本届“挑战杯”竞赛2024年12月比赛启动以来，校团委广泛宣传、精心组织、积极动员学生参赛，在校赛阶段，我校共有近700个项目团队、8000余名学生报名参加比赛，通过选拔，共推荐18个项目参加市赛，在市赛中所推荐的项目全部获奖，其中金奖5项、银奖10项、铜奖3项。接下来，团委官网将适时制作“‘挑战杯’风采|优秀作品展示”内容，带大家深入了解优秀作品，领略优秀作品团队风采。本期将向大家介绍以下作品。
绿洲为证——生物基水凝胶，全球荒漠化土地“修复师”
项目背景
荒漠化是指气候异常和人类活动等因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化，被称为“地球的癌症”，严重危害着人类的生存与发展。中国是世界上荒漠化面积最大、受风沙危害严重的国家。根据国家林业和草原局的数据统计，全国有荒漠化土地261.16万平方公里，占国土总面积的27.2%。习近平总书记指出，土地荒漠化是影响人类生存和发展的全球重大生态问题。目前，我国荒漠化治理的主要方式是植树造林种草，植树造林耗水量巨大，荒漠化地区水资源极度匮乏，树木存活率低。因此，提高水资源利用效率是荒漠化治理亟待解决的问题。设计开发一类通用型可生物降解的环保型农用保水剂，将为解决这个问题提出一种可行的途径，对于我国的防沙固沙与荒漠化治理有重要意义。
项目介绍
项目依托天津工业大学世界一流学科建设平台，通过微生物培养γ-聚谷氨酸，依托γ-聚谷氨酸，研发出了一类新型水凝胶。“生物高分子材料γ-聚谷氨酸”项目目前完成了菌种筛选、在摇瓶、5L、30L、200L发酵罐上完成了代谢控制优化，快速实现项目的工业化放大。大规模的生产在“天津北洋百川生物技术有限公司”实施，γ-聚谷氨酸产能目前已达1万吨/年。依托γ-聚谷氨酸制备的水凝胶，具有优异的吸水保水性能，水凝胶吸水倍率可以达到1400倍以上，能够高效固水；可以显著促进植物生长；可完全生物降解。目前，CMC/γ-PGA水凝胶已经在北洋百川生物技术有限公司完成中试（1400kg），并将其用于在宁夏实验基地的田间试验。
技术应用场景
项目开发的γ-PGA基水凝胶主要应用于荒漠化治理以及土壤改良，目前产品已经完成中试，产品试点选择在宁夏地区。宁夏是中国荒漠化程度最严重的的地区之一，基于宁夏当地情况，项目建立了一套荒漠化土壤改良的方案。2020年3月在中卫市沙坡头区宣和镇喜沟村300亩荒漠化土地进行了实验。利用该方案对荒漠化土壤进行改良一年后，苹果苗的成活率可以达到97.5%，并且已经挂果。为进一步验证产品的普适性，项目于2022年在宁夏地区规划了三处荒漠化土地，分别用于种植玉米，葡萄和枸杞等经济作物。玉米的种植已经得到了结果反馈，我们的产品应用于种植玉米，可以使玉米产量提高16.63%，同时可以减少20%的水分灌溉和肥料施用。
项目团队
项目指导老师为纺织科学与工程学院李政老师，李政老师是天津工业大学教授，博士生导师，生物基精细化学品联合实验室主任。“国家先进印染技术创新中心”特聘研究员、《丝绸》编委、《针织工业》专家委员会委员。主要从事生物基高分子材料及其水凝胶领域的研究。团队负责人为纺织科学与工程学院2022级硕士研究生裴晓涛，团队成员包括王明伟、闻井会、刘建宏、李晓、管思钰、史云龙、郭婉茹、徐福通、马雨晴、罗浩峻、Ahmmed Jargige、金碧瑶、康嘉怡以及张鑫淼，均为纺织科学与工程学院学生。
项目发展情况
项目团队已获得第七届、第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛“青年红色筑梦之旅”赛道天津赛区银奖。在项目研发过程中，获授权发明专利4项，天津市科学技术进步二等奖1项，发表高水平论文10余篇，已获得包括国家重点研发计划、国家自然科学基金等多项政府基金和企业资金的支持。目前，项目与天津北洋百川生物技术有限公司合作，已实现γ-PGA的大规模生产，开发出国内首条低成本、节能和高效生产γ-PGA水凝胶保水剂生产线，产能达1万吨/年。CMC/γ-PGA水凝胶已经完成中试（1040KG），并将其用于在宁夏实验基地的田间试验。
墨焱之光--做商用碳纳米的开辟者
项目背景：碳纳米管（CNTs）具有独特的空间拓扑结构和化学性质，其中单壁碳纳米管化学惰性较高，表面纯净；多壁碳纳米管表面活泼，含有羧基等表面基团。碳纳米管的外表面大π键是其与共轭大分子非共价键复合的基础。自1991年首次发现以来，碳纳米管的研究已从物理性质转向应用开发，尤其在电子器件和产业化生产方面。然而，现有CNT材料元件存在加热不稳定、商业化难度大等问题。因此 针对市场需求，我团队开发了一种成本低、工艺简单、节能环保的纳米管柔性透明电加热薄膜，具有独特商业价值和市场适应性，满足不同用户需求。
项目介绍：本项目基于碳纳米管导电薄膜的加热技术，并在进行充分技术研发及市场调研行为后，由学生作为法人成立公司，开发一系列具有远红外加热功能的产品。柔性电热膜在医疗、交通、工业、建筑、生活等多个领域都有广阔的应用前景，新技术和新产品层出不穷，因此市场形势一片向好。团队借助的碳纳米管发热技术在市场上具有独一无二的地位，它打破了传统自发热产品的模式，可以更高效、更快速、更稳定、更安全的提供热源。
我们的公司的系统架构完备，有充分的能力进行各种商业活动，设计、生产出高附加值的产品支援国家重点发展的“新材料”产业，将健康安全、精美便携的科技成果回馈社会。
技术应用场景：（1）红外理疗：代替体积庞大、笨重的远红外理疗灯，性能更加优异，使理疗过程更便捷，并扩大医疗资源。
（2）建筑方面：将远红外薄膜内嵌入板材，接入电源，代替地暖、暖气。可提供全屋覆盖的远红外理疗和足够的热量。
（3）电子显示屏：应用于电子设备的显示屏，提高显示屏的透明度和防雾性能，同时也能够在寒冷的环境中加热屏幕，保温设备，提高使用体验。
（4）可穿戴领域： 应用于便携式手环、膝环中，可在外出时佩戴，24小时呵护老年人的身体健康，在寒冷的冬日里，随身携带一份温暖。
项目团队：本项目的指导老师，耿宏章教授和朱庆霞教授作为碳纳米管领域的专家，曾获得多项专利及荣誉，发表过多篇核心期刊且广被引用。他们的专业知识为团队飞速发展提供了极大的助力。
项目发展情况：目前团队已获得全国高校商业精英挑战赛二等奖、2024 年“挑战杯”天津市二等奖、天津市节能减排社会实践与科技竞赛特等奖等多项荣誉，后续我们将在碳纳米领域继续深耕学术，为国家带来更多高性能的产品。