1. 高性能聚乳酸制品
       完全可降解多孔支架材料已经成为骨组织工程领域的研究热点。作为再生组织的框架结构，其特性直接影响到细胞的生长、繁殖及功能代谢，并最终决定了骨组织构建的成败。理想的组织工程支架材料不仅需要具有良好的生物相容性、可降解性、三维连通多孔结构，还需要具备充足的力学性能。然而迄今为止，由于制备方法的限制，目前聚合物多孔支架材料面临的主要瓶颈在于力学性能达不到使用要求，人们大多集中于对材料形貌及结构的研究。本课题组采用自制的高压模具以及高压成型-粒子沥滤的新型加工方法，制备了高孔隙率及力学性能优异的三维多孔聚乳酸/聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合支架材料，并探索温度、压力等工艺条件的变化对其孔隙率、形貌、热行为以及力学性能等的影响。此外，大鼠的颅骨组织修复实验结果证实，高压成型的聚乳酸类多孔支架较普通压制成型式样而言，表现出更优异的促进组织再生能力。（ACS Biomater-Sci Eng, 2016, 2, 1471; RSC Adv, 2016, 6, 47418）

图1. 高性能PLLA/PLGA/HA多孔支架的制备

 
2. 再生纤维素材料形态调控及功能化研究
       纤维素是地球上最丰富，来源最广的天然高分子材料，其具有生无可降解、生物相容性、化学和热稳定性等优点，被认为是最有可能取代石油及聚合物的绿色资源。本课题组通过绿色溶剂溶解再生的方法制备高性能和多功能性的纤维素材料，以拓宽纤维素的应用领域。例如制备了纤维素纳米粒子、超轻和高度多孔的纤维素材料、具有优异力学性能和高导电性能的碳纳米管/纤维素复合膜材料、具有电磁屏蔽性能的超轻碳纳米管（CNT）/纤维素复合气凝胶材料(图2)等，以期其在电子设备、航空航天、环境保护等领域得到广泛应用。（J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 4983；ACS Sustainable Chem. Eng. 2015, 3, 317； ACS Sustainable Chem. Eng. 2016, 4, 2470）

图2. 碳纳米管/纤维素复合气凝胶材料的制备

 
3. UHMWPE人工关节用自增强材料
       超高分子量聚乙烯（UHMWPE）由于具有优异的机械性能、耐磨损性、抗疲劳性和生物相容性，已经广泛的应用于人工关节材料。但是由于其粘度极低，目前只能通过柱塞式挤出和压制成型，这两种方法效率低且易产生熔融缺陷。为了避免这些问题，本课题组创新性提出用热塑性加工手段成型超高分子量聚乙烯（UHMWPE）人工关节材料。通过将UHMWPE辐照交联并和低分子量聚乙烯（LMWPE）共混，显著改善UHMWPE的加工性能；发现辐照将UHMWPE长链分子限制在交联点内，减少其向LMWPE相中的扩散，有效降低UHMWPE/LMWPE共混物的熔体粘度，进一步提高共混物中UHMWPE相对含量；发现选用一种粘度极低的超低分子量聚乙烯（ULMWPE）作为流动促进剂，可实现UHMWPE的熔体注塑成型。在保证顺利实施注塑成型的前提下，ULMWPE添加含量仅需10%。通过在注塑成型过程中施加振动剪切流动场，同时调控压力、时间和温度等加工参数，诱导产生大量互锁式shish-kebab结构，实现了制品力学性能的大幅度提高。该方法克服了UHMWPE不易采用常规热塑性方法成型加工的难题，制备的UHMWPE材料具有作为人工关节材料的巨大潜能。(Biomaterials, 2014, 35, 6687; ACS Appl. Interfaces, 2012, 4, 1521; Chem. Eng. J., 2017, 315, 132; J. Mater. Chem. B, 2014, 2, 971; Polymer, 2016, 90, 222)

图3. UHMWPE自增强人工关节制备