生局部腐蚀。麻彦龙教授团队针对已经实现商业化应用的第三代新型铝锂合金AA2099为研究对象，通过浸泡、动电位极化等化学/电化学方法，结合TEM、SEM、纳米扫描断层分析(Nanotomography)等技术和手段，研究了该合金中非均匀微观组织在其局部腐蚀形成和发展过程中的作用。研究发现，在NaCl溶液中，AA2099-T8合金上出现了浅表面局部腐蚀和严重局部腐蚀两类腐蚀形式，后者的典型特征为局部区域内晶界和晶粒的择优腐蚀；合金浅表面的局部腐蚀主要由Al-Fe-Mn-Cu-(Li)第二相颗粒引起；而严重局部腐蚀则与热机械加工过程中的局部塑性变形及T1(Al2CuLi)相的非均匀析出有关。

(重庆理工大学 材料科学与工程学院)

组织工程骨膜的构建及其对骨组织修复的意义

施雪涛　教授

骨膜是包覆于人体内除关节以外骨表面的一层结缔组织。骨膜有两部分构成，其中位于内层的形成层有大量排列整齐的干细胞，这些干细胞有很强的造骨功能。现有的研究对骨膜本身结构与生理条件引起骨生长的机理了解的并不深入。施雪涛教授课题组通过Spin-Coating 与微流体技术，研发了一维纳米结构的仿生骨膜支架，并将支架修饰在无机或高分子/无机混合多孔支架表面。结果证实，覆盖仿生骨膜的多孔支架能够有效地促进干细胞的成骨分化，以及诱导细胞分泌成骨相关的蛋白和细胞外基质。利用仿生骨膜构建了一个内皮细胞-干细胞共体外共培养模型，并将此模型修饰在负载成骨细胞的胶原与无机纳米颗粒复合的三维多孔支架上，结果显示，与干细胞负载的骨膜相比，共培养模型有效促进血管侵入，从而提高骨修复效率。同时利用细胞自组装技术，构建了结构仿生高分子弹性组织工程骨膜支架。通过利用生物信号刺激，调控细胞的空间排列和支架的拉伸性能，揭示骨膜诱导骨生长的原理。通过研究仿生骨膜修饰的多孔骨修复支架的细胞生物学性能，揭示了位于仿生骨膜上的骨膜干细胞，以及位于多孔支架上的成骨细胞和内皮细胞的相互作用与协同关系。通过构建骨膜-血管-骨仿生组织模型，深入探索骨组织结构的完整性对骨组织修复与重建积极的推进作用。研发了可降解的组织工程仿生骨膜。通过证实骨膜与骨组织的相互依存关系，为设计组织工程骨膜修饰的骨修复材料提供了理论依据。

(华南理工大学 材料科学与工程学院)