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[成果] 1700520282 北京
TG5 应用技术 金属加工机械制造 公布年份:2017
成果简介:项目成果面向核电、风电、船舶、航空航天等行业亟需的超大零部件(高压缸体、螺旋桨、超长叶片等)高精度制造需求,在国家科技重大专项、国家科技支撑计划等项目支持下,以可适应模块设计理论突破、超跨距功能部件精准制造技术突破和超大组合件高刚度装配工艺创新为主线,成功研制出国际先进水平的超重型车铣复合数控机床,主要实现的技术进步如下:(1)在超大组合件高刚度螺栓连接装配上取得技术突破,通过揭示结合面微宏尺度接触机理,给出了时间域上交变载荷下接触刚度的演变规律,提出了高强螺栓连接结构创新设计方法,解决了超大组合件高刚度设计与装配工艺难题,首次实现了超重型机床螺栓连接结构动静态特性精准预测及可控,装配工艺达到国际先进水平。(2)在超跨距重载横梁精准制造上取得重大突破,通过三次球化性能控制理论攻克了超大规格结构铸造成型成性问题,提出了超长导轨预起拱曲线优化设计方法及其加工工艺,首次解决了超跨距分段式重载横梁精度保持性难题,最大加工宽度扩大到13.5米,属于世界同类产品最大规格,达到国际领先水平。(3)在高速重载静压支承系统跨尺度制造上取得突破,通过揭示多源强扰动下静压油膜失效机理,提出了超长超大静压导轨表面高精度控制与制造成套解决方案,解决了超重型机床全静压支承难题,保证了超大负载下机床的高精度运动,关键指标(400吨负载下重复定位精度为0.015mm)达到国际先进水平。(4)在超重型车铣复合机床可适应模块创新设计上取得理论突破,揭示了产品复合功能域-结构域-工艺域的多域多层级映射融合设计机理,提出了满足多样化定制需求的主结构与功能部件成套配置方法,成功解决了超重型机床车铣功能并重(车削与铣削功率分别为250kW和105kW)的复合功能设计问题,快速响应市场需求的能力提升50%以上,与国外同类机床产品相比更具竞争优势。项目形成授权国家发明专利24项、实用新型专利5项、企业标准8项、软件著作权9项,发表SCI/EI论文51篇。经中国机械工业联合会组织专家鉴定认为,成果技术难度大,创新性强,整体技术水平达到国内领先、国际先进水平,所形成的数字化设计与制造技术被列为04专项十大关键技术。研发的超重型机床填补了国内空白,成功用于核电高压缸体等超大核心零件加工,作为04专项十大标志性成果在“大国重器”中被重点推介。已销售超重型机床15台,其中2台已出口到韩国斗山重工,用于加工核电设备,成为推动企业产业转型升级的新亮点。共创造直接经济效益5亿元以上,所形成的单元和共性技术拉动企业延伸效益近30亿元,为用户带来间接经济效益达到百亿以上。项目成果切实提升了中国超重型数控机床设计制造技术水平,改变了超重型数控机床及其核心技术依赖进口且受制于人的局面,形成了国内机床自我装备新标志,推动了中国高端装备制造业质量与技术水平的提高和可持续发展。
[成果] 1700470317 北京
X70 应用技术 环境治理 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 中高温NOx选择性催化还原(SCR)催化剂的运行温度为300-400℃,被广泛的应用于电力行业脱硝工程。因为非电力行业锅(窑)炉排烟温度大多低于300℃,无法直接使用中高温SCR催化剂进行NOx排放控制,该项目研究目的是研发低温SCR催化剂和低温SCR脱硝工程技术,解决非电行业NOx排放控制问题,经过十余年的艰苦工作,取得了巨大的成功,解决了低温脱硝的技术难题。2012年,以低温SCR催化剂生产和非电力行业脱硝为使命的北京方信立华科技有限公司成立,次年完成了从实验室走向工业生产的技术产业化过程,开始向脱硝市场提供低温SCR催化剂产品。近年来,项目完成单位在焦化、玻璃、化工、水泥等行业进行了39项低温脱硝工程,其中具有代表性的是宝钢湛江焦炉烟气脱硝工程,该工程是世界上首套焦炉烟气脱硝工程,被《世界金属导报》评选为“世界钢铁工业十大技术要闻”。低温SCR脱硝工程技术为政府环境政策和标准的贯彻执行,实现大气质量控制目标提供了技术保障。 主要科技创新点: (1)基于对原料、组成、过程条件等与催化剂性能关联规律的深入研究,发明了低温SCR催化材料配方,实现了非电行业锅(窑)炉低温烟气中NOx的高效净化; (2)开发了一整套催化剂成型制备工艺,完成了低温SCR脱硝催化剂从实验室到规模化生产和工程应用的全部过程,开发了催化剂原料选取、生产、成型、安装等各工序的质量控制体系; (3)开发了低温SCR催化剂原位再生工艺,实现了催化剂在低温含硫烟气(160-300℃,SO<,2>≤1000 mg/Nm<'3>)下的长时间稳定运行,降低了脱硝装置的运行成本。 成果产生的价值: (1)发表国际国内期刊及会议论文42篇,获授权美国发明专利1项,国家发明专利3项,实用新型4项。在工程实践方面,研发的低温SCR催化剂和低温SCR脱硝技术已成功应用于宝钢湛江焦炉烟气脱硝工程、山东药用玻璃脱硝项目、铁雄新沙能源焦炉烟气脱硝工程等39项脱硝工程; (2)通过对SCR脱硝催化剂系统的研发,提高了催化剂的抗中毒能力,拓展了SCR脱硝催化剂的低温工作窗口,解决了目前非电行业锅(窑)路NOx排放控制问题,累计减少NOx排放4.6万吨,为减少“雾霾”污染做出了巨大贡献,因此,该项目极具社会价值; (3)该项目已在大量实际工程中成功应用,实现累计收入约6300万元,累计利润约1300万元,上缴利税约220万元,获得了很好的经济效益,也为北京市创造了良好的税收。
[成果] 1700470074 北京
TP3 应用技术 公共软件服务 公布年份:2017
成果简介:研究目的:该课题通过建设低碳高端智慧园区云服务平台,将打造低碳高端智慧园区的标准,形成通过“产学研合作”促进“两化”融合的示范园区。同时,通过对低碳高端智慧园区的建设,切实降低入园企业的经营成本和企业员工的生活成本,实现政府、园区运营者、入园企业、园区服务提供商、企业员工共赢的目标。(1)通过建立低碳高端智慧园区云服务平台,将实现基于云计算平台为入园企业提供服务,服务的整合将大大降低园区服务所需的运营成本。(2)在低碳高端智慧园区的建设过程中,打造基于云平台的园区服务行业标准。(3)以园区整体产业调配、能源计量与碳排放控制手段,实现园区低碳发展。(4)低碳高端智慧园区云服务平台的建设将采用主流的“云技术”实施,扩展性较强,采用嵌入式的插件提供云服务,为服务的不断扩充提供灵活的机制。(5)低碳高端智慧园区云服务平台的建设成果易于复制,平台建成后,将逐步形成低碳高端智慧园区的建设和运行标准。(6)待项目成果丰富后,设立全资子公司依托项目成果独立运营云平台,为园区进行服务。 技术创新点:该课题设计了可扩展、松耦合、自适应的融合云体系架构,提出了基于域和复杂网络理论的云服务平台连接模式以及基于关键信息模糊化的用户隐私保护技术,建立了面向融合云多功能的安全保障体系,形成了基于云服务的园区管理和服务体系,构建了低碳高端智慧云服务平台。 成果产生的价值:申请国家发明专利6项;申请国家软件著作权6项;已经完成基于云服务模式的园区服务体系标准1套;北京经开本着“规划、立项、建设、总结、调整、推广”的项目建设和推广原则,在项目的各个规划建设阶段完成后,将各阶段的成果进行汇总和整理,形成低碳高端智慧园区云服务平台的相关标准化体系,该标准已成为北京经开园区的统一建设及服务标准,其中包括园区建筑低碳的标准、园区高端云服务的标准、园区云服务平台的智慧管理标准。设立了全资子公司“北京经开电子商务有限公司”,依托项目多项成果为园区进行专业服务,服务领域涵盖电子商务、广告推介、标准输出、平台运营等。
[成果] 1700510044 河南
U46 应用技术 汽车制造 公布年份:2017
成果简介:PVC作为四大通用塑料之一,性价比高,工业配套体系成熟,产能充足。其优点:耐候、防腐、阻燃,有着成熟的加工应用技术。但存在着热稳定性差,低温冲击韧性不大,耐热变形温度不高的缺点,尤其是制成品气味大。铅盐稳定配方体系是国内主流体系,因含铅而不环保;有机锡稳定配方体系是欧美主流体系,但含硫醇,气味大,虽是环保稳定体系,并不适合汽车内饰等要求稍高的领域;钙锌稳定剂是近几年发展的一种新型稳定剂,但技术尚不完善,有“锌烧”现象。如果能研究出适合普通加工技术、又符合环保要求的PVC合金材料来取代部分工程塑料,将能实现普通塑料高档化的目的。该项目根据UPVC材料性能的不足和汽车行业对环保指标及机械性能的要求,选择以研发新型PVC稳定剂作为突破口,创造性的选用纳米氧化锆(ZrO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)建立三元复合体系作为钙锌稳定剂的协调剂,取得了研究进展。研究表明,该三元复合体系与钙锌稳定剂有协同效应,纳米ZrO2在PVC与CPE形成的互穿网络及微熔晶界处起到了“钉扎”作用,塑化过程中有利于剪切力的传递,降低了PVC的塑化温度,提高了塑化效率,这对实现UPVC低温塑化、控制产品气味、保证产品机械性能发挥起到了关键作用。该项目应用了PMMA复合粒子有机增刚、增韧技术,通过二次加工工艺的应用取得良好的效果。在通用的加工设备上,实现了PMMA树脂的均匀分布,达到了刚性增韧的效果,极大的改善材料韧性的同时,刚度和耐热变形温度也有一定提高,测试结果显示,该材料维卡软化点达到93℃,冲击韧性达到15.9KJ/m2,气味等级3.5级以下,完全满足了汽车内饰对PVC性能的要求。在PVC加工工艺的研究上,该项目建立了模具流道、螺杆与配方工艺一体化的综合试验平台。通过该平台建立了挤出流动与模具流道参数的关系,对新材料的流变行为进行了工况下的模拟,创造性的设计出衣架型流道与渐变式流道相结合的结构,该结构对配方适应性强,工艺范围宽,在挤出生产中表现出了良好的连续性和稳定性。针对8系底板等大型复杂断面,在项目设计中采用挤出塑化平衡器以弥补设备特性的不足,模体分流段采用宽幅板材模具分流结构以增加模体刚度、减少热历程差,模体平直段厚壁流道部分采用超壁厚型材模具的双流道结构以防止料流的横向流动,实现料流的均衡流动阻尼,定型部分采用浮动式栅板高真空湿式定型模以减少制品的不均匀收缩变形,提高效率和制品精度。通过以上专利技术和新材料技术的应用生产出的汽车内饰件产品的各项指标均达到汽车内饰件的要求,实现了UPVC材料的高档化应用。
[成果] 1700520100 湖北
U41 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:项目属非金属材料领域,涉及有机、无机等高性能路面材料的低坏境负荷制备与应用技术。沥青路面由沥青面层和基层构成,具有行车舒适、养护简便、通行效率与安全性高等优点,是国际上的主流路面,占发达国家公路总里程的80%以上。中国高等级公路95%以上为沥青路面,仅占460万公路总里程的4.3%,路面的车辙、裂缝、坑槽等病害屡见不鲜,每年养护维修费用高达500亿元,维修铣刨的大量废旧沥青混凝土对环境造成巨大压力。中国每年新增公路10万余公里,对沥青、水泥、集料等需求量超过10亿吨,耗量巨大,天然资源难以支撑,如何提高沥青路面材料性能,降低其资源与环境负荷是中国公路建设领域亟待解决的突出问题。针对国内外现有技术尚不能兼顾路面高耐久性和天然资源低消耗的问题,基于中国公路设计规范的半刚性基层沥青路面结构特点,武汉理工大学联合北京工业大学、中国葛洲坝集团水泥有限公司,在多项国家和省部级科研任务支撑下,以生态设计思路为导向,突破了路面材料性能优化与调控等关键技术,成功解决了废旧轮胎、废旧沥青混凝土、冶金渣和建筑废弃物的高效科学利用,实现了路面材料高性能和低环境负荷制备,对公路建设可持续发展和交通安全有重要作用。主要科技创新如下:1、开发了路用有机胶结料的高性能制备、高效循环利用与低环境负荷应用的关键技术。发明了废轮胎胶粉改性沥青和失效改性沥青化学重构及温拌应用技术,制备出适用于-40~85℃温域范围且能常温储运的粒状有机胶结料,施工温度降低15-25℃、沥青VOC排放减少70%,突破了沥青材料高效循环与低环境负荷应用的瓶颈。2、研发了冶金渣和建筑废弃物替代资源制备高性能路用无机材料的关键技术。提出了材料生态设计方法,发明了冶金渣和建筑废弃物性能调控关键技术,制备出抗滑耐磨、粘附性优异的钢渣集料,吸水率低至1%以下的建筑废弃物再生集料,以及收缩系数降低40%以上、体积稳定性好的基层复合材料,解决了半刚性基层路面易开裂、水损害严重的难题,实现了路面材料资源替代率超过90%。3、构建了沥青路面材料高耐久性优化设计的研发平台。开发了沥青路面材料服役环境数据库,发明了模拟沥青路面材料实际服役条件的多因素耦合作用试验系统,创建了沥青路面服役寿命预测方法,用于指导沥青路面材料匹配设计,为实现沥青路面的高耐久性应用奠定了重要的基础。项目获国家发明专利22项、软件著作权2项、标准2项,发表SCI/EI论文69篇,获省部级技术发明与科技进步一等奖各1项。成果已全部转化并实现产业化,产品/技术已应用到全国23个省、市、自治区的近百条高速公路工程,应用整体技术的路面已运营10余年,至今状况良好。近3年新增销售额近45亿元,新增利润近8亿元,利用废轮胎、冶金渣、建筑废弃物等4500万吨,经济与社会效益巨大,对公路的生态文明建设和社会可持续发展具有重大的推动作用。
[成果] 1700520333 北京
P 应用技术 地质勘查技术服务 公布年份:2017
成果简介:中国矿产资源短缺,铁、铜、铝、钾盐等对外依存度高达55%-80%,制约了国民经济可持续发展。诸多研究表明深部资源潜力巨大,开展“攻深探盲”是构建国家资源安全体系的有效途径。电磁法是矿产资源探查的重要手段,但现有电磁探测理论与方法不能满足深部资源勘探需求,制约瓶颈之一是远距离、宽范围、大深度电磁波传播机制与理论的缺失,之二是在实现大尺度广域范围探测时,如何确保勘探分辨率的不损失,之三是在强噪声背景下,有效获取极微弱电磁信号的技术约束。因此,亟需深部资源探测理论和方法的自主创新与探测技术的突破。在国土资源部公益性行业项目、中国科学院知识创新工程重要方向项目及国家自然科学基金支持下,项目团队开展了集“理论创新、技术研发、应用推广”三位一体的系统研究,建立了深部资源探测的“电离层-大气层-岩石层”(“地-电离层”)全空间电磁波传播模式,攻克了宽频带、高精度电场和磁场传感器核心技术,研发了地面电磁探测(SEP)系统,开展了深部矿产资源的探测应用,取得了如下主要科技创新成果:1.提出了“电离层-大气层-岩石层”全空间“天波”传播机制,构建了电磁法深部探测新理论。把传统的半空间岩石层电磁波传播理论拓展为“电离层-大气层-岩石层”模式,得到了适合全空间、慢衰减、远距离(3000公里)传播的“天波”波导响应特征;采用点电荷微元精确计算时间域近场电磁响应,突破了传统意义下的偶极子理论。2.建立了大尺度、大探深人工源电磁探测方法,提高了人工源电磁探测范围、深度和精度。基于“天波”模式,利用长度大于百公里、功率达兆瓦级的发射天线,使有效作业范围由常规数公里拓展到数千公里,将人工源电磁探测深度从百米级拓展到10公里;基于近区探测精度高、速度快的优点,提出了短偏移瞬变电磁法,将3000米外远场观测缩短为500米近场有效观测模式,减小了电磁勘探的盲区,提高了探测分辨率。3.突破了高性能电磁装备核心技术,自主研发了地面电磁探测系统,为成功获取“天波”感应信号提供了支撑。通过采用新型导磁和导电传感器材料,改进制备工艺,研制极低频甚微弱信号低噪声放大与检测、低功耗采集与高频电磁干扰抑制等关键核心技术,显著提升了磁场和电场传感器的性能。自主研发的SEP系统整体水平与国际高端仪器相当,打破了国外垄断格局。4.实现了深部资源探测的突破,应用效果显著。利用该项目关键技术,在云南建水、河南卢氏、河北围场等20多个地区深部资源勘查中应用效果显著。新增探明铅锌31万吨,银221吨,金10.9吨,资源经济价值超过130亿元。该项目获得发明专利41项(国外1项)、实用新型专利8项,软件著作权26项,出版专著10部,发表论文757篇,其中SCI/EI收录231篇。获得中国科学院杰出科技成就奖等相关科技奖励7项。项目研究成果促进了行业的科技进步与社会经济发展。
[成果] 1700470266 北京
TU2 应用技术 房屋工程建筑 公布年份:2017
成果简介:研究目的: BIM(建筑信息模型)技术是现代建筑领域最前沿的发展方向之一,建筑行业的信息化水平尤其是BIM在大型公共建筑中的应用程度能反映出一个国家的建筑科技水平。随着我国城市化进程的持续推进,对大型公共建筑全生命期的信息化应用也提出了越来越高的要求。本项目在建设工程全面信息管理的全新理念指导下,主要进行了BIM技术研发并在大型公共建筑中进行了创新应用,对精细化建造、专项施工管理平台及三维可视化动态监测等BIM的应用进行了系统的研究。 主要技术创新点: (1)首次提出融合BIM技术、物联网技术和互联网技术的建设工程全面信息管理理念和实现方法,并在技术研发和工程实践中得到了验证和应用,为BIM技术在大型公共建筑工程中的应用提供了理论支撑。 (2)首次建立一整套针对大型预应力索网结构的BIM企业级参数化构件库,将深化设计扩展至虚拟装配、三维交底等深度应用层面。编制了BIM软件与通用有限元软件接口,实现有效数据传递。 (3)突破现有的BIM软件局限,在深化设计、精细化施工管理、施工安全监测及健康监测等方面进行了系统研发,开发了精细化单项应用软件,创建了B/S架构的BIM远程可视化平台、C/S架构的BIM专项管理平台。 (4)基于BIM技术,集成应用虚拟建造技术、信息交互技术、三维扫描及RFID技术,构建了精细化建造方法体系和具体的解决方案。 (5)首次开发了基于BIM的三维可视化动态监测系统,实现了监测数据的实时动态显示及安全预警,为施工过程和运营提供决策性技术支持。 成果产生的价值: (1)科研成果方面,形成BIM专著4本,发表论文共计54篇,申请国家专利和软件著作权16项,培养研究生23名。项目获得的BIM大赛国际一等奖1项、国内BIM大赛奖项十余项。 (2)工程实践方面,利用研发的技术已完成了北京市政务服务中心、APEC会议中心、FAST射电望远镜、徐州奥体中心、长沙会展中心、济南东站、多哈大桥等百余项国内外大型项目的等的BIM咨询服务工作。项目所开发的三维动态监测系统已在90余项大型工程的安全监测及健康监测中得到应用。 (3)经济效益方面,项目近三年已实现累计收入约5036.032万元,累计利润约1057.57万元,上缴利税约329.86万元,获得了很好的经济效益,也为北京市创造了良好的税收。 总之,该项目对BIM技术在大型公共建筑中的应用进行了系统深入的研究,并成功应用于工程实践,科研成果整体达到了国际先进水平。推动了首都建筑业信息化发展,还为全国起到了应用示范作用。
[成果] 1700470433 北京
TB6 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目属于国家和北京市重点支持的绿色数据中心节能技术领域。 为保障IT设备正常运行,数据中心需全年制冷。全国数据中心用电量近1000亿kWh,约占全社会总用电量的1.5%,其中40%为空调制冷用电。随着云、互联网+、5G等技术的迅猛发展,数据中心的规模和数量迅速扩大,用电量急剧增加。有效降低空调耗电量既是节能减碳的有力措施,也是提高数据中心能源效率(PUE)、实现其绿色可持续发展的有力保障。在寒冷和凉爽地区,利用室外自然冷源冷却,能够大幅减少空调的运行时间,已成为绿色数据中心节能的重要手段,但既有数据中心现场情况复杂、安装条件各异、多末端、系统驱动力不足等成为制约自然冷源利用的关键问题。 该项目通过承担国家和北京市科研项目,产学研合作,将热管超强的相变传热和机械泵强劲的驱动力有机结合,自主创新研制出用于数据中心的泵驱动热管自然冷却新技术、新产品、以及系列化设计和规模化生产技术。项目在泵驱动循环机理和设计理论、多路并联复杂系统性能改善机理、热管与机械制冷一体化复合技术、多模式运行机制及优化等方面的研究均取得了显著进步,具体技术创新如下:(1)提出了具有自主知识产权的泵驱动热管自然冷却技术及其设计理论,已取得发明专利;(2)设计出多路并联的复杂泵驱动热管自然冷却系统,已取得发明专利;(3)构建了泵驱动热管和机械制冷一体化复合系统及其多模式运行转换,已取得发明专利;(4)提出了自然冷却系统与原有空调系统协调运行机制,形成了数据机房环境控制节能运行策略。项目获得6项授权发明专利技术,成果经第三方科技评估机构评定“达到国际先进水平”。所研制产品经第三方节能认证公司和用户使用证明,能够成功替代原有空调,运行稳定可靠,产品COP值高于国内外同类产品技术,工程实际节能率可达56%,节能效果显著。 该成果被列为北京市教委科技成果转化与产业化项目,在多项数据中心节能改造项目中实现了技术和产品应用,用户单位多达数十家,获得了明显的经济效益和显著的社会效益。项目大规模推广后,若按全国每年20%数量进行改造,市场容量超过200亿元,年节省电量超过80亿kWh,相当于减排二氧化碳600多万吨,能够有效带动行业和配套产品的发展,提升节能产品技术竞争力,加速节能产业结构调整和转型,加快中国在制冷空调领域由“大国制造”向“强国制造”的转变。
[成果] 1700520225 北京
TU3 应用技术 房屋工程建筑 公布年份:2017
成果简介:中国正在开展大规模城市地下空间开发,亟需一套城市地下结构抗震设计理论、方法及技术与法规指导工程建设。与地上结构不同,地下结构地震反应受到周围岩土介质约束,结构惯性力不再是主要影响因素,需要考虑土-结动力相互作用和无限域能量辐射影响,这使问题变得更复杂。由于历史和认识的原因,国际上可资借鉴的相关成果和工程经验积累薄弱。鉴于此,经过10余年系统研究,在地下结构地震反应影响因素及规律、损伤破坏模拟模型和方法、破坏机理与失效模式、抗震减震设计理论和方法与技术及应用等方面取得了系列创造性成果,形成了一套完整、系统的城市地下结构抗震减震设计理论、方法、技术和规范,填补了空白,获2016年教育部科技进步一等奖。主要创新成果:1、发展土-结构体系非线性动力分析方法,研发地下结构地震反应和损伤破坏模拟软件,为分析城市大型复杂地下结构三维地震非线性反应和损伤破坏机理提供了手段。主要创新点:(1)发展和完善工程实用的低阶人工边界,提出系列高阶精度应力型人工边界和成层地形条件地震输入模型;(2)提出岩土类材料非线性统一强度理论和损伤破坏弹塑性以及界面接触非线性模型;(3)首次提出饱和土U-p方程全显式算法和不需要弹塑性迭代的下加载面模型应力更新算法。2、研发了系列有自主知识产权的地下结构-场地土体系地震反应和破坏模拟模型试验技术,包括悬挂式层状多向剪切箱和可控连续体多振动台模型箱等试验装置以及新型传感技术及数据采集、处理技术及平台等,开展了国际上迄今为止最为系统的城市大型复杂地下结构振动台地震反应和破坏模拟试验,获得了地下结构地震反应和破坏的系列规律性认识,揭示了中柱是地下结构抗震的薄弱环节,验证了地下结构地震非线性反应分析方法。3、首次从水平、竖向地震作用下土体对地下结构两种不同的作用方式、结构构件不同的受力功能以及关键构件的力学性能与体系受力分配改变等方面,揭示了浅埋地下结构地震破坏机理与失效模式,提出了抗震关键支撑柱概念;考虑轴压比影响,建立了地下结构抗震性能评价方法;提出了增强支撑柱变形能力的地下结构减震控制技术和措施;建立了地下结构极限抗震能力评价方法。4、为解决复杂断面地下结构抗震设计问题,提出了整体反应位移法、反应加速度方法和Pushover分析法;针对浅埋地下结构的围岩作用特征和破坏机理提出考虑上覆土体竖向惯性效应的反应位移法。主编国家、行业规范各1部;获授权国际(美国)发明专利1项,国家发明专利6项、实用新型专利9项,软件著作权7项;出版著作6部,发表期刊论文232篇,其中SCI/EI收录论文162篇,CNKI引用4400余次。成果在北京、沈阳、长春、太原、石家庄和南京等城市地铁工程以及国防、水电和核电等工程抗震安全设计分析中获得应用,产生了巨大的社会经济效益。周福霖院士为组长,谢礼立、施仲衡和王复明等院士为成员的项目鉴定专家组评价“该项目研究成果丰富、系统、创新性突出,总体上达到了国际领先水平”。
[成果] 1700520295 北京
U41 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:公路和城市道路是支撑经济发展的重要基础设施。中国道路总里程已达500万公里,居世界第一,然而养护这些道路每年会产生近4亿吨废旧料(废旧沥青混合料RAP和废旧基层材料等),这些巨量的废旧料都是宝贵资源。如果不加以利用,不仅占用数万亩土地,还需开采日益匮乏的石料。由于传统沥青路面再生利用技术的缺陷,导致了再生中的“三低”,即旧料掺配比例低(仅为20-30%)、循环利用率低(小于50%)和再生使用价值低(不能用于高品质面层),造成巨大的资源浪费和经济损失,引发一系列环境和社会问题,严重阻碍中国从交通大国向强国的跃升。项目依托国家科技计划等课题,经过10余年科技攻关,破解了传统再生技术中面层材料新旧沥青混溶难均匀、基层材料原生与次生界面过渡区薄弱、现有沥青路面结构设计中再生材料特性考虑不足三大国际性难题,形成了具有自主知识产权的高效沥青路面再生利用成套技术,实现了“三高”(高掺配比例、高循环利用率、高再生使用价值),推动了再生技术的进步及相关产业的革命,对实现交通行业绿色、循环、低碳发展具有重大指导意义和实用价值。主要技术创新如下:1.废旧沥青混合料RAP高效再生利用技术。针对再生沥青混合料中新、旧沥青难混溶的问题,揭示了新、旧沥青胶体结构的重构与混溶机理,研制了复合沥青再生剂和高固含量冷拌乳化沥青等系列材料,促进了新旧沥青混溶,构建了高比例、高性能再生沥青混合料设计体系,使RAP掺配比例由30%提高至60%以上,实现了RAP高效再生利用。成果被认定为2014年北京市交通行业新产品新技术。2.废旧基层材料及建筑垃圾全再生利用技术。针对再生基层材料及建筑垃圾原生、次生界面过渡区薄弱的难题,揭示了改性橡胶粉与基层材料的界面相容机理,建立了基于改性增柔技术的再生基层材料设计方法,提出了建筑垃圾再生骨料预湿技术,增强了界面强度,有效抑制了基层裂缝。建成了6条建筑垃圾再生骨料生产线,年产量达300万吨,废旧基层材料及建筑垃圾循环利用率由40%提高至80%以上。主持编制了《道路用建筑垃圾再生骨料无机混合料》行业标准,填补了国内空白。3.基于再生材料特性的长寿命沥青路面设计体系。针对现有沥青路面结构设计中再生材料特性考虑不足的难题,建立了再生材料多指标分级数据库,构建了基于再生材料特性的长寿命沥青路面设计体系,将再生材料用于高品质面层,延长道路使用寿命80%以上,填补了再生沥青路面结构设计的空白。主持、参与编制了《公路路基路面现场测试规程》、《北京市沥青路面大中修养护设计指南》等行业与地方标准8部。成果已获省部级科学技术一等奖4项,授权发明专利19项,实用新型专利4项,软件著作权7项,编制国家、行业及地方标准规范10部,形成国家级工法1项,出版专著5部,发表SCI/EI论文40余篇。自2008年以来,成果在北京、河北、内蒙古等20个省、市、自治区多项国内外道路工程中应用,如长安街大修工程、海南G98环岛高速公路、安哥拉罗安达新国际机场飞行区场道工程等。成果带动全国50多家企业的产业升级和发展,提高了核心竞争力。近3年,新增利润7.03亿元,利用废旧料高达3000余万吨。坚持自主创新,引领了再生技术的升级换代,推动了道路行业从粗放型向资源节约型转变,经济、社会及环境效益显著。
[成果] 1700470248 北京
U29 应用技术 铁路旅客运输 公布年份:2017
成果简介:城市轨道交通系统是涉及行人、列车、环境的复杂巨系统,客流动态性、随机性强,风险传播效应显著,一旦发生突发事件,将产生重大社会影响。因此,城市轨道交通运营安全问题一直是政府和运营企业关注的重点。精准把握客流信息、准确预测客流演变、提前感知客流风险、有效实施协同管控是破解这一问题的核心。研究团队在10余项国家、省部级科研项目及多个运营企业支持下,围绕上述核心问题,开展了多年理论研究和技术攻关,取得了如下创新成果: 攻克了复杂环境下城市轨道交通大客流精准感知关键技术。针对客流高密度、强交织等特点,提出了基于深度学习的多尺度客流精准感知方法,发明了复杂环境下城市轨道交通大客流精准感知设备,解决了客流数据精准采集的技术难题。成果形成行业标准,在北京、杭州等多地应用,为城轨交通客流计算提供精准数据支撑。 提出了基于多源数据驱动的网络客流时空精准计算方法。深入研究了网络客流时空特征及传播规律,构造了基于乘客心理的广义费用函数,提出了城市轨道交通网络客流分布模型及算法。成果在JAT等交通顶级期刊发表并被大量引用,该原创性工作填补了多项国内外研究空白。 提出了网络动态客流风险辨识模型与评估方法。针对城市轨道交通客流风险辨识的多方位精细化需求,基于海量数据的精准采集与计算,构建了“站-线-网”全方位动态客流风险辨识模型,发明了基于密集度指数的动态客流评估方法,填补了国内空白,支撑了网络客流的多点协同管控。 研发了面向多点联动的城市轨道交通客流预警及协同管控决策平台。面向客流管控的实际需求,提出了多模态车站客流诱导技术,发明了客流自动预警与限流方法,形成2项标准,实现了动态客流协同管控。 项目技术难度大、复杂度高,取得重大突破和实质性创新,解决了城轨交通运营中的多项关键技术难题。根据检测报告,车站平均客流检测精度≥95%,高峰期15分钟短时客流预测精度≥90%。权威专家评价,多项技术指标国内外领先,部分成果填补国内空白。 项目形成标准3项,发明专利7项、软著9项,专著5部,SCI、EI等论文100余篇。成果已在北京、南京、重庆、杭州等7个成网运营的城市(全国共15个)推广应用,感知设备为同类设备价格的1/5,可为每车站节支320余万元,经济效益显著。成果为北京城市轨道交通的安全高效运营提供了强有力的技术支持,提升了北京综合交通运行管理和一体化出行服务水平,对首都经济和社会可持续发展起到促进作用。
[成果] 1700470344 北京
S62 应用技术 农业服务业 公布年份:2017
成果简介:日光温室是中国独创且适合国情的一种设施农业建筑形式。从上世纪80年代发展至今,已成为北京及北方地区冬季“反季节”蔬菜生产的重要设施,对保证城镇居民“菜篮子”安全、改善民生等起到了积极作用。然而,北京冬季寒冷干燥,传统日光温室特别是夜间易出现低温高湿现象,导致冻病虫害发生,直接影响越冬喜温果蔬菜作物生产效率。多是通过燃煤(气)炉、热泵、电加热等消耗化石能源,解决夜间加热升温问题。如何通过理论、方法、材料和装置创新,提高日光温室生产效率、增加农民收入、减少化石能源消耗,对促进首都经济建设、环境保护具有非常重要意义。 该项目历时10余年,在国家自然科学基金、北京市科委科技计划以及北京自然科学基金项目等资助下,进行了系统深入的理论、方法、材料和装置创新研究,形成了一套可指导日光温室实际工程应用的技术理论体系。 主要技术创新点:1)研发了“日光温室太阳能主-被动“三重”结构相变蓄热墙体体系”。将研发的相变蓄热墙体材料和太阳能空气集热装置有机结合,使新型日光温室墙体具有集热、保温、“热库”、“热开关”等作用,实现了太阳能夜间的转移与热量补偿,开创了相变蓄热技术在设施园艺工程成功应用的先例。2)形成了一套与气候相适应的高效能日光温室建筑光热湿环境质量保障技术体系,建立了“三重”结构相变蓄热墙体传热过程计算模型及其蓄热特性评价模型、日光温室建筑空间形态特征参数优化设计计算模型,发展了日光温室建筑热工设计理论,提出了优化设计与控制方法。3)研发了高性能GH-20水泥基复合相变蓄热材料制备、成型及工业生产技术。为日光温室太阳能高效蓄存及其夜间的转移提供了条件。4)研发了高性能多曲面聚光双集热管槽式太阳能空气集热器制备及工业生产技术。根据离轴抛物面和多元聚光的设计原理,研发了多种创新的太阳能集热装置,为日光温室的多方式供热创造了条件。 该项目发表论文80篇,SCI收录13篇,EI收录25篇。获国家发明专利11项、实用新型专利2项、技术标准1项。专家评价:“项目研究成果在相变温度42~44℃的范围内,达到国际先进水平”。研发的高效能日光温室可在不消耗传统能源条件下实现越冬喜温蔬菜的优质高产,经济效益和社会效益显著,技术性价比合理。北京、新疆、山东、山西等地累计推广应用300余亩、培训企业骨干及农民近1000人次。促进了都市现代农业科技进步,为北京“菜篮子”安全提供了技术保障。
[成果] 1800120388 上海
X51 应用技术 环境治理 公布年份:2017
成果简介:我国近几十年来,工业不断发展,城市规模日渐扩大,随之而来的大气污染问题越来越受到政府和公众的关注。我国大气科学工作者在京津冀、长三角、珠三角等区域开展了长期定点的大气外场观测和污染时期的加强观测,发现我国近年来重霾污染天气短时间内细颗粒物(PM2.5)呈爆发式增长,表现为时间上具有突发性和持续性,空间上具有跨省际、跨区域蔓延的特征。我国多个研究单位对重霾污染形成过程的加强观测研究,初步认识了燃煤、扬尘、机动车、生物质燃烧、二次颗粒物形成等造成细颗粒物污染的来源,提出了区域大气复合污染机制概念初级模型。但是,对细颗粒物爆发增长的诱因、发生、发展机制还不清楚。该项目将在3年内开展以下几个方面的研究工作:大气现场综合观测研究。重点行业排放监测与评估。二次细粒子形成模拟研究。模式参数化及调控原理。
[成果] 1800120164 湖南
V25 应用技术 电子和电工机械专用设备制造 公布年份:2017
成果简介:航空高性能铝合金材料的基础研究以现代大型飞机机体用高强高韧高淬透、超强高韧耐蚀、高耐损伤三类关键铝合金材料为对象,研究解决制约综合性能的关键科学问题,发展高综合性能铝合金成分与组织设计模式,研制新型铝合金原型,其综合性能比现有工业化铝合金提升10%以上;突破机翼、框梁和蒙皮用大规格铝合金材料制备关键技术,使其性能及其均匀性满足大飞机要求,波动性不大于5%,为中国航空铝合金材料的国产化与持续发展提供应用基础理论与技术支撑。
[成果] 1800120335 北京
TN3 应用技术 电子器件制造 公布年份:2017
成果简介:围绕“战略性先进电子材料”指南“超高能效半导体光源核心材料及器件技术研究”开展研究,旨在突破制约发光效率的技术瓶颈,实现超高能效核心器件,为超越照明应用提供新光源与新技术。项目研究依据半导体照明光源全技术链展开,系统突破材料、芯片、封装与光谱技术,在掌握载流子复合规律基础上建立高效器件模型,通过高质量外延材料提升内量子效率,通过芯片和封装设计提升光提取效率,通过光谱匹配实现高效白光器件。项目主要研究内容:主要针对高效节能半导体照明光源和超越照明创新应用需求,研究氮化镓基LED缺陷、载流子输运等对效率的影响规律;解决超高量子效率氮化物LED外延和大注入下效率维持技术、高效氮化物p型掺杂与载流子匹配注入技术、超高光提取效率低电压LED芯片制备技术等关键问题;突破制约半导体照明光源发光效率的核心技术瓶颈,掌握高效半导体照明核心材料、芯片、封装及新型白光器件全链条技术方案,实现280流明/瓦的超高能效核心器件,提升中国半导体照明核心材料器件的研发能力及产业化水平。主要开展以下几个方面的研究:(1)面向超高能效的低维氮化物发光器件与载流子输运机制研究。(2)超高能效LED高质量外延与内量子效率提升技术研究。(3)超高能效LED芯片光子耦合机制与提取效率提升技术研究。(4)新型低热阻超高能效LED封装技术研究。(5)超高能效白光LED光谱设计与新型高效器件研究。
[成果] 1700110204 北京
R24 应用技术 医学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:中医学以辨证论治学说为核心,利用四诊("望、闻、问、切")作为其诊察方式,而面诊和舌诊,是四诊中望诊的重要内容。但是长期以来,面象和舌象都是依靠医生的目视观察进行判断分析,缺乏客观化、定量化的度量手段,诊断结果受到医生的知识水平、经验的限制。这种限制以及中医学知识积累与整理方式的落后,已经成为制约中医学现代化的瓶颈,深入进行中医"四诊"的数字化、定量化的研究已经成为中医诊断现代化的当务之急。该项目利用现代信号与信息处理技术的先进研究成果,结合中医专家的临床经验,在国内外率先将图像处理和计算机分析技术应用于中医望诊信息的记录、分析与识别中,并以中医望诊现代化研究为核心,利用光机电、光谱色度学、模式识别、计算机图形学、视觉心理学、计算机影像学等多个学科领域的方法与手段,对中医望诊信息采集与分析的关键技术进行了深入的研究,取得了丰厚的研究成果。具体包括以下几个方面: (1)中医舌象、面象的采集与颜色重现:光照环境分析与构建:选取D65标准光源作为图像采集环境光源,构建了符合45/0以及积分球几何条件的照明环境,使采集到的图像具有较好的颜色表现。利用多角度照明采集不同光度序列图像,采用光度立体技术进行舌体表面法向、纹理、深度的分析,实现了三维舌体的重建。 舌像颜色校正与颜色重现:结合人眼的彩色视觉生理和心理特性,以及显示器的显色特性,运用多项式回归、神经网络、支持向量机、偏最小二乘回归等信息技术,引入色彩管理、感兴趣色域等概念,提出了多种针对性改进算法,采用自行设计的监督色板,实现了在线、离线的舌图像颜色校正,降低成像过程中不确定因素对颜色的影响。 (2)中医舌像、面象的计算机自动分析:舌象特征的计算机自动分析:基于snakes模型对舌体进行了准确的分割;提出了基于分级聚类树的多类SVM方法,进行中医舌色、苔色的分类研究;根据两类样本是否线性可分,采用优先选用线性核函数的策略训练多类SVM分类器,并基于先验知识的决策树和有向无环图(DAG)的方法来设计SVM分类器,实现了舌色、苔色、苔厚的自动分析;提出了基于二分光反射模型的舌苔润燥分析算法;根据舌图像纹理特征,提出了改进的子空间法与纹理粗糙度相结合的腐腻分析算法;提出了基于矢量Prewitt算子的多尺度边缘检测裂纹分析算法;提出基于轮廓曲线特征的舌体胖瘦定量分析方法,提出了对称性中轴变换的舌体歪斜分析方法,以及基于维纳滤波的动态阈值法的点特征检测结合圆形度的点刺识别与定量分析方法;提出基于C均值聚类的舌脉跟踪分割算法;研究了运动对象跟踪算法,并将其应用到舌体轮廓的动态跟踪中来,实现了光流-Snakes舌体动态跟踪算法;将颜色特征、纹理特征,在特征层融合为一个特征矢量,采用基于adaboost的分类器融合方法进行了舌体的老嫩分析工作。针对部分类别舌象样本分布不均匀的特点,提出采用基于加权SVM的方法设计分类器,提高了稀缺舌象样本的正确识别率。 中医面象的自动分析:通过面部特征点定位及边界提取,进行面诊人脸区域划分;针对两颊色部区域,采用颜色特征、基于直方图降维的模型综合变形度和相似度等特征,提取面色信息;采用两颊面色组合特征,基于SVM分类算法,对面色进行识别与分类。 (3)舌像、面象信息的融合:采用粗糙集方法对样本进行二次分类,基于SVM概率输出的方法,可得到舌象特征属于中医融合目标的概率,为基于不确定理论的中医四诊融合奠定了基础。另外,在此基础上开展了基于D-S证据理论的信息融合在四诊样本合参中的应用研究。该项目的研究得到了国家自然科学基金重点项目、仪器专项、北京市自然科学基金等10多个项目的支持,取得了国际领先的研究成果,得到了国内外同行的一致好评与认可。在上述研究成果基础上,共发表学术论文80余篇,出版专著1部(获得中国大学出版社协会一等奖),申请专利17项,其中12项专利获得授权,5项通过初审,获批1项软件著作权,并先后获得北京市科技进步二等奖与全国发明展览会银奖。建立了中国人常见舌象数据库,研制的舌象分析仪已经小批量在北京中医医院、护国寺中医医院、同仁医院、宣武中医医院等多家医疗机构进行了临床应用。2003年,研究的中医舌像分析仪应用于北京市中医局"北京地区SRAS病人的舌像变化规律研究"中,进行SARS舌象的校正与处理。与同仁医院和北京工业大学校医院合作,应用于体检人群,同时结合问诊,对舌图信息与问诊信息的诊断意义及其两者之间的相关性进行了有益的调研。 该项目的成果可以广泛应用于中医医疗机构和教学科研单位,为其提供辅助诊断、病例记录、疗效评价、数据分析、样本示范等多种技术支撑,提升服务质量和水平;并可应用于中医远程医疗、健康体检、家庭卫生保健和中医养生等多个方面。
[成果] 1700350088 北京
TF1 应用技术 有色金属合金制造 公布年份:2016
成果简介:为突破具有优异综合性能的硬质合金的关键制备技术、提升硬质合金材料在中国高端工业领域的应用技术水平,该项目针对新型高性能超细、纳米WC基硬质合金材料的工业规模化制备与重大工程应用技术开展研究,在纳米WC基复合粉末、纳米结构喷涂材料、耐磨耐蚀硬质合金涂层、高强韧硬质合金烧结块材/棒料等方面,取得创新成果:首次建立的低温固相原位合成超细、纳米WC-Co类复合粉末的规模化制备技术,反应温度较常规碳化温度降低400-600度,生产周期较传统工艺缩短30%-50%,批量生产的复合粉具有物相纯净、粒径可调控、金属元素和碳含量控制准确等突出优势;创制出高流动性、纳米结构的WC基喷涂材料的规模化制备技术,通过成分设计和创新造粒技术,从根本上解决了困扰多年的纳米粉末在热喷涂中发生严重分解、脱碳的国际性技术难题,采用该技术生产的喷涂材料达到或超过美国Praxair、Inframat等国际名牌产品的性能指标;研制出高硬度、强耐磨耐蚀、高表面质量的硬质合金防护涂层,实现了在直升机旋翼轴支臂端衬套、氢氧发动机涡轮泵密封件、石油钻探钻杆磁轴等关键部件的批量应用;开发了高强韧超细晶硬质合金烧结块材/棒料的规模化制备技术,突破了随晶粒尺寸减小硬度和韧性反向变化的技术瓶颈,在硬质合金保持高硬度的前提下,获得了高韧性和国际领先水平的超高断裂强度(以开发的WC-12Co工业产品为例,横向断裂强度平均值达到5230MPa,超过此前国际上公布的同成分合金横向断裂强度的最高值5100MPa);建立了引入纳米尺度效应的固相原位反应热力学理论模型,提出了利用纳米晶粒内层错改变原子排布状态和优化界面原子错配度,可调控穿晶/沿晶断裂机制,从而明显提高纳米晶硬质合金的韧性和强度,支撑了关键技术发明。项目成果获得国家发明专利15件,其中授权11件、公开4件;在材料领域国际知名期刊上发表论文45篇。教育部科技发展中心组织的成果鉴定专家委员会一致认为:“研发的超细和纳米WC基硬质合金的规模化制备技术和工程应用技术整体达到国际先进水平”。项目开发的整套技术具有低成本、短流程、节能环保的突出优势,已在航空航天、石油钻探、煤炭能源、炼钢轧钢、精密加工制造等重大工程推广应用,创造经济效益2.23亿元。该项目对北京市硬质合金相关的粉末冶金、表面工程、机械制造等产业的发展,起到了重要推动作用;依托该项目培养了国家杰青、优青等科研人才,有力支撑北京和国家相关领域的科学研究和技术创新。
[成果] 1700370142 江西
U44 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2016
成果简介:、该项目属于交通运输行业的桥梁工程科学技术领域。、项目背景:中国在斜拉桥抗震问题的研究方面仍然存在对斜拉桥与引桥碰撞的影响因素以及防止碰撞的措施研究不足等亟待解决的问题。、主要科技内容:该项目针对地震作用下斜拉桥主副孔的碰撞问题进行了系统、深入的研究,主要创新成果如下:对国内外碰撞研究现状和研究理论进行系统总结,在此基础上,提出了适合该类桥型的碰撞分析方法;对摩擦支座、粘滞阻尼器、纵向弹性连接装置等减震措施进行系统对比研究,提出适合依托工程使用的减震措施及主要参数技术指标;对不同的斜拉桥及引桥结构体系、场地类型、行波效应、伸缩缝间距等影响斜拉桥与引桥之间碰撞效应的主要因素进行系统研究,提出了减震性能较优的斜拉桥结构体系、主引桥组合体系及工程适宜的伸缩缝间距;对比论证了三种防碰撞措施,研究表明在伸缩缝处相邻梁体间设置受拉连梁装置是最理想的。、技术经济指标:该项目合同要求达到的性能指标为国内先进水平,实际鉴定意见为"在飘浮体系斜拉桥整体抗震性能研究方面居国际先进,研究成果总体达到国内领先水平。"、专利、论文、促进行业科技进步作用及应用推广情况:专利、论文、促进行业科技进步作用:申请发明专利3项,发表论文3篇,EI检索论文2篇。应用推广情况及社会经济效益:1)该项目的研究成果已整体应用于福银高速九江长江公路大桥、都九高速公路鄱阳湖特大桥的设计和建设中,其中福银高速九江长江公路大桥已于2013年10月28日建成通车,研究成果已于2013年10月28日之前完成了整体技术应用,3年节资总额约为3631万元,在该公司产生的经济效益(生产产值)约为1000万元。2)、对斜拉桥抗震规范的修订和完善有较高参考价值,对指导工程设计具有现实意义。3)、其研究成果不仅具有较大的社会经济效益,且对提高国家生命线工程的抗震能力,确保抗震救灾交通的畅通具有深远意义,因此,社会效益显著。
[成果] 1700350387 北京
O34 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于材料科学基础与凝聚态物理学科。弹、塑性是材料的基本力学性质,是由材料的微观结构所决定的。在原子层次上认知材料的弹、塑性行为与其微观结构的直接关联性,是材料科学与凝聚态物理领域的重大基础科学问题和目标,但此类问题长期以来是实验领域的国际性瓶颈难题。该项目围绕上述重大基础科学问题和目标,直接在原子层次对材料弹、塑性行为的微观机制进行了原位、系统和定量化研究,取得了系列原创性重大突破,主要成果包括:基于原子层次力学动力学实验,首次发现支撑半导体工业的硅,在小尺度下呈现106%的室温大应变塑性,是硅的体材料断裂应变的3个数量级。揭示并阐明了材料领域持续了近60年的重大科学问题,硅的脆-韧转变原子机制:通过位错形核,非晶化及小尺度非晶塑性而实现。基于这些机制,进一步在氧化硅和碳化硅中实现了应变超过200%的室温超塑性行为。NPG Asia Materials专题评述这些发现:“极有价值”,“前所未有”,“为半导体器件的制造、加工提供了新途径”。首次在原子层次直接实验测得单晶铜纳米线的弹性应变为7.2%,Science撰文指出“这是金属材料中迄今能够实现的最大单轴拉伸弹性应变”;揭示了镍孪晶纳米线的弯曲晶格应变可达34.6%,是体材料的1个数量级,该发现解决了近100年前的理论预言难题。这些发现发展了晶体材料弹性变形及强度理论,将应变工程的应变极限提高了10倍。首次在原子层次揭示了纳米晶材料弹-塑性转变的位错动力学物理图像:定量化了弯曲应力及位错核心引起的弹性应变梯度及其动态演化过程;发现位错形核的极限晶粒尺寸小至理论预测极限的0.3倍,从而将多晶材料理论强度极限提高了30-50%。这些实验发现为位错形核尺寸效应理论提供了基础数据。独立、原创性地发展了材料力学行为的原子层次原位动态表征方法,将材料力学行为原位表征技术的空间分辨率由纳米提高至皮米尺度,实现了3个数量级的飞跃,填补了国际空白。这些方法具有国际原创性、重要性和唯一性。该项目开辟了原子层次材料力学行为实验动力学研究新方向,部分成果获2007年中国高等院校十大科技进展。2012年“211工程”验收专家组评论该项目的部分研究成果居国际领先水平。
[成果] 1700350395 北京
TK5 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于能源技术与材料科学基础研究领域。太阳能的高效利用是应对能源危机及环境污染问题的有效途径。太阳光的高效获取和转化是太阳能高效利用中的重点和难点问题。该项目围绕上述问题和目标,原创性地从微纳结构的光管理机制和光吸收性能的定量研究出发,开展微纳材料的分级结构设计与微观调控机理研究,获得了太阳光获取能力强、光谱响应宽、光转化效率高的微纳结构材料,实现了太阳能的光电和光化学高效转化。首次实现了纳米线聚光、光传输、光吸收以及光场分布等光管理性能的定量解析计算,为太阳光获取和转化的精细调控提供了依据。发明了一种具有高效宽光谱聚光、定向光输出和光趋肤分布特征的新型银/硅复合微纳结构,可显著增加太阳光吸收效率且适于制备径向结太阳能电池。这些成果发展了微纳结构光管理的基础理论,开拓了微纳结构在太阳能利用中的新应用领域。实现了具有高太阳光利用效率的纳米材料的分级结构设计、能带调控和可控制备;获得了多种新型硅结构、二氧化钛及多元氧化物等纳米材料的自主制备技术;创新性地采用简单易行的机械化学法实施元素掺杂,实现了半导体能带结构的有效调控。这些具有自主知识产权的制备和调控技术具有领域原创性和重要性。开创了微纳结构太阳能器件的精细光学与电学优化平衡设计。基于此,构建了具有低成本、高效潜力的硅/聚合物太阳能电池及染料敏化太阳能电池;独立开发了基于超薄硅的柔性晶硅太阳能器件;首次利用纳米粒子复合聚合物研制了高效双面染料敏化太阳能电池(AM1.5光照下比单面电池效率提高40%)。发明了在低强度可见光照射下具有优异光降解能力的光催化材料;揭示了半导体微球材料在光催化过程中的电荷传输机理;探明了元素掺杂对能带结构进而对光催化性能的调控机制;提出了分级结构的半导体纳米材料及其与铂复合的新机制。研究结果被作为光催化材料设计的理论依据,受到著名光催化专家Fujishima和江雷院士等国际同行的广泛关注。该项目发表SCI论文65篇,其中Top期刊论文26篇;研究论文被SCI引用1153次,其中他引1055次;授权国家发明专利25项,实用新型专利4项。该项目研究成果促进了用于太阳能利用的微纳结构材料及太阳能器件的源头创新,对中国高效、低成本太阳能利用的自主开发起到了重要的推动作用。
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