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項目成果/簡介:量子隱形傳態(tài)是建立遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。相比二維系統(tǒng)，高維量子網(wǎng)絡(luò)具有更高的信道容量、更高的安全性等優(yōu)點，受到人們的廣泛關(guān)注。如何實現(xiàn)高效的高維量子隱形傳態(tài)，從而實現(xiàn)高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前量子信息領(lǐng)域的研究熱點之一。 為了實現(xiàn)高維量子通信，李傳鋒、柳必恒等人從2016年開始采用光子的路徑自由度編碼，解決了路徑比特的相干性問題[PRL 117, 220402 (2016)]，制備出了高保真度的三維糾纏態(tài)[PRL 117, 170403(2016)]；解決路徑維度擴展問題，實現(xiàn)了32維量子糾纏態(tài)[PRL 125, 080503 (2020)]；解決路徑自由度的傳輸問題，實現(xiàn)了高維量子糾纏態(tài)在11公里光纖中的有效傳輸[Optica 7, 738 (2020)]等。研究組從2017年起開始了高維量子隱形傳態(tài)的實驗研究。然而理論研究表明，在線性光學(xué)體系中，必須采用輔助粒子才能實現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)。 為了實現(xiàn)高維量子隱形傳態(tài)，研究組首先巧妙的提出了糾纏輔助的方式，利用log2d-1個輔助糾纏光子對就可以高效的實現(xiàn)d維的量子隱形傳態(tài)，從而解決了資源消耗問題。然后實驗上利用主動反饋技術(shù)實現(xiàn)路徑間的相位鎖定，干涉可見度在45小時內(nèi)保持在0.98的水平，從而利用六光子系統(tǒng)實現(xiàn)了三維的量子隱形傳態(tài)。研究組對三維量子隱形傳態(tài)過程做了過程層析，保真度達(dá)到0.596，以7個標(biāo)準(zhǔn)差超過了經(jīng)典極限值1/3，證實了三維量子隱形傳態(tài)過程的量子特性。高效的高維量子隱形傳態(tài)的實現(xiàn)為構(gòu)建高效的高維量子網(wǎng)絡(luò)打下堅實的基礎(chǔ)。

生產(chǎn)發(fā)泡聚丙烯的關(guān)鍵難點在于通用聚丙烯的熔體強度極低，在發(fā)泡過程中包裹不住氣 體，而產(chǎn)生熔體破裂，不能發(fā)泡或發(fā)泡倍率很低。此外，發(fā)泡聚丙烯的生產(chǎn)方式和品種主要分 為擠出發(fā)泡聚丙烯、珠粒發(fā)泡聚丙烯以及注塑發(fā)泡聚丙烯三種，所有這些發(fā)泡聚丙烯都需要采 用高熔體強度聚丙烯作為原料才可能得到。可當(dāng)今采用齊格勒-納塔催化劑合成的通用大宗聚 丙烯樹脂都屬于線形半結(jié)晶高聚物，未融化之前是堅硬的固體，一旦融化后其熔體就幾乎沒有 強度，無法包裹氣泡形成泡沫材料。要將通用聚丙烯改成高熔體強度，可以包裹氣泡形成泡沫 材料的聚丙烯，世界上目前只有巴賽爾、北歐化工等少數(shù)公司擁有該技術(shù)。 反應(yīng)擠出研究室從2000年即開始了發(fā)泡聚丙烯的研究。分別在聚丙烯分子鏈長枝化、基礎(chǔ) 發(fā)泡理論以及與該理論相應(yīng)的發(fā)泡工藝等幾方面進(jìn)行了深入的研究。本項目的研究抓住了問題 的核心，首先從聚丙烯分子鏈長枝化方面取得突破，獲得了熔體強度以及可發(fā)性超出國外最優(yōu) 秀產(chǎn)品的長枝化聚丙烯。并且完成了從基礎(chǔ)理論、小試、中試到工業(yè)化技術(shù)路線確定的全過 程。 為了對發(fā)泡聚丙烯發(fā)展進(jìn)行實質(zhì)性的推動，我們對高熔體強度聚丙烯的下游產(chǎn)品擠出發(fā)泡 聚丙烯 (XPP) 、珠粒發(fā)泡聚丙烯 (EPP) 以及注塑發(fā)泡聚丙烯展開了全面的研究。著重進(jìn)行了基 礎(chǔ)發(fā)泡理論的研究，特別在建立聚丙烯拉伸黏度與聚丙烯泡沫可發(fā)性之間的對應(yīng)關(guān)系，以及如 何通過工藝技術(shù)實現(xiàn)發(fā)泡過程等方面進(jìn)行了大量深入的研究。

國家“863”計劃課題“高透明紫外阻隔納米復(fù)合高分子貼膜材料及其工業(yè)化制備技術(shù)”專家組驗收意見認(rèn)為：“課題研究創(chuàng)制了高透明納米功能顆粒液相分散體新技術(shù)和玻璃節(jié)能用高透明納米復(fù)合高分子貼膜制品新技術(shù)和新產(chǎn)品，解決了無機納米顆粒在高分子膜基體中納米級分散的難題，攻克了規(guī)模化生產(chǎn)關(guān)鍵工程技術(shù)，建成了100 噸/年無機納米功能顆粒液相分散體生產(chǎn)線和500萬m2/年的納米復(fù)合高分子貼膜示范生產(chǎn)線，實現(xiàn)了穩(wěn)定批量生產(chǎn)。納米復(fù)合高分子貼膜制品的可見光透過率大于80%，紫外線和紅外線阻隔率分別大于99%和90%。該產(chǎn)品已成功用于建筑玻璃節(jié)能改造上，具有隔熱保溫作用，可使室內(nèi)保持冬暖夏涼，夏季空調(diào)用電節(jié)能可達(dá)30%以上，與國內(nèi)外玻璃節(jié)能同類產(chǎn)品相比，該新產(chǎn)品具有顯著的性價比優(yōu)勢，市場應(yīng)用推廣前景廣闊”。

最近以來，LED照明以其節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。以氮化物結(jié)構(gòu)陶瓷相關(guān)材料（如AlN，Si3N4）為寄出的氧氮化物熒光粉在保持了高溫、化學(xué)和力學(xué)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，還具有較為優(yōu)異的光轉(zhuǎn)換性能，贏得了越來越廣泛的關(guān)注。其中， 有潛力應(yīng)用在紫外激發(fā)的白光LED上的Eu2+摻雜AlN藍(lán)色熒光粉不僅具有較高的光量子效率，而且與常用的熱淬滅嚴(yán)重的BaMgAl10O17:Eu2+ (BAM)相比，具有很高的熱穩(wěn)定性。但是，目前報道的Eu2+摻雜AlN藍(lán)色熒光粉的制備方法（如Dierre B, Yuan X L, Inoue K等， J. Am. Ceram Soc, 2009, 92 (6):1272-1275；Hirosaki N, Xie R J, Inoue K等，Appl. Phys. Lett. , 2007, 91(6): 061101）都是采用高純度氮化物粉體在高溫下通過固相反應(yīng)合成，要求2050℃的高溫下，10個大氣壓的氮氣壓力，保溫4個小時以上獲得，粉體還要在保護環(huán)境中球磨粉碎由于高溫產(chǎn)生的團聚，成本及其高昂，且顆粒尺寸控制困難。探索能夠得到高純度、粒徑均勻可控、發(fā)光性能好的熒光粉且成本低的合成方法，對于這類新型材料的研究、應(yīng)用都具有重要意義。 目前， AlN的合成方法主要有以下幾種: 鋁粉直接氮化法、碳熱還原法、氣相還原氮化法、裂解法、等離子體法、電弧熔煉法、自蔓延高溫合成法、微波合成法，其中前兩種方法已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。比較而言，鋁粉直接氮化法為強放熱反應(yīng),反應(yīng)不易控制，反應(yīng)過程中放出的大量熱易使鋁形成融塊，造成反應(yīng)不完全，難以制備高純度、細(xì)粒度的產(chǎn)品；碳熱還原法制備的氮化鋁粉末純度高、性能穩(wěn)定、粉末粒度細(xì)小均勻、成形和燒結(jié)性能良好，但是因為反應(yīng)物中必須加入稍過量的碳以保證反應(yīng)完全，這種方法難以避免碳的殘留；而氣相還原氮化法制得的AlN純度高、粉末粒度細(xì)小均勻并且大大減少了碳的殘留。而在制備氮化鋁前驅(qū)體時溶膠-凝膠法又以成分易分布均勻、顆粒細(xì)小勝過固相混合法。我們首次利用檸檬酸做絡(luò)合劑，通過溶膠凝膠法制備Eu2O3和Al2O3均勻混合的反應(yīng)前驅(qū)體，結(jié)合氣相還原氮化法的方法來合成AlN：Eu2+熒光粉，如下圖。這種制備方法成本低，且具有很強的普適性，可應(yīng)用于合成其他高純氮化物應(yīng)該材料。 該方法解決了生產(chǎn)氮化物熒光材料中需要高純氮化物作為起始粉料成本高等劣勢，利用價格低廉，原料易得的氧化物作為原料，合成出所需的氮化物熒光材料。而且此方法反應(yīng)活性高，低溫下得到顆粒大小均勻，發(fā)光穩(wěn)定可控的發(fā)光材料，節(jié)約后處理成本。

對于養(yǎng)殖廢水及垃圾滲濾液等高 C O D、高氨 氮廢水，首先運用厭氧消化去除大部分COD（80- 90%），可同時達(dá)到減少曝氣能耗與回收能源的目 的，為高效低成本處理工藝的首選。然而，對于碳 氮比過低的厭氧消化出水的后續(xù)處理，傳統(tǒng)硝化反 硝化技術(shù)需要額外投加大量碳源大幅提高成本，相 對而言，全程自養(yǎng)脫氮技術(shù)更適用。國內(nèi)外已有不 少將全程自養(yǎng)脫氮技術(shù)用于污泥消化液等高氨氮廢 水處理的中試及生產(chǎn)規(guī)模的污水處理廠，然而將其 應(yīng)用于養(yǎng)殖廢水及垃圾滲濾液的實際工程案例仍較少。這是由于自養(yǎng)脫氮工藝本身在應(yīng)用中仍存在一些缺 陷，特別是用于成分復(fù)雜的垃圾滲濾液處理。本工藝使用填料/生物膜結(jié)合活性污泥法的復(fù)合膜系統(tǒng)，使 anammox菌等較脆弱的微生物依附于填料/生物膜中，表面附著好氧微生物，同時利用活性污泥的強抗干擾 能力以應(yīng)對水質(zhì)波動

研制出的3mm波段高功率回旋管可用于毫米波非致命拒止武器系統(tǒng)、毫米波雷達(dá)成像系統(tǒng)和毫米波定向能武器系統(tǒng),是毫米波拒止武器系統(tǒng)必需的大功率微波源。主動拒止武器主要是利用3mm高功率微波刺激人體表皮的痛覺神經(jīng)，使人感到劇烈灼痛達(dá)到驅(qū)散非合作人群的目的。可用于裝備部隊作戰(zhàn)、維和、反恐(針對恐怖活動與恐怖分子,尤其是人體炸彈)，裝備警察用于制暴、監(jiān)獄控制、重要目標(biāo)(軍事、政治、經(jīng)濟及安全設(shè)施和人員等)保護（如軍事基地、軍事禁區(qū)、使領(lǐng)館、航船、機場、重要場館等的防護）及反海盜劫持活動等等，這對保障國家安全具有重要作用。

高比能電池面向國家重大需求，僅鋰電池 2017 年市場規(guī)模已超過 1 億 kWh，并且隨著電動汽車、規(guī)模儲能市場的迅速發(fā)展，電池需求快速增加，市場規(guī)模很快將超過 3000 億元。 本項目為陳軍教授團隊十余年的研發(fā)成果，主要包含新型鋰電池、鈉電池、鋅電池等新能源電池，可用于電動汽車、可再生能源風(fēng)光發(fā)電儲能等領(lǐng)域。 1. 開發(fā)了兩類新型鋰電池正極材料：取代型錳系尖晶石正極材料和摻雜型超高鎳含量三元層狀材料。這兩種材料原料便宜、制備工藝（連續(xù)共沉淀與梯度加熱）簡單，成本優(yōu)勢明顯，并且性能優(yōu)異，產(chǎn)品晶相純度高、形貌規(guī)整、振實密度大、長周期循環(huán)穩(wěn)定性好。 2. 針對傳統(tǒng)無機電極材料的不足，研發(fā)有機電極材料，它們由高豐度的 C、H、O、N 等元素組成，具有易合成、低成本、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點，并且由于可實現(xiàn)多電子反應(yīng)，容量大、能量密度高，此外有機電極材料柔韌性強，在柔性可折疊等新穎結(jié)構(gòu)電池體系中應(yīng)用前景巨大。 部分有機電極材料在實驗室中已實現(xiàn)公斤級制備，并組裝 Ah 級軟包全電池，經(jīng) 18 所等權(quán)威機構(gòu)檢測鑒定，能量密度超過 300Wh/kg，通過安全性測試。計劃 5 年內(nèi)完成 1-2 種有機電極材料的中試，并實現(xiàn)部分電池產(chǎn)品的應(yīng)用示范，具有清潔環(huán)保優(yōu)勢。 可合作宏量制備及大容量電池裝配，推進(jìn)中試和產(chǎn)業(yè)化，將產(chǎn)生顯著經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

項目提出了高壩—地基—庫水系統(tǒng)非線性動力損傷開裂分析模型，可以綜合考慮無限地基輻射阻尼、橫縫幾何非線性等關(guān)鍵影響因素；提出了高壩動靜力超載破壞的非連續(xù)全過程仿真分析模型，實現(xiàn)了高壩結(jié)構(gòu)在動靜力荷載作用下連續(xù)—斷裂—非連續(xù)—破壞的全過程仿真；提出預(yù)測新建高壩安全性態(tài)的工程類比法以及三級承載評價指標(biāo)，建立了科學(xué)性與工程實用性相結(jié)合的高壩安全評價體系；建立了模擬混凝土骨料、砂漿與界面的細(xì)觀力學(xué)仿真模型，加深了對混凝土材料動力特性的認(rèn)識。項目成果全面應(yīng)用于我國高壩工程，解決了高壩安全評價的關(guān)鍵技術(shù)難題，推動了我國高壩水電站建設(shè)的發(fā)展。

由于自然界科研項目、戶外工程項目、野外實戰(zhàn)任務(wù)等的客觀需求，在偏遠(yuǎn)地區(qū)等場所很難得到穩(wěn)定持續(xù)的高質(zhì)量電能，內(nèi)燃機發(fā)電有笨重、高噪聲、高排放的缺陷，在崎嶇無公路車輛無法通行的地區(qū)難以適用。此時便攜式戶外不間斷電源有明顯的優(yōu)勢。在自然災(zāi)害面前，許多電力設(shè)施遭到破壞，短時間內(nèi)無法恢復(fù)供電，給搶險救災(zāi)工作帶來了極大困難，影響了救災(zāi)的進(jìn)程和人民的生命安全。在電力車無法到達(dá)的地方，便攜式戶外不間斷電源具備其獨特的優(yōu)勢，能人力攜帶到急需場所，迅速提供不間斷電能，保證救災(zāi)活動的供電補給，確保重大手術(shù)等緊要工作的順利開展。此外，其便攜、低噪聲和不間斷供電的特性可保證機密勘察等特殊任務(wù)的順利進(jìn)行。

本聚氨酯（SMPU）材料相較于傳統(tǒng)高分子材料（PLA、PCL、PE、PP等）具有高力學(xué)性能、可記憶、可降解、低溫加工、X射線可透性等特性。應(yīng)用領(lǐng)域包括：醫(yī)用和非醫(yī)用。醫(yī)用領(lǐng)域可用于骨修復(fù)材料，包括：可吸收骨釘、骨棒；脊柱：融合器；填充材料、修復(fù)再生材料，覆蓋50%以上骨修復(fù)材料應(yīng)用場景。非醫(yī)用可用于膜材（包裝）、模擬手術(shù)假體、建筑材料、石膏板假體等。材料性能優(yōu)勢如下： 1.力學(xué)性能突出 室溫下，模量可達(dá)約3500MPa，拉伸強度約40～58MPa，拉伸斷裂伸長率約32%。在人體內(nèi)部生理條件下仍具有580～1200MPa的模量和25～35MPa的拉伸強度，拉伸斷裂伸長率超過200%。 2.形狀記憶 賦形和回復(fù)溫度不超過50°C，利于實際應(yīng)用。形狀固定率大于97%，形狀回復(fù)率大于86%。高形狀回復(fù)應(yīng)力：根據(jù)硬段的分子結(jié)構(gòu)和硬段含量的不同，形狀回復(fù)力在0.1～15.0MPa之間可調(diào)，且持續(xù)時間長，可達(dá)280小時以上。 3.能夠完全填充 材料在形狀回復(fù)過程中還能“自適配”不規(guī)則的復(fù)雜形狀，使智能人工骨能夠自動填充不規(guī)則的骨缺損區(qū)域，解決骨缺損修復(fù)過程中骨不連的問題。 4.微創(chuàng)植入 與傳統(tǒng)的人工骨或其他骨科植入物以開放手術(shù)植入人體的實施手段不同，SMP制造的智能人工骨或其他智能骨科植入物（如椎間融合器、骨螺釘、夾骨板等）可以通過微創(chuàng)手術(shù)植入人體，然后在體內(nèi)擴充。這種方法利用SMP及微創(chuàng)手術(shù)獨特的優(yōu)勢，可以很大程度上減輕病人的痛苦并取得理想的醫(yī)療效果。 5.降解速率可調(diào) 通過調(diào)節(jié)硬段的分子結(jié)構(gòu)和含量，可獲得降解速率不同的線性SMPUs。     6.低溫加工性能優(yōu)異 擠出和注塑加工溫度在110～130°C之間，遠(yuǎn)低于目前已經(jīng)商品化的可降解醫(yī)用高分子材料聚乳酸、聚乙二醇和聚乙醇酸的加工溫度，加工難度和加工成本更低。