成果简介：该成果属于表面工程技术学科，热浸镀方向。该成果解决了热镀Galfan钢丝工艺的一系列关键技术、配套设备的问题，并在国内全行业获得全面推广应用并出口国外。对中国金属制品传统行业的产品升级和转型做出了巨大的贡献。该成果是一系列成果的集成，具体研究成果的主要技术内容如下：(1)开创性地研究出耐熔锌腐蚀材料，开发出可直接加热锌液的金属内加热器。最终开发出内加热陶瓷锌锅成套设备，取代了传统铁锅外加热技术。这是实现热镀Galfan合金钢丝的关键核心设备。小型内加热器外套管采用熔铸方法制备Fe-B-W-Mo合金材料/不锈钢覆层材料，该复层套管既有良好的耐液锌腐蚀性能，又有足够的机械强度。大型的加热器，外套管采用耐锌腐蚀的SiC/Si₃N₄复相陶瓷/Al基合金/不锈钢层状复合材料，中间Al基合金作用是连接陶瓷和金属，同时并吸收膨胀应力。为了提高加热器加热效率，对其结构设计，采用新型的绝缘材料、套管内加入导流介质、电热元件上加装阻流板等方法，研制出大功率的内加热器。耐熔锌腐蚀材料的研究成功，可以制造出全规格尺寸的内加热器和陶瓷锌锅，可在更广的热镀锌行业获得应用。(2)国际上成熟的工艺是双镀工艺，即先镀锌再镀Galfan合金。但这种工艺成本高。首次提出复合助镀的概念，实现了单镀合金工艺技术，降低了生产成本，适合中国国情。复合助镀采用电解助镀和化学活化技术解决了Galfan镀层合金与钢基表面的结合问题。对于单镀的薄镀层的平整度难于控制，开发出国内空白的电磁抹拭技术，对镀层表面质量进行控制。电磁抹拭技术利用电场、磁场、气体三种力的复合作用，对钢丝镀锌层进行无接触抹拭，通过调整电场强度、磁场强度、气体流量及温度，即可精确控制钢丝表面光洁度及上锌量。上锌量控制精确，可达5-7%。上锌量可控在150-300g/m²。(3)对于厚镀层镀锌，依旧采用双镀工艺。通过解决界面结合难题和厚镀层表面质量的控制问题，在国内率先研究出双镀Galfan钢丝的工艺技术，并在全国推广应用，生产出高性能的Galfan钢丝。为中国金属制品行业提供了填补空白的新产品。先镀锌后镀Galfan的界面结合是在热镀锌后采用了表面活化，该助镀采用弱有机酸活化液处理，解决了镀锌层附着力差的问题。对于厚镀层的表面质量的控制，设计了一种特殊结构的气刀抹拭装置，获得了均匀平整的高品质镀层表面。解决了设备，薄、厚镀层表面质量的控制和界面结合问题，最终获得了全规格、高品质Galfan钢丝产品，填补了中国的空白。该项目已获得授权专利15项，获省市级科技进步奖5项。该技术研发成功后，在宝钢集团南通线材制品有限公司、贵州钢绳股份有限公司、江阴华新钢缆有限公司、江西新华金属制品有限责任公司、天津华源时代金属制品有限公司等近30家企业推广和应用。2014-2016年三年期间共生产热镀Galfan钢丝50万吨，新增销售额20.2亿元，新增利润约1亿元。

成果简介：低压保护电器是维护电网稳定运行、确保人身和财产安全的重要电气设备，应用面广量大，全国每年产量超过50亿台/只。长期以来中国低压保护电器制造过程检测效率低下、方法和手段单一，高效精准的专业核心检测装置十分缺乏，严重制约产品大规模自动化制造，在保护特性快速校验、大电流控制、热疲劳测试等方面亟待技术突破。项目组历时近十年的研发攻关，以提高制造过程中检测技术的数字化和自动化水平为目标，围绕其可靠性、一致性、生产效率等问题展开研究，全面突破了相关数字化检测关键技术和重大难题，取得了以下创新性成果：提出了保护电器电子线路板失效概率计算新方法，发明了剩余电流保护电器线路板的高温老化与带电检测同步化、一体化新技术，研制了数字化高温带电老化检测装备，解决了热疲劳带电测试的难题，大幅提升了检测效率。相比IEC标准，电流误差由1.5%降至1%，谐波失真度由5%降至3%。产品使用五年失效率从0.1%降低至0.05%。提出了基于阻抗识别电流控制技术，突破了高精度瞬时恒流控制难题，研制了最大电流40kA的短路保护特性系列自动化检测装备。该装备首个周期瞬时电流误差从7%降至3%以内，并取消了预期波。相比传统检测方式，检测效率提高5倍以上，企业每年节省人工成本20万/套。提出了基于双金属热效应模型的过载保护特性等效检测新方法，研制了数字化、自动化校验装备，解决了传统校验效率低、人工依赖大、一致性差的难题。最大输出电流达到10kA，相比模拟类电源，能量转化效率高出40%，相比IEC标准，电流误差由2.5%降至1%，谐波失真由5%降至3%，单台极断路校验时间由20秒减少至8秒。提出了智能保护电器关键部件数字化检测校验新方法，首次实现了智能控制器实时在线监测、故障直接诊断和自适应参数校准；研制了智能塑壳断路器全功能数字化校验装备，以及最大电流2kA的全数字式保护电器用互感器检测筛选装备。相比传统方法，校准效率提升4倍以上，设备误判率低于0.05%。项目获得知识产权18项（授权发明专利6项）。主持起草国家标准2项，行业标准1项。发表论文19篇（SCI、EI收录7篇）。研制了面向制造过程的系列检测装备并实现产业化。新增产值17.01亿元，新增利税2.99亿元。专家组鉴定认为：“成果在低压保护电器的检测理论与实践、可靠性理论与实践，数字化检测技术等方面有重要创新，为中国低压保护电器制造过程中的智能检测提供了关键技术与装备支撑。成果达到国际先进水平。”

成果简介：该项目的创新点体现在：制备了一系列磺酸基功能化离子液体和固载型磺酸基功能化离子液体，用于催化苯胺、尿素、甲醇和甲醛"一锅法"合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)的第一步反应-苯胺与甲醛合成二苯甲烷二胺(MDA)。磺酸基功能化离子液体的催化活性与其酸强度正相关，[HSO3-bmim]CF3SO3的酸强度最高，催化效果也最好：苯胺转化率为36.3%，MDA的收率和选择性分别为79.4%和87.9%。回收的离子液体，经酸化处理后重复使用五次，其催化活性基本不变。针对"一锅法"合成MDC的第二步反应-MDA、尿素和甲醇合成MDC反应，采用γ-Al<,2>O<,3>为催化剂，MDA转化率为94.2%，MDC收率为41.2%。设计制备B-L双酸性固体催化剂H4SiW12O40/γ-Al<,2>O<,3>，实现了苯胺、尿素、甲醇和甲醛"一锅法"合成MDC的新工艺，并初步建立了该集成反应的反应机理。具有很好的应用前景。

成果简介：该项目以河北省自然科学基金项目“CAD模型直接驱动的桌面立体打印设备驱动原理及实现方法研究”和国家自然科学基金项目“复杂非均质功能构件的个性化定制理论方法及软件实现”为背景，选取桌面个性化立体打印设备作为研究对象，成功实现了三维CAD模型数据的直接传输和打印。属于增材制造技术。主要内容和特点如下： 提出了一种基于网格划分的参数曲面与平面求交的简捷算法，并已成功地应用于基于CAD模型直接分层的RP数据处理软件中；提出了法线与面积综合判定法来确定分层厚度的CAD模型直接自适应分层算法；提出并构造了成形方向选择算法，实现了自动定向功能。 通过对直接分层轮廓进行处理，实现了层片轮廓数据的提取、层片轮廓的重建、激光光斑的补偿、以及层片轮廓的填充和扫描路径的优化；从激光选择性烧结机理出发，建立了激光扫描功率与扫描速度之间的匹配规则，以实现在不同扫描速度和不同层厚条件下激光功率的自动匹配。 考虑SLS工艺特点，根据PMAC指令规则，实现了从标准CLI格式文件到PMAC运动程序的自动转化，并可通过串行口实现向快速原型设备的数据传送。 开发了现代集成快速原型系统软件（CIRPS V1.0和V2.0），丰富了快速原型制造理论体系和工程实施策略；开发了一套虚拟快速原型系统软件（VRPS-I），该系统既可单独使用，也可与CIRPS系统集成使用。 开发了基于微流挤压成型工艺的选择性浆料挤压（Selective Slurry Extrusion）快速成形系统SSE-I和基于微滴喷射的非均质快速成形系统。系统可通过USB接口与计算机直接连接，并在CIRPS软件系统的支持下，实现三维CAD模型数据的直接传输和打印。 该项目已在河北、天津等省市成功应用。据不完全统计，因项目的应用2013-2015年新增销售额19898.35万元，新增利润4720.48万元，取得了显著的经济和社会效益，发表SCI与EI高水平文章15篇，获得国家发明专利4项，登记软件著作权9项，为学校和企业培养了大批科研、技术骨干，对该省的经济增长、环境保护、工业水平提高、传统产业改造等多方面起到了显著促进与示范作用，对中国增材制造业的发展与科技进步起到了积极的促进作用。

成果简介：该项目针对基于通断时间面积法热计量系统的供热节能关键技术进行了研究开发且形成了系列产品，研制开发了针对城市大型热网的信息化、自动化、智能化、高效化的智慧热网关键技术和系列核心产品，提供了一个以智慧热网节能监控平台，包括换热站自动控制系统、公共建筑供热自动控制系统、供热末端用户通断时间面积法热计量系统的供热节能解决优化方案，能够实现城市供热管网系统运行中一次管网、二次管网运行均衡输送、末端热用户按需供热、计量收费的节能应用系统。该系统结合具有国内领先水平的通断时间面积法热计量方法，全面监测热能消耗情况，监管二次网楼栋供热数据和所有在网热用户的供暖质量。并通过对网内供热末端的用户室温测点，及时掌握供热管网末端用户室温和供、回水情况，为供热节能运行提供了充分依据，大大提高了市民采暖质量和满意度。城镇采暖供热，占据了国家整个能源消耗的30%，该系统的研发和成功运行，对国家的节能环保具有重要意义。

成果简介：该项目通过查阅大量相关文献，分析国内外研究进展，对高速公路波形梁护栏进行实地调研，并进行拔桩试验对原有立柱的锈蚀情况及力学性能进行调查，分析其循环利用的可行性性；此外，通过构建接桩工艺模型，对其进行计算机仿真计算及力学性能分析，优化比较从而确定加高立柱嵌入构件的外廓尺寸；另外，通过静力加载试验和计算机模拟碰撞试验分析波形梁加高护栏的抗变形能力；提出了波形护栏接桩工艺，依据Newmark理论建立货车碰撞波形护栏的位移-时间关系模型，最后对其施工工艺及效益进行分析，为高速公路波形护栏养护工程的研究提供理论依据。该课题的研究成果在京秦高速和绥满高速部分路段的应用中取得了良好的经济效益，并且减少了废气的排放，具有节能、生态环保等良好的社会效益，而且有着较好的实际应用价值，具有良好的推广应用前景。

成果简介：该系统分析了车辆动态荷载产生的原因、作用机理，得出了车辆动态荷载系数的计算公式及动态荷载系数的主要影响因素与规律。系统分析了移动荷载对水泥混凝土路面在受力与变形特性的响应规律，明确了水泥混凝土路面的实际受力状态；分析了重载动态荷载下对水泥混凝土路面受力特性的影响。系统分析了板间高差对车辆动态荷载系数的影响规律，研究表明：平整度对重载、动态荷载作用下水泥混凝土路面的受力特性影响巨大。提出了考虑动态荷载效应的水泥混凝土路面轴载换算公式，弥补了现行规范的不足之处。基于水泥混凝土路面在重载动态荷载下的力学特性、结构响应规律，以及混凝土材料的动态技术特性，研究了水泥混凝土路面的破损机理，给出了水泥混凝土路面典型病害的预防技术措施。该项目的研究具有创新性，经济社会效益显著，推广应用前景广阔。

成果简介：该项目属于材料学中金属基复合材料基础研究成果。针对原位金属基复合材料合成与制备中原位生成相尺寸大小、在合金基体内部或表面的分布不可控及界面微结构不易调控等问题，通过建立增强体原位反应的材料热力学和动力学模型，利用微弧放电诱发原位反应形核生成增强相、非晶纳米晶复合材料孕育剂变质细化金属基体晶粒，利用原位自生纳米陶瓷颗粒及碳纳米管的高表面能效应来调控复合材料中增强体及钉扎相的尺寸、分布及复合材料界面微结构、实现了结构复合材料与功能复合材料的界面重构与优化，形成了高性能原位金属基复合材料的反应生成机制和界面重构机理的基础研究成果。主要研究内容如下：通过建立增强体原位反应的材料热力学和动力学模型，完成了拟原位生成增强相的热力学和动力学计算与成分设计，阐明了不同工艺条件下自生增强相的原位反应形核机制、受基体原子扩散控制和伴有增强相/基体相界面重构的增强相生长机理，从而揭示了高性能原位金属基复合材料的反应生成机制。用原位自生和界面重构理论解决了复合材料整体及表面的力学性能和功能特性难以控制的问题，阐明了金属表面原位自生功能陶瓷层的生成机制、界面重构与可控生物降解与抑菌功能特性之间关系与规律。首次使用高速甩带快凝技术制备出了非晶纳米晶复合材料孕育剂，并成功用于细化Al、Ti、Cu等基体合金晶粒，揭示了非晶纳米晶复合材料孕育剂条带中的纳米颗粒的高表面能效应对增强体的尺寸与分布的调控机制，阐明了非晶纳米晶复合材料孕育剂对Al、Ti、Cu等基体合金的变质细化机理和界面重构与优化机制。利用高分辨透射电镜分析结果，阐明了双相纳米磁性复合材料中碳纳米管等纳米增强相与基体合金相界面相互作用、界面重构机理和界面微结构优化调控机制，为双相纳米永磁复合材料的界面微结构优化和磁功能特性的提高提供了可靠的理论支撑。 该项目依托国家自然科学基金、国家教育部博士点基金项目、天津市科技支撑重点项目和河北省自然科学基金的资助。8篇代表性论文发表在2005至2013年之间，SCI影响因子之和为26.305，这8篇论文均为汤森路透JCR分区一区论文，有1篇发表在JCR分区复合材料小类排名第一期刊Comp. Sci. Technol.上，有5篇发表在工程类“Top”期刊Acta Mater.、Mat. lett.和J. Alloy Comp.上。8篇代表作被SCI他引172次，单篇SCI他引最高为66次，总被他引次数271次，单篇总被他引数最高为86次。项目的20篇论文被SCI他引240次，总被他引次数367次。基于项目成果，课题组提出了力学性能优异且与基体合金熔体密度近似原位增强相的热力学和动力学计算方法，进而揭示了高性能原位金属基复合材料的反应生成机制；提出了用纳米颗粒的高表面能效应调控增强体的尺寸与分布、实现了复合材料的界面重构与优化，并同时在结构复合材料和功能复合材料两个领域阐明了原位金属基复合材料的反应生成机制和界面重构机理。项目成果受到国内外同行的好评。这些工作的深入和拓展，将对具有结构功能一体化的高性能原位金属基复合材料的基础研究产生重要影响。

成果简介：该项目属于仪器科学与技术领域。物体表面三维形貌的快速、高精度测量研究是高端科学仪器领域的研究焦点和热点。该项目针对基于相位计算的条纹投影三维测量术开展了广泛深入的研究，提出并行多颜色通道条纹投影理论和方法，利用表面带有标识的平板现场标定绝对相位图和三维数据间的精确对应关系，已成功应用于三维生物特征数据的获取，同时为三维测量技术在智能制造领域中的实时在线三维检测提供了科学依据。项目具有十分重要的科学意义和实际应用价值。主要科学发现点和科学价值如下：1.并行多颜色通道的数字条纹投影与成像。创新性提出了并行红、绿、蓝和红外通道的全场条纹投影与成像，实现了多个正弦条纹的同时快速获取。提出了利用相位信息测定与补偿颜色通道间的色差，利用彩色条纹测量彩色复杂面形物体的三维形貌和表面纹理信息，解决了非连续复杂表面物体三维形貌快速测量的难题，为实时三维成像技术提供了崭新的思路。相关技术已成功应用于三维掌纹和三维指纹等生物特征数据的精确获取。2.成像系统的现场三维快速标定。在理论分析相位图和深度图像间关系的基础上，提出基于表面带标识的平板简易、快速、自动标定三维成像系统的方法。该方法脱离了原有方法依赖高精度水平移动台的缺陷，解决了在实际工作现场完成三维成像系统快速高精度标定的难题。3.非均匀条纹投影理论和技术。提出产生非均匀数字条纹模式的理论和技术，并给出相应简易标定三维成像系统的方法。软件产生空间周期非均匀的正弦条纹模式，使投影出的条纹具有相同的空间周期。该方法简化了系统的标定过程、减小了测量的不确定性、提高了测量精度。4.非连续表面的实时测量。提出结合最佳条纹选择方法和傅立叶变换技术，从单次采集的条纹图像中计算非连续物体表面三维形貌和彩色纹理。解决了利用单幅图像实时测量非连续物体三维形貌和彩色纹理数据的难题，使利用全场三维成像技术在线检测MEMS零部件的复杂三维形状成为可能。在Optics Letters、Optics Express、Optics and Lasers in Engineering（OLE）等国际重要期刊上发表SCI论文10篇，论文被SCI引用131多次，其中SCI他引96次。在国内外会议上做大会和邀请报告10多次。授权中国发明专利4项。相关工作被Advances in Optics and Photonics、Optics Letters、Optics Express等国际重要期刊引用，受到了国际期刊OLE主编、美国光学学会和SPIE会士、瑞士的Pramod Rastogi教授，美国SPIE会士、三维快速成像专家Song Zhang教授，澳大利亚的光学检测专家Jiangtao Xi教授，新加坡的光学检测专家Chenggen Quan教授，墨西哥的干涉和条纹投影测量专家Manuel Servin博士等的广泛关注和高度评价。

成果简介：项目涉及科学技术领域和立项背景： 该项目涉及科学技术领域为化学工程，提出泡沫分离微量组分机理和工艺研究。该项目是根据泡沫分离的基本理论和技术，以典型的生物表面活性剂和非生物表面活性剂组分及工业生产实际过程中需要解决的物系水溶液为研究体系，研究泡沫分离过程中吸附和排液机理，探索强化吸附和排液新方法，开发强化吸附和排液技术，从而有效改善泡沫分离性能。主要内容： 泡沫分离脱除实际印染废水中染料的机理和工艺，温度强化排液的两级泡沫分离茶皂素机理和工艺，斜臂塔强化排液的两级泡沫分离大豆蛋白机理和工艺，立式筛板强化排液的泡沫分离发酵液中乳链菌肽机理和工艺，螺旋构件强化排液的泡沫分离十二烷基硫酸钠机理和工艺，生物表面活性物质协助泡沫分离生物非表面活性物质机理和工艺，泡沫浮选萃取法分离赖氨酸机理和工艺，泡沫分离发酵耦合生产乳链菌肽的机理和工艺。科学发现： 提出了泡沫分离微量表面活性组分的机理和工艺研究，确定了表面活性组分及其浓度对泡沫分离过程的泡沫性能和分离效率影响，开发了相应的工艺；提出了泡沫分离非表面活性组分的机理和工艺研究，确定了分离不同非表面活性组分的捕获剂及其浓度对泡沫分离过程的泡沫性能和分离效率影响，开发了相应的工艺；提出了温度强化排液的两级泡沫分离微量组分机理研究，开发了相应的工艺；研究了新的强化排液新方法和机理，解决了泡沫分离的重要基础研究和关键技术问题；提出了泡沫分离和其它化工单元有机结合或耦合的机理和工艺研究，开拓性地开发了泡沫分离和其它化工单元最佳集成技术。科学价值： 在吸附方面，所提出的泡沫分离微量表面活性组分和非表面活性组分的机理和工艺研究，从物性上为探索化学工程和其它学科的交叉学科在泡沫分离过程中的研究和应用展示了很好前景；在排液方面，所提出的温度强化排液和新的强化排液方法机理和工艺研究，从操作条件和设备结构上为探索化学工程在泡沫分离过程中的研究和应用展示了很好前景；根据泡沫分离和其它化工单元特点，所提出的泡沫分离和其它化工单元有机结合或耦合的机理和工艺研究，进一步从工程上为探索化学工程在泡沫分离过程中的研究和应用展示了很好前景。主要成果： 发表学术论文49篇，其中被SCI检索27篇和被EI检索17篇；培养硕士研究生32名，其中六位硕士研究生的学位论文被评为河北省的优秀硕士学位论文；将泡沫分离技术成功应用于微生物发酵生产乳链菌肽工业化生产过程中。 8篇代表性他引论文作者都是从事与该项目相关工作研究的化工或生物工程专家。他们分别在化工分离及相关重要学术期刊上发表论文，对该项目的四个发现点的泡沫分离微量组分机理和工艺研究进行了正面肯定。

成果简介：珍珠岩吸音板作为一种优质的吸音、装饰建筑板材得到了广泛的应用，而现有技术中，珍珠岩吸音板成型技术及自动化生产线技术主要分布在美国等发达国家。国内仍然依靠人工生产，且板材无加强金属网，不能制造出大规格、高强度的珍珠岩吸音板。该项目提出一种大规格珍珠岩吸音板全自动生产工艺方法，研究一种全自动智能化珍珠岩吸音板生产线关键技术与核心设备，研发了国内首条全自动珍珠岩吸音板生产线，可实现一种大规格（如600×600mm等）、双铁丝网加强结构的珍珠岩吸音板的全自动生产。经科技查新和应用情况，表明该项目技术较为先进且应用较为成功，具体性能和技术指标为：该全自动生产线可压制的规格：300×300-600×600mm；生产节拍6-10块/分钟；成型合格率大于97%。新的生产工艺包含13道工序，物料的供给分为2次上网4次上料，新工艺能实现全自动化生产，并能提高大规格珍珠岩吸音板结构强度，提升珍珠岩吸音板成型质量提高吸音效果。该研究填补中国珍珠岩吸音板自动化生产线设备的空缺，提高中国珍珠岩吸音板生产领域的科技水平。对以后中国珍珠岩吸音板制造行业的发展具有一定的现实意义。

成果简介：项目的主要技术内容：天然气的国家战略储备、宏观远距离传输、相关企业的周转库存和商业储备，都要求人们解决天然气的安全存储问题。由于盐岩具有流变性强、少裂隙、低孔隙率、低渗透率的工程性质，在地下盐穴中存储天然气具有技术和经济方面的优越性。在“西气东输”等工程及国家天然气战略储备库的建设中，已经在江苏金坛建造了盐穴地下储气库并投入使用，其中包括利用老腔改造及新建的盐穴，云应、平顶山、淮安盐穴储气库已开工或即将开工建设。国外已发生多起盐穴天然气等储库发生失效、渗漏、塌陷、爆炸、火灾等事故，很多事故是由盐岩流变损伤过度造成的。因此，采用理论、实验和数值分析的科学方法，对中国的层状盐岩体流变损伤耦合与储气洞库的长期稳定性进行研究，建立有自主知识产权的理论和技术系统（的一部分），为天然气储库合理、可靠设计、施工与运营提供科学依据，保证“西气东输”工程的安全，保证国家能源战略储备的安全，具有巨大的社会和经济效益。因此，该项目具有重大的科学价值和现实意义。该项目通过试验获得了层状盐岩的常规力学特性和流变-损伤-破坏特性，建立并完善了盐岩流变-损伤本构模型，揭示了过渡蠕变、稳态流变和加速流变各阶段的层状盐岩流变与损伤发展规律；通过数值分析发现了含夹层盐岩体中泥岩夹层与相邻盐岩的差异变形、扩容特性与储库的密闭性；通过有限差分法含夹层盐岩储库的流变-损伤耦合数值分析研究得到了盐岩与夹层间的流变-损伤特性；通过对层状盐岩天然气储库的弹性应力和位移解析得到了应力和位移分布规律；通过热-流变耦合分析发现了高放核废料处置盐岩洞库的自封闭性。该项目形成了较完整的层状盐岩油气储库及核废料处置库分析的理论基础体系。项目的主要发现点：以研究层状盐岩的全程蠕变、全程损伤特性为切入点，以研究盐岩的第三阶段加速蠕变、损伤为突破口，重点解决盐岩从稳态流变-损伤向加速流变-损伤转变的界限和过程问题，提出“损伤增速界限”的概念，这是以往研究盐岩的流变特性没有涉及的内容。研究层状盐岩体中的成层作用对存储洞库围岩长期变形与稳定性的影响，发现了盐岩与夹层间的差异变形特性。通过流变-损伤耦合数值分析研究，得到了含夹层盐岩储库的流变-损伤特性。通过理论解析研究，获得了层状盐岩体油气储库的应力、应变和位移的分布与变化规律。项目成果的同行引用及评价：项目成果中论文被引14次。

成果简介：过渡金属具有丰富的d轨道电子结构，从而导致其不同结构及元素组成的氧化物具有丰富的物理化学性质。此类化合物存在晶格结构、电荷有序、电子及轨道自旋等多种可变因素，并且个因素之间存在相互作用，导致材料在不同环境（电场，磁场等）中出现各种不同的物理性质，如高温超导电性，巨磁电阻效应，铁电性，以及对光谱的响应特性等。该项目以过渡金属氧化物为研究对象，采用不同制备方法合成了多种形貌的过渡金属氧化物材料，研究了材料中电学、磁学以及材料光谱吸收的性质。通过多种检测手段，阐明了材料中光电磁性质的产生机理。主要创新点如下：在钙钛矿结构锰氧化物的研究中，发现随着Pr在La0.67-xPrxCa0.33MnO3中含量的增加，化合物的铁磁-顺磁(FM-PM)转变区域变窄，并在210 K附近出现电荷有序转变，通过红外光谱观察到材料中Mn-O八面体的拉伸模式吸收峰跟材料的电磁性质密切相关,而且会随内部电荷有序现象发生劈裂，Mn-O键型随者阳离子的掺入而发生变化。采用溶胶-凝胶法合成了钙钛矿结构的Pr0.75Na0.25MnO3和Nd0.75Na0.25MnO3磁性材料。发现随着温度降低，材料磁化曲线在分别230 K和170 K附近出现一个小峰，且电阻率在这两个温度附近急剧增加。通过常温和低温透射电镜技术，详细分析了这一异常情况下的电子衍射花样规律，首次证实了一价钠掺杂锰氧化物中的电荷有序现象及其对磁性和电性的影响机理；采用磁控共溅射法首次制备出Znx(ZnO)1-x颗粒膜和Zn/ZnO核壳纳米结构，观察到材料具有明显的室温和高温铁磁性，证明了ZnO的铁磁性起源于本征点缺陷，并且界面缺陷对铁磁性有较大贡献，对理解非磁性离子掺杂的ZnO体系的铁磁性起源具有重要意义。首次从实验上证明Cr/ZnO体系的铁磁性起源于Zn填隙和Cr掺杂的共同作用，满足束缚极化子模型，为深入理解磁性元素掺杂的ZnO体系的铁磁性起源奠定了基础。从理论上首次预测Cr掺杂的ZnO出现紫外光吸收增强，并且会出现明显的可见光吸收；一步法实现通过氯化亚铜溶解－析出－水解过程，制备催化性能良好的氧化亚铜空心立方体，并发现在490 nm附近有强烈的荧光现象；为过渡金属氧化物在可见光催化和光电化学领域的应用提供了理论指导， 该项目的科学价值在于解释过渡金属氧化物的光电磁性质产生机理及元素掺杂/替代对材料光电磁性质的影响，从而为此类材料的功能开发和应用提供理论及实验指导意义。 该项目共发表SCI收录论文20篇，其中包括J. Phys. Chem. C, Phys. Rev. B, J. Mater. Chem. A, Appl. Phys. Lett.等国际知名学术期刊上。论文迄今被SCI数据库引用354次，其中他引318次。单篇论文最高引用107次。他引论文期刊包括Phys. Rev. Lett., Angewante Chemie-International Edition, Chemical Communication等物理和化学领域国际著名的学术期刊。所做工作受到国际同行的广泛关注。

成果简介：该项目属于新材料领域。针对常用耐磨材料存在的技术问题，基于国家科技部项目(2009GJA20032)、省指导计划项目(07215136)和企业自选项目(200901)等，开发了高性能奥铁体基体球墨铸铁耐磨材料，并获得工业化应用推广。技术思路: 该项目提出了提高耐磨零件抗磨性能的关键是得到强韧性的基体，并在其上面均匀分布着硬质相，也即凝固过程获得原位高硬度碳化物和部分石墨球，基于等温淬火相变改性处理获得强韧性的奥铁体(Ausferrite)基体，成功开发了含有碳化物的奥铁体球墨铸铁（简称CADI）新型耐磨材料及其应用关键技术与工艺。技术内容: 技术内容包括：对CADI进行化学成分优化设计，获得了CADI新型耐磨材料的化学成分范围；对CADI热处理工艺进行优化，获得了热处理工艺参数控制范围；为提高效率，降低生产成本，同时开发了连续的等温淬火热处理装备；研究CADI干磨损、在腐蚀条件下的腐蚀与磨损规律、腐蚀磨损交互作用以及强化机制，为这种新型耐磨材料的应用提供了理论基础；针对中国在冶金、选矿、水泥等行业消耗量比较大的耐磨件，开发CADI优质耐磨产品，并实现产业化。创新点:在国内首先提出并系统研究了CADI耐磨材料化学成分、冶炼工艺技术、孕育和球化处理技术及等温淬火热处理技术；建立了合金成分、金相组织、力学性能和耐磨性之间的关系。研究发现，CADI材料具有非常好的应力与塑性应变诱发的强化能力，材料磨损表面产生较大压应力，显著提高耐磨性，且不产生剥落和断裂。揭示了富碳奥氏体对酸性、中性和碱性腐蚀环境下CADI的腐蚀磨损规律。自主开发了CADI耐磨铸件间歇式和连续等温淬火热处理生产线，为批量生产提供了先进装备，效率高，运行成本低，且设备售价仅为进口的35%。基于CADI材料特性，成功开发了适用于球磨机和半自磨机选矿用的CADI磨球、衬板、耐磨弯管、冲头等优质产品。技术经济指标:CADI冲击韧性高，比低铬和高铬铸铁提高了3-5倍。在湿磨工况条件下，CADI耐磨性是低铬铸铁的2-3倍，是高铬铸铁的1.3-1.5倍，并降低磨机能耗8-15%左右、提高产量10%-15%、降低噪声等。CADI弯管耐磨性比高锰钢弯管提高了3倍，CADI冲头寿命比球墨铸铁冲头提高3倍。CADI磨球工作表面硬度可达到HRC64-68，耐磨性好，心部韧性高，不碎球。应用与效益: 成功开发了CADI球磨机磨球、衬板、齿板、渣浆泵过流部件、耐磨弯管、冲头、滑片等长寿命的耐磨铸件，实现了产业化，技术经济效益显著，且具有节能减排的效果。据统计，近3年，累计新增产值8.07898亿，新增利润1.07727亿。获得授权发明专利6项，三项国际先进水平技术鉴定成果，制定行业标准1项；发表论文27篇，其中被SCI、EI收录6篇。

成果简介：该项目属于钢铁冶金炼铁球团技术领域。常规球团矿生产以膨润土为粘结剂，其添加配比一般为1.5%〜3.5%,但会造成球团矿中TFe品位降低，Si02含量提高。采用普通高分子有机粘结剂，虽然残留物很少，但预热球强度低不能满足回转窑后续工艺要求,无法正常生产。因此，开发加入量少、烧损大、非铁元素杂质残留低的粘结剂替代常规膨润土，以提高球团矿中TFe品位、降低Si02含量，实现高炉增产节焦，提高钢铁企业整体经济效益具有重要意义。该项目发明了一种冶金球团用含铁复合粘结剂，以该粘结剂为基础开发了一种节能降耗、绿色环保的高效球团生产技术，首先利用有机组分的高效粘结性提高球团的粘结强度；其次利用这些有机组份易受热分解的特点，有效降低非铁元素的残留；第三，利用本粘结剂的部分组分高温分解产物能够促进Fe2O3晶须的长大和扩散的特点，提高预热球团强度,满足回转窑后续工艺要求。同时利用氧化放热促进球团强化，降低燃料消耗，实现节能降耗。该项目的关键技术及创新点是：发明了一种冶金球团用新型粘结剂,该粘结剂兼具常规膨润土和高分子粘结剂的优点，成球快，成球率高，预热强度高，成品球中杂质残留低，球团品位高。开发了一种高效节能的球团生产技术，采用新型粘结剂完全取代膨润土，打破了传统实践中球团生产必须添加0.5%以上膨润土的固有观念。造球时成球率高，可提高球团生产效率，粘结剂高温分解能促进Fe203晶须生长，降低球团焙烧温度，节能环保。改善球团冶金性能，有利于高炉稳定顺行粘结剂分解后增加球团透气性，提高球团还原性；粘结剂取代膨润土，降低碱金属含量，有利于高炉炉况稳定。该项目于2013年底在宣钢正式投入使用，技术可靠，运行稳定，效果良好。取得了良好的经济效益和社会效益。每年可获得直接经济效益3000余万元，减少膨润土用量4万吨。

成果简介：随着中国能源结构的调整，煤系中新型能源资源的发现、研究、勘探与开发，如煤系气（煤层气、煤成气、煤系页岩气等）洁净能源研究与勘探的快速发展，煤系天然气资源已成为煤地质领域研究的新方向和资源勘探的新领域。由于气候变化、大气污染状况的不断加剧，国内外已经对煤的开发、加工利用等提出了更高的要求，因此，煤系气作为新型洁净的能源，将在今后国家能源安全结构中占有重要的地位。该项目获得的主要科技成果是： 查明了煤系气藏源岩的类型与空间展布，划分了煤岩有机相类型，提出了不同沉积体系生烃源岩发育的差异性规律。 深陷盆地或赋煤块区煤岩有机相有覆水泥炭沼泽、滞水泥炭沼泽、敞流沼泽和壳质组为主或含量较高的敞流沼泽。煤岩有机相划分与煤岩、暗色泥岩热演化及生烃研究，为煤成气成藏研究与资源预测打下了坚实的基础。 通过煤系气储集的类型划分和煤成气盖层及生储盖组合分析，揭示了不同深陷盆地或赋煤块区煤系气储集层类型、储层物性、煤岩演化、储集非均质性及空间分布规律。 开发了深部煤系及薄煤层多级叠加测井识别方法，通过对多种测井曲线及数据的多次叠加处理，能够获得处于深部（3000m以上）埋藏状况下煤层特征的定量数据。 采用的主要方法是：逻辑判别法、聚类分析法、神经网络--测井相蜘蛛网图法、人工神经网络法、地震参数特殊处理与解释等。 根据热演化特征，在生排烃作用和二次生烃模拟的基础上，选择关键参数进行了煤系气资源评价和资源量计算、预测，指出了勘探目标和方向。 该项目提出的方法具有先进性、实用性和科学性，指导煤系天然气藏评价、预测与勘探实践具有很强的实际意义。识别了中国一些典型深部区煤层和煤系的存在及空间分布，建立了盆地深部区的煤系煤层识别模式。该项目提出的煤系煤层地质、测井与地震相结合的综合识别方法和技术、深部煤系煤层聚集模式、含煤系统分析理论与方法系统，可推广至中国其他深部坳陷盆地等广大地区，应用前景广阔，在能源地质领域具有很强的竞争力。 该项目有关煤系气（特别是煤层气、煤成气）研究的理论研究和应用成果已在国内外重要刊物公开发表，其中SCI、EI索引论文11篇、著作1部、核心论文40余篇；发明专利2项、受理发明专利6项。 该项目已在冀南-鲁西-豫北地区、安徽两淮地区、山东济阳坳陷区上古生界煤系气资源调查、以及其他一些煤系盆地，开展了煤系气成藏地质条件、煤系生烃演化、煤系气成藏研究，进行了深陷盆地煤系天然气地质研究、煤系烃源岩识别、生烃演化及煤成气成藏及勘探等方面获得应用，有效地指导了天然气勘探工程部署，获得了巨大的勘探效益。在河北、山西、两淮、山东等深陷区块获得煤层气资源量8382亿方、致密气72.6亿方。实现间接经济效益（利润）1040亿元。项目实施工程中，培养青年科技与工程技术人员100余名。

成果简介：《重载交通对桥梁结构量化影响与设计对策研究》项目为河北省交通运输厅科技计划项目，编号为Y-2012046，承担单位为河北省高速公路京石改扩建筹建处，协作单位为河北科技大学、河北工业大学。 该课题采用理论联系实际、实地调查与理论计算分析、试验研究与有限元模拟相结合的方法展开研究。在充分进行国内外公路桥梁汽车荷载状况调研的基础上，依据高速公路交通运行特性和依托工程特点，选定典型的观测断面；对车辆轴重、轴距、速度和加载时间间隔进行实地调查与分析，进而统计分析不同类型、不同载重（轴重）的车辆所占比率，确定其概率分布规律；分车型确定不同车辆的重超载状况，分析不同等级重载车辆的轴重、轴距、速度和加载频率，确定实际车辆荷载谱；并与公路I级车道荷载作用效应进行对比分析，确定重载交通下汽车荷载提高系数。依据对重载车辆的分车道行驶规律调查和预测结果，建议在今后的高速公路桥梁改扩建工程或新建工程中可以适当提高两侧货车道的设计标准，以提高桥梁结构在重载交通作用下的使用寿命。对京港澳高速公路（京石段）四座典型结构形式的桥梁进行了研究，基于检测数据对桥梁总体技术状况进行了评价，分析了影响桥梁承载能力的各指标随时间的变化关系，对桥梁的承载能力做出了量化评定。结合桥梁的相关监测数据，对京港澳高速公路（京石段）部分典型桥梁利用有限元分析软件MIDAS进行数值分析，研究桥梁结构在超载车辆荷载的冲击作用下结构振动特性以及冲击系数的变化，以及重载下桥梁的挠度、承载能力衰减等规律。以京港澳高速公路（京石段）改扩建工程中的16米标准跨径预应力混凝土梁为研究背景，采用合理的缩尺模型进行了疲劳性能试验，研究在长期重载作用下预应力钢筋混凝土梁的疲劳性能。利用ANSYS软件建立实体模型，根据实际交通调查数据统计分析结果，结合其相关分布规律，运用蒙特卡洛（Monte Carlo）方法并借助Matlab软件编制随机车流仿真程序，将典型车辆模型和随机车辆模型分别加载到桥梁有限元模型上，模拟实际运营车辆过桥的情况基于瞬态动力分析，结合疲劳累积损伤理论，研究各典型车辆在不同车辆间距、不同车速、密集运营状态下和一般运营状态下桥梁的疲劳损伤情况并进行疲劳寿命预测，为设计单位和桥梁运营管理部门提供了技术参考依据。桥梁加宽设计中，采用了课题的车道荷载标准值的提高系数，统一将其车道荷载设计值提高至1.3倍。梁截面选型上大部分采用了窄型装配式小箱梁和矮T梁。该工程通车运营两年，通过对项目实施效果的跟踪观测和评价，使用效果良好，验证了项目各项成果的合理性和可靠性。

成果简介：课题研究针对工业乙腈废液处理，建立了隔板塔热力学模型、稳态模型以及动态流动模型，为新型高效隔板塔的工业设计及应用提供了理论基础。系统地研究了进料组成、回流比、液体和气体分配比、进料位置、侧线采出位置等对隔板塔分离效果和能耗的影响，为隔板塔工艺优化和相关设备的设计提供了基础数据。设计并开发了乙腈废液分离的新工艺流程，成功将隔板塔技术应用于工业乙腈废液处理精馏系统，模拟优化并设计了隔板塔共沸精馏工艺。经实际工业应用，与原有工艺相比节省设备投资30%以上，节省能耗约30%，为进一步大规模推广提供了示范。在隔板塔气液分配结构及操作参数优化、工业乙腈废液分离工艺过程优化与设计方面具有创新性。对中国建设资源节约型、低碳导向型社会具有重要意义。

成果简介：课题通过弯曲拉伸性能、拉伸性能以及断裂性能试验研究了ECC的力学性能，并研究了水胶比、粉煤灰掺量、硅粉掺量和PVA纤维掺量对复合材料抗冻性和抗扩散性的影响，确定了适合桥面连接板变形同时又具有良好的耐久性能的ECC配合比。提出了采用ECC柔性连接板处理混凝土桥梁结构接缝的新方法和新结构，以解决桥梁结构接缝的先天缺陷问题。通过对桥梁横向连接缝处桥面连接板的受力及应变组成的分析，提出了ECC连接板的实用设计方法和构造措施。通过对普通钢筋混凝土连接板和ECC连接板的对比试验研究，分析了二者的抗裂性能和抗渗性能。ECC连接板和普通钢筋混凝土连接板相比，具有工作裂缝间距小，工作裂缝宽度小，高应变性能，高抗裂性和高抗渗性。用ECC连接板替代传统的钢筋混凝土连接板，能较大程度地提高连接板的开裂荷载，减小连接板的裂缝宽度，提高连接板的抗裂性能和抗渗性能；同时ECC连接板的高应变性能更好地适应桥梁由于温度变化、混凝土干缩和受力所产生的变形，防止连接渗漏，延长桥梁的使用寿命，增强了耐久性，节省了维护成本，具有较好的社会和经济效益。

成果简介：在两项国家自然科学基金和一项河北省自然科学基的持续资助下，课题组采用理论分析、分子模拟和实验验证三者并重的研究模式，在细胞和单分子水平同时多角度开展研究工作，揭示了内向整流钾(Kir)通道、钠钾(NaK)通道和钙激活氯通道(CaCCs)等通道蛋白门控过程构象变化的结构基础以及诱发上述变化相互作用力产生、传递的分子机制以及p53与MDM2负反馈网络的竞争机制，对肿瘤演化的作用。项目研究过程中，经过课题组全体成员共同努力，共发表论文16篇，出版专著1部，其中SCI收录12篇(JCR分区二区论文3篇，三区论文5篇，总影响因子：23.44)，被引用26次。同时在以下取得创新性突破：1.采用靶向分子动力学、分子动力学和分子对接和电生理与定点突变实验并重的研究模式，研究了Kir2.1门控构象变化的结构基础和分子机制。首次发现诱导Kir2通道胞内GH-回环柔性增加的突变(如V223L、E272G等)同时加快Kir2通道开、关的动力学时程，即GH-回环的柔性是决定Kir2通道门控时程的关键因素；首次实现Kir通道门控构象变化过程，确定通道变构路径，明晰N-端和CD-loop以及CD-loop和G-loop之间的相互作用网络对于通道开放具有重要的作用。2.采用分子模拟和非平衡统计理论建模相结合的研究模式，研究了钾离子与通道相互作用对通道离子选择性的作用。研究结果表明通透和非通透离子与通道相互作用模式具有显著差别：非通透离子在通透过程中会遇到更大的势垒，即离子与通道相互作用是影响通道离子选择性的关键因素。3.胞内钙离子与通道结合，并诱发通道构象变化，进而调节通道功能。课题组采用电生理学实验和分子生物学实验相结合的方法研究了镍、锶离子和钙离子等二价阳离子CaCCs的过程，课题组的研究结果表明胞内环境对于完全激活CaCCs通道具有重要作用，镍、锶离子和钙离子具有相同的激活机制。4.采用非平衡统计和非线性动力学结合的方法，研究了抑癌基因p53和MDM2之间的负反馈调控及P14/19ARF在p53和MDM2调控过程中的竞争机制。研究结果表明MDM2在p53的调控中发挥关键作用，形成周期性振荡。同时P14/19ARF通过特定氨基酸结合位点竞争性结合抑制MDM2在p53的调控中的作用，从而发挥在网络调控中的重要作用。课题组采用电生理及生物学实验、分子模拟和理论建模三者并重的研究模式，对该领域以及相关学科具有一定的借鉴作用，为进一步开展的科技协同创新打下了良好基础。2012年4月，由中科院生物物理研究所陈润生院士领衔的七名专家组成的鉴定委员会，对课题组承担的省自然科学基金项目“细胞膜磷脂PIP2门控钾离子通道分子机制的理论研究”进行鉴定，一致认为：课题组超额完成了任务合同书规定的研究任务，取得的结果具有较高科学意义，总体达到国际先进水平。建议瞄准重要的基础或应用研究问题，整合资源，争取更大发展。课题组委托南开大学教育部科技查新工作站以项目主要发现内容为检索条件，对“弱相互作用网络门控离子通道分子机制的研究”进行了查新，查新结论为：“国内外公开发表的中英文文献中，未发现与该项目查新点完全相同的专利及非专利文献报道”。