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項目成果/簡介:本項目成果在國家重大項目的支持下，面向具有戰略意義的高效傳動重大需求和國際前沿，針對國外的技術封鎖，從掌握液力傳動產品瞬態復雜流動機理著手，提出了大功率液力節能產品定子/轉子多流域耦合的尺度解析模擬方法，創建了動態空間非定常多尺度漩渦流動可視化測量體系；首創了定子/轉子耦合葉片邊界層流動新型仿生主動控制技術，實現仿生耦合葉片減阻增效；構建以用戶需求為導向封裝的大功率液力產品優化集成設計體系，形成融合軸向力動態監控模型和運行熱平衡反饋自動補償系統，攻克了大功率液力產品設計與制造過程中“性能預測難、葉片優化難、動態匹配難、精確制造難、極限工況運維”等難題，最終形成了適應大型泵與風機等高耗能設備的自調節的大功率液力調速裝置、滿足首臺最大噸位12噸裝載機用的高效率液力變矩器、匹配大噸位和長距離制動的重型車用液力輔助系統等新型綠色節能液力傳動產品。研究團隊吉林大學機械與航空航天工程學院 劉春寶教授研發團隊。成果成熟度批量應用范圍:本項目成果通過突破“流動解析實現高精度預測性能”、“性能預測指導葉片設計”、“流動解析完善液力產品匹配建模”、“先進制造保證液力產品與設計一致”、“大功率液力調速裝置自動補償系統智能運維系統”等涉及設計、制造與運維等核心難題的、緊密相連的關鍵技術，實現了在工程機械、重型商用車、電力和化工等行業成功應節能降耗的目的。“大功率液力調速產品集成設計關鍵技術及其節能應用”、“工程機械液力變矩器綠色節能設計與制造關鍵技術及產業化應用”項目先后獲得2020年吉林省技術進步一等獎和2019年中國機械工業科技進步二等獎。項目成果完全擁有自主知識產權，整體技術達到國際先進水平，標志著我國已完全掌握綠色節能液力傳動產品設計、制造核心技術，提高了國產液力產品的國際競爭力，突破了傳統設計方法的局限性，扭轉了國外產品逆向開發的局面，打破了國內液力產品不成體系而難以推廣應用的現狀，極大地提升了自主品牌大功率液力產品的綜合性能和生產效率，有效降低了開發成本，促進了綠色制造與應用產業的節能減排，帶動了國內相關產業的發展，為我國培養了大批工程機械液力傳動領域專業人才。本項目制造的液力變矩器、液力緩速器、液力偶合器等成果先后在國內首臺最大噸位12噸柳工裝載機、國內首臺重型鐵路養護車用的YH350多檔變速器、一汽解放J6卡車、電力和化工等“大國重器”大功率調速設備中得到應用。

第二類超導體中量子化磁通的運動行為對超導材料和器件的電磁輸運性質起著關鍵作用。人為調控超導磁通量子的運動行為，不但可以有效提高超導體的臨界電流密度，還可實現具有新功能的超導電子器件，如超導磁通整流器、磁通二極管等。以往的磁通量子調控手段往往缺乏原位可調性，極大限制了相應超導電子器件的應用。近日，南京大學吳培亨院士領導的超導電子學研究所王永磊教授和王華兵教授研究團隊設計出了一種可調控的新型人工自旋冰與超導異質結構器件，不但實現了超導電性的原位開關，還實現了可開關和可反轉的磁通霍爾效應。 人工自旋冰是具有集體相互作用的納米小磁體陣列，其特殊的幾何排列使得系統具有很高的簡并度、新奇的低能激發態（如磁單極子）、豐富的相變和磁疇。近年來該團隊致力于人工自旋冰和超導納米結構器件等方面的研究，不但設計出了可擦寫的人工自旋冰，并且于國際上首次設計和制備出了人工自旋冰與超導的異質結構器件，實現了可調控的超導磁通阻挫效應和磁通整流效應。近日該團隊又設計出了一種基于風車型人工自旋冰與超導的異質結構器件，利用風車型人工自旋冰易于調控的鏈條狀磁荷結構，以及磁荷與超導磁通量子間的強耦合作用，實現了對超導磁通運動的原位操控，展示了超導零電阻態與耗散態之間的原位開關，同時實現了可編程的磁通霍爾效應。

項目成果/簡介:1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。應用范圍:南開大學在碳納米材料的制備及應用研究方面取得了一批開創性成果，該項目技術的推廣，將促進我國新材料、微電子、儲能、資源保護等領域的技術進步和發展，為我國在這一新型納米材料領域占據有利地位，提高國際競爭力，做出重要貢獻。

1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。

1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯 （graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21 世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現 了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達 到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、 ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為 0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯 （SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過 透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二 維平面結構。

作為一種高熵可再生能源，不規則海洋波浪能量是一種很有前途的可持續能源，正受到全世界的廣泛關注。

1991年發現的碳納米管（CNT）以及2004年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備SWNTs的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖1），純度達70%以上，并達到了產業化規模（達200公斤/年以上）。 采用機械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS及聚氨酯等為基質材料，電導率達0.2 S/cm、導

利用有機發光二極管(OLEDs)中激發態的指紋式磁效應曲線作為一種靈敏高效的探測工具，物理科學與技術學院熊祖洪課題組在有機半導體明星材料¾紅熒烯（Rubrene）中發現了一個有利于增強器件發光效率的激子演化通道，即激子的高能態反向系間竄越（High-Level Reverse Intersystem Crossing (HL-RISC)，T2®S­1®S0+hn）過程，并通過調控器件載流子濃度、工作溫度、客體摻雜濃度以及控制器件結構對該HL-RISC通道的產生條件、正常與反常的物理行為表現以及如何實現高效率發光和低效率滾降等方面進行了詳細探究。 OLEDs在平板顯示和固態照明領域具有廣闊的應用前景，盡管基于有機發光的手機顯示屏和電視已開始市場化，但進一步提升其發光效率和延長其使用壽命仍然是該領域的兩大研究方向。因理論上能夠實現100%的內量子效率，具有常規RISC (T1®S­1)通道的熱活化延遲熒光(Thermally-assisted delayed fluorescence, TADF)有機材料和具有HL-RISC (T2®S­1)過程的有機半導體是目前OLEDs領域的熱點研究體系，這是由于無論是RISC還是HL-RISC都可以將占激子總數3/4的不發光三重態T激子轉變成發光的單重態S激子，從而實現發光效率的成倍增強。顯然，研究這些激子及其前驅體(precursor, 如極化子對(polaron-pair))和TADF材料以及激基復合物材料中電荷轉移態(charge-transfer states)激子的形成機制及其演化規律對進一步認識OLEDs的器件物理和設計制造高效率OLEDs具有重要的科學意義和應用價值。近年來，熊祖洪課題組一直致力于采用有機半導體光電子器件中多種微觀過程具有的指紋式磁效應(包括magneto-conductance、magneto-electroluminescence、magneto-photoluminescence以及magneto-photocurrent)曲線，系統深入地研究了多種有機光電子體系的器件物理并取得了一系列研究成果。