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高性能釩液流電池隔膜及其制備技術與應用
利用輻射技術研制電池的離子交換隔膜，最早從日本原子能研究所開始，出發點是代替Nafion的工藝，制備性價比更高的膜材料。電離輻射技術，特別是基于電子加速器的電子束輻射加工技術，不使用催化劑/引發劑，室溫操作，高效快速, 適合大量生產。目前輻射加工技術已廣泛應用于各種工業材料的生產，如電線、電纜、輪胎、發泡材料、熱收縮材料等行業。本項目是在早期輻射接枝技術制備離子交換膜的基礎上，在工藝體系中使用功能化離子液體代替含有陰陽離子一般離子交換功能基團，成功制備出具有更高耐熱、化學穩定性、良好導電性、極為優異抗釩離子滲漏的兩性離子交換膜（HUST-IL膜），并且在釩液流電池中的實際電池測試實驗中電池效率優于Nafion系列膜。需要特別指出的是，本項目在制備工藝方面取得了重要突破，不需要一般陽離子交換膜中的磺化工藝，非常環保，并且在工藝上成功發展出替代傳統固液接枝反應的工藝體系，避免了接枝反應的復雜工藝和質量控制問題；本項目的工藝技術，使電池隔膜的輻射制備工藝從傳統的輻射接枝轉變為輻射交聯工藝，通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備，與現有電線電纜片材的輻射交聯工藝通用，工藝簡單，極易量產和推廣。
【技術優勢】
(1) 本項目所得到的HUST-IL隔膜產品，其釩離子滲透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低約1200倍，導電率提高3倍以上，電池效率實現了對Nafion膜的超越；
(2) 在制備工藝方面的重要突破：不需要一般陽離子交換膜中的磺化工藝，非常環保，并且在工藝上成功發展出替代傳統固液接枝反應的工藝體系，避免了接枝反應的復雜工藝和質量控制問題；
(3) 本項目電池隔膜的輻射制備工藝從傳統的輻射接枝轉變為輻射交聯工藝，通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備，與現有電線電纜片材的輻射交聯工藝通用，工藝簡單，極易量產和推廣。
【技術指標】
HUST-IL隔膜產品：釩離子滲透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低約1200倍，導電率提高3倍以上，電池效率實現了對Nafion膜的超越。
華中科技大學
2023-07-19
高性能脈沖壓縮光柵和合束光柵研發及應用
光柵尺寸在國際上居于領先地位，最大達到了 1400mm， 遠超對手的 940mm；研制了一系列國內首臺(套)具有自主知識產權的米量級光柵研制工藝關鍵設備；在國際上首創了曝光拼接方法，實現了利用小口徑曝光系統，制作出了遠 大于曝光系統口徑的光柵；掌握了脈沖壓縮光柵設計、工 藝容差分析和工藝過程控制技術，通過對曝光監測、顯影監測和刻蝕監測來保證光柵制作工藝的穩定性，保證了光柵制作質量；首次對大口徑高閾值光柵采用了綜合清洗技術處理，提高了光柵的衍射效率和抗激光損傷閾值。
中國科學技術大學
2023-05-25
西安交大等研發出高性能合金設計機制與材料
當金屬材料內部的晶粒尺寸減小至納米尺度，材料的強度將依Hall-Petch關系大幅度提高。但當納米晶金屬塑性變形時,位錯變得極難在如此小的晶粒內部保留下來，導致材料喪失應變硬化能力，很容易發生塑性變形局域化而失穩。
西安交通大學
2022-05-27
高性能Al2O3彌散強化銅合金
根據強化手段的不同，高強化銅合金可分為兩類: 沉淀強化銅合金和彌散強化銅合金。沉淀強化銅合金是利用過飽和固溶體的脫溶沉淀，通過時效熱處理，達到強化效果。但沉淀析出相在高溫下會聚集長大或重新固溶于基體中，隨著強化相的消失，沉淀強化作用也隨之消失，從而限制了這類銅合金的使用溫度和應用范圍。目前被大量使用的鉻鋯銅合金就屬于這一類，其表現為導電、導熱性損失較大，軟化溫度低(僅為500℃) 等。因此，鉻鋯銅合金在做點焊電極材料使用時經常出現變形、粘附、使用壽命不長及熔敷現象，頻繁的整修和更換電極嚴重影響了工作效率的提高。彌散強化銅合金則是通過在金屬基體中引入高度分散的熱穩定性強的第二相質點，阻礙位錯運動，以達到提高強度的目的。而Al2O3粒子硬度高，熱力學和化學穩定性高，熔點高，在接近銅基體熔點的溫度下也不會明顯粗化，可以有效提高合金的高溫強度和硬度。因此，Al2O3彌散強化銅合金可以用在電阻焊電極、集成電路引線框架、微波管結構導電材料、高速列車架空導線、熱核實驗反應堆、連鑄結晶器等方面。本研究開發的Al2O3彌散強化銅合金在保證傳統工藝內氧化、還原徹底性和燒結致密性的前提下簡化了工藝過程降低了生產成本。
上海理工大學
2021-04-13
超臨界流體發泡制備高性能聚合物泡沫材料
相較于傳統聚合物發泡所用化學發泡劑和氟利昂類、烷烴類等物理發泡劑，采用超臨界CO 2 或N 2 作為發泡劑，不僅氣體原料來源豐富，價格便宜和環境友好，符合日益嚴格的環保要求，而且所得到的泡孔尺寸更小，孔密度更大且泡孔形態更容易控制，生產過程安全性也大大提高。
自主研發了超臨界CO 2 擠出和模壓發泡技術，包括超臨界流體恒流進氣系統和裝備，以及適于超臨界CO 2 發泡過程的雙階、單階擠出發泡和模壓發泡系統和裝備，并可基于CO2 和聚合物的相互作用快速確定優化的發泡工藝。采用超臨界CO2 擠出發泡技術制備了泡孔尺寸0.5～1 mm，發泡倍率5～20倍的聚酯PET、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP、聚乳酸PLA和聚乙烯PE等發泡棒材。采用超臨界CO 2 模壓發泡技術制備了泡孔尺寸1～50 μm，發泡倍率5～20倍的發泡片材。另外采用Mucell超臨界流體注塑成型制備了泡孔尺寸1～100 μm、較實體材料減重5～30%而力學性能不損失的多種聚合物的微孔發泡材料，包括聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚酯PET、聚醚砜PES、聚砜PSF以及復合材料等。
華東理工大學
2021-04-13
高性能大動態范圍 CMOS 圖像傳感器的研發
成果與項目的背景及主要用途：該項目是天津市科技發展計劃項目，通過了科委組織的專家驗收。項目組采用自頂向下的設計方法，完成了 CMOS 圖像傳感器 1024×768 像素陣列的版圖設計，通過了仿真驗證，結果達到了設計要求。在 Chartered 公司0.35um 工藝線上成功試制了關鍵模塊和小規模完整的 CMOS 圖像傳感器樣片。樣片工作正常，能夠正確的拍攝運動物體，各項指標均滿足設計要求。
背景：CMOS 圖像傳感器是當前已廣泛用于民用、工業、科技和國防領域的各類圖像攝取系統，近年來民用電子產品領域發展迅猛，如照相手機、PC 機、像機等。該成果主要用于圖像攝取系統的核心部件—CMOS 圖像傳感器設計中。
技術原理與工藝流程簡介：CMOS 圖像傳感器利用成熟的 CMOS 工藝制作光敏像素單元，因此可以把光電接收器和信號處理電路集成在單個芯片上。
主要設計內容包括：像素陣列、消噪放大電路、模數轉換器、時序控制電路和測試系統設計。采用自頂向下的設計方法，首先根據功能要求對系統進行架構設計，將系統分為時序控制電路部分（數字電路實現）和從像素陣列到 AD 轉換的信號處理部分（模擬電路實現）。版圖設計完成后，導出 GDSII 文件，在新加坡 Chartered 公司 0.35um 工藝線進行流片，然后進行封裝。根據芯片工作對外界的要求設計 PCB電路板，搭建測試系統，對芯片功能和各項電學指標進行測試分析。
技術水平及專利與獲獎情況：技術水平屬國內先進。
應用前景分析及效益預測：該項目取得了 CMOS 圖像傳感器的核心設計技術，可用于各種CMOS圖像傳感器設計中，中國CMOS圖像傳感器市場需求龐大，年復合成長率達到 60%，因此有著廣闊的應用前景。目前國外同類產品的銷售價格遠遠高于芯片的開發成本，因此存在很大的利潤空間，將產生很好的經濟效益。功能上可完全兼容、并替代進，通過合作根據市場需求，隨時調整產品種類和指標，使經濟效益最大化。
應用領域：CMOS 圖像傳感器廣泛應用于消費類、工業和科技等各個領域。
民用領域：拍照手機、數碼相機、可視門鏡、攝像機、汽車防盜等；工業領域：生產監控、安全監控等。
天津大學
2021-04-11
高性能納米金屬/陶瓷復合潤滑自修復系列產品
在突破高均勻混合納米金屬粉體及納米陶瓷粉體制備及其多層表面修飾技術的基礎上，開發的系列型納米金屬粉體與納米陶瓷粉復合的納米復合自修復產品。現已開發出汽油和柴油內燃機、機械設備和機械密封三大系列潤滑油添加劑產品；納米自修復潤滑脂產品；納米自修復潤滑油和液壓油；水-乙二醇系列納米自修復抗燃液壓液。產品性能達到國內領先、國際先進，完全可替代進口產品。對國民經濟各行業的節能、環保和技術經濟、社會效益的提高意義重大。部分產品已建立產業化生產基地，產值達10億元以上。
南京工業大學
2021-01-12
低成本、高性能的新穎熱電化合物的研究
隨著社會的發展與進步，日益突出的能源供需矛盾不斷將尋找清潔、高效、經濟的新型能源材料推向研究前沿。熱電材料是一類能利用熱電效應，直接將熱能（包括太陽能、地熱、工業余熱等能量）轉換成電能的材料，由于熱電轉換技術便捷、環保等優勢，在車載冰箱、深空探測器電源等領域具有不可替代的地位，受到科學家們的高度重視。而探索發現低成本、高豐度、低毒性的高效熱電材料，是該領域基礎研究的重點，是一項面臨巨大挑戰的研究工作。 吳立明2004年發明了獨特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，課題組利用該方法，發現了一種新的四方相α-CsCu5Se3，并實現宏量合成。該材料擁有前所未見的獨特晶體結構：Cs+由類中國結形狀的Cu8Se8結構單元構筑的三維無限擴展結構，其中鑲嵌Cs+金屬陽離子。α-CsCu5Se3熱穩定性好，表現出典型晶態固體的熱傳輸行為，并遵循Umklapp散射機制，這與具有類液態的熱傳導行為的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶體學及熱傳輸性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一個有效抑制Cu+液體傳輸行為特征的方法。與吳立明老師2016年發現的高性能熱電材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶體單胞體積減小了30％，導致材料具有更強的原子間d軌道重疊作用，從而顯著降低有效質量(m*)，這使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3實現了功率因子200％的增長，達到8.17 μW/cm/K2，是目前報道的堿金屬富銅硫屬化合物中最高值；同時，理論研究表明，由于結構中的Cu–Se軟化學鍵和Cs+ 離子擾動作用，該材料具有很低的熱導率。綜合上述各方面因素，該化合物的本征熱電優值ZT達到1.03（980 K）。進一步通過Sb摻雜優化熱電性能的研究發現：Sb3+的孤對電子能夠增大材料的晶格非諧性，有效增強Umklapp型散射，從而降低聲子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格熱導率進一步降低至0.40 W/m/K，熱電優值ZTmax提升到1.30。該工作系統深入研究了α-CsCu5Se3體系結構和熱電相關性能的關系，為低成本，高豐度，高性能硫屬化合物材料的設計探索研究邁出重要的一步。
北京師范大學
2021-02-01
一種參數可調智能高性能發動機主構架
成果描述：本發明公開了一種參數可調智能高性能發動機主構架，通過曲柄搖桿機構、擺桿、搖桿滑塊機構將曲軸的圓周運動轉化為副活塞的上下往復直線運動，主副活塞所受側向力、阻力均較小，發動機噪聲低、熱效率高；通過特定尺寸大小關系，發動機體積和重量大幅降低；排量調整機構調整發動機的排量、壓縮比與發動機其它輔助系統協調工作實現發動機熱力循環類型可調。本發明可以根據負載、路況的變化實時調節發動機排量、壓縮比、熱力循環，確保發動機在各種負載、路況下都有良好的工作條件，中小負載時該發動機的節能減排效果更明顯,四缸發動機排量的最大調整范圍在1.2-3.5之間，發動機壓縮比的最大調整范圍在6-6之間。市場前景分析：內燃機工程技術領域。與同類成果相比的優勢分析：技術先進，性價比較高。
電子科技大學
2021-04-10
非晶合金，高熵合金，高性能鋼鐵材料和多孔金屬
在 Nature，Science，Physical Review Letters，Advanced Materials 等學術刊物上發表論文 200 余篇，申請中國發明專利 65 件，授權發明專利 22 件。2010 年相關塊體非晶復合材料韌化的工作被 Nature-Asia Materials 做專題評述，多項其它工作還被 Science，Materials Today，Nature 等學術雜志做專題評述以及其它世界各國媒體報道。在新一代超高強鋼和先進耐熱鋼研究上取得了國際水平的研究成果，其中關于超高強鋼的成果被國際權威給予很高的評價，同時被科技部評為“2017 年度中國科學十大進展”并在央視新聞聯播報道。 超高強鋼； 先進高熵合金； 塊體非晶合金； 非晶納米晶軟磁合金； 非晶態耐磨耐蝕合金； 非晶與高熵合金釬焊材料； 高熵合金生物材料； 高強耐蝕鎂合金。
北京科技大學
2021-02-01