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配位聚合物构筑与
结构性能
调控
成果简介近年来,一类新型多孔材料---配位聚合物【也称金属有机骨架(MOFs)】的研究得到迅猛发展,已成为化学和材料科学领域的研究热点,正从基础研究过渡到实际应用。这类材料具有晶态网络结构,容易可控合成,比表面积大,孔隙率高,结构多样可调,性能独特,在吸附、分离、催化等领域具有极大应用前景。我们发展了这类材料的设计合成方法,对其性能进行了有效调控,获得了多例具有良好稳定性和特殊孔性质的新MOFs,这些材料在气体分离、氢气和甲烷储存、成膜及膜分离、绿色催
北京工业大学
2021-04-14
系统热集成的
结构性能
连续性原理
提出了系统热集成的结构性能连续性原理,并成功应用于以船用锅炉控制柜为代表的分布参数系统和以换热网络为代表的集总参数系统,提高工业过程 系统能量利用效率。
上海理工大学
2021-01-12
西湖大学陆启阳团队在离子
调控
氧化物
结构
和
性能
领域取得进展
利用质子对功能氧化物材料(如镍基钙钛矿氧化物(NdNiO3)进行调控,以此设计材料本身的物理与化学性质,是近年来固态离子学和氧化物薄膜材料学界的研究热点之一。
西湖大学
2022-11-29
经济
结构
调整视角下的
结构性
减税政策
在调整经济结构方面,财政政策优于货币政策,结构性减税对我国经济结构调整能够发挥独特而重要的作用.本文认为,基于经济结构调整的结构性减税政策的着力点应为:推行低税负的增值税制与营业税制,刺激消费需求增长;全面推行"营改增"等改革,促进产业结构优化;依托增值税,营业税和企业所得税三大税种扶持中小企业发展;完善税收优惠政策.加大对不发达地区的支持.
南京财经大学
2021-05-08
通过
调控
合金界面
结构
和化学成分实现超高耐磨
性能
的新策略
南方科技大学材料科学与工程系助理教授任富增课题组提出通过调控合金界面结构和化学成分实现超高耐磨性能的新策略。相关研究成果发表在金属材料领域顶级期刊Acta Materialia上。该研究成果对服役于极端环境的新型高强耐磨合金设计提供了新思路,将有助于开拓多主元合金在耐磨损领域的应用,对设计用于严苛环境的高强度、耐磨损、热稳定合金具有一定意义,且为拓展界面相工程在多主元高熵合金领域的应用挖掘了潜在研究方向。本研究中开发出的TiMoNb合金除可用于高温耐磨材料之外,其高强度、良好的生物相容性、耐腐蚀性使其在牙科、骨科等医用植入材料领域亦有广泛的应用前景。
南方科技大学
2021-04-11
功能微纳米材料的
性能
调控
及应用
以功能微纳米材料性能的调控为核心,以应用需求为导向,设计并制备新型的功能微纳米材料。开发出量子点荧光微球制备新方法,建立了单波长荧光编码理论,实现了乙肝病毒、肿瘤标志物等的高通量多元检测;发现并制备出新型半金属及其化合物纳米材料,成功将其应用于癌症的成像和治疗;设计制备掺杂量子点及其纳米复合材料应用于白光LED,解决了荧光粉之间的重吸收和散射。
上海交通大学
2023-05-09
石墨烯的可控制备及
结构
调控
包括高纯度不同石墨片层大小石墨烯的可控制备及分离技术,石墨烯的立体 组装技术,如大尺寸石墨烯薄膜、石墨烯气凝胶、褶皱团状石墨烯等。
上海理工大学
2021-01-12
石墨烯微
结构
调控
及其表界面效应研究
“石墨烯微结构的精准调控及其应用”首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 近年来,石墨烯领域未获得突破性应用成果,也未找到“杀手锏”应用领域,关键是石墨烯结构调控不到位。一个基本的共识是,对石墨烯材料的结构进行设计和调控,有助于在光电器件、能源转化存储、重大疾病诊疗、污染物治理等领域取得重大突破。上海大学吴明红院士领衔的研究团队聚焦“石墨烯微结构的精准调控及其应用”取得了开创性的研究成果,首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制,在Nature及其子刊上发表十余篇系列论文,获得国家自然科学二等奖。负责人吴明红是中国工程院院士、俄罗斯工程院和俄罗斯科学院外籍院士,获国家杰出青年基金、教育部长江学者及创新团队发展计划等支持。团队依托有机复合污染控制工程教育部重点实验室,推动基础科研成果向应用转化,在生物医学、环境治理等领域取得了相关应用突破。 一、主要理论突破 聚焦于研究主题,团队在以下三个方面取得重要突破: 1)为解决传统方法制备的石墨烯缺陷多,无法量产的问题,团队在分子水平上首次使用分子融合法实现了高品质单晶石墨烯量子点的可控制备。通过对单晶石墨烯量子点精准的物理化学性质调控实现了不同亚细胞器的定位,有力推动了石墨烯量子点在生物成像、重大疾病诊疗中的应用。 2)为解决单层石墨烯容易聚集的难题,团队通过“原位复合与还原”一步法调控策略,获得单层石墨烯复合催化材料。团队首次在该材料上观测到光生电子空穴对分离的皮秒级超快过程,发现并揭示了单层石墨烯高效抽取和快速传输光电子这一重要规律,为高质量单层石墨烯复合材料在催化等领域的广泛应用奠定了坚实的理论基础。 3)精确调节石墨烯层间距,可以将石墨烯有针对性地应用于离子筛分、污染物选择性吸附等广泛领域。团队通过金属水合离子的层间插入控制氧化石墨烯层间距,在国际上首次实现了层间距在超小尺度上(1 Å)的精确控制。 二、在黑臭水体治理、地表水水质提升上的应用 地表水内源污染治理的关键是削减河道污染负荷,重建水生生态。团队以层间距可控石墨烯为基质,发展了水环境污染生态修复的叠层材料。以石墨烯为基体的复合微生物在其表面生长并形成生物膜,通过石墨烯和生物膜的协同作用,对水体污染物进行高效截留、吸附并降解。该复合技术运行成本低,治理周期短,工艺简单,无需底泥疏浚即可将地表水提升至IV类水以上水质指标,对河水的COD、氨氮和总磷,去除率达到80%以上。目前,团队已与上海宝山区政府建立多个石墨烯治理黑臭水体示范基地,显著提升当地水质环境水平。 三、石墨烯负极材料的钠离子电池储能系统应用 锂资源的匮乏,不足以支撑锂离子电池在储能市场的广泛应用,其成本较高的弊端也逐渐显露。同时国内外化学储能市场需求越来越大,促使研究者们利用资源丰富的钠元素组装得到钠离子电池。 经过对钠离子电池材料体系筛选和研究,本团队核心材料选用普鲁士蓝及其类似物作为钠离子电池正极,碳基材料作为钠离子电池负极。其中普鲁士蓝制备主要采用沉淀法及水热法,能耗更低。此外,普鲁士蓝能够作为一种染料进行使用,其安全性非常高。经过一系列放大,正极普鲁士蓝材料的充放电比容量达到160 mAh/g,碳负极材料的充放电比容量达到300 mAh/g。经过中试线生产预制,单体电池工作电压在3.2 V左右,能量密度在100 Wh/kg以上。单体电池在穿刺、挤压、外部短路、及破坏后浸水测试的情况下,均没有发生自燃和爆炸等情况,安全性高。 目前,拟搭建5条钠离子电池储能全自动生产线及相关配套设施,研发生产低成本、高安全、长寿命钠离子电池关键材料,实现高性能钠离子电池产品产业化,预计至2026年项目达产后,年产值达约22.5亿元;年亩均产值1666万元。 四、石墨烯传感材料在呼吸式血糖仪中的应用 我国糖尿病人数众多,并逐年上升。血糖检测仪与检测试纸市场规模约为460亿元,然而国外品牌却占市场份额大半。现有血糖仪采取长期有创刺血检测,存在很大感染风险,给病友带来巨大的生理和心理上的痛苦。呼吸式血糖检测无创,吹气即可检测,完美解决市场痛点。 糖尿病患者呼吸的气体中,可检测的VOCs较异常,需要高灵敏度的气体传感器进行识别。但是,常规气敏传感材料检测限与响应恢复能力不足,且难以在复杂气体氛围中实现特异性检测。团队通过对石墨烯带隙和表界面特性的精确调控,实现皮秒级载流子空穴的形成,从而实现对气体分子的快速响应,解决气体传感器灵敏度、选择性和响应恢复迅速的关键科学问题。研发的呼吸式血糖仪可满足确诊病友的日常检查、实现医院、公共场所快速筛查、手机APP记录管理以及网上专家互动诊断等功能,具有无创伤、无痛苦、便捷即时(15s)等特点,是首款呼吸式血糖检测产品。目前已二类医疗器械证书,即将已进入临床阶段。
上海大学
2022-08-16
磁性纳米
结构
自旋注入、探测和
调控
机理研究
本项目揭示了磁性纳米结构中电子自旋极化效应的新机理和新规律,通过构建新型纳米结构和器件实现了自旋电子极化的产生、传输的可调控性。加深了对自旋特性和基本物理现象的理解,也解决了自旋电流产生、传输、控制和应用方面的多个关键科学问题,为下一代自旋电子学器件提供了重要的技术支撑。近5 年来在Phys Rev B,Appl. Phys. Lett.等国际主流期刊上发表SCI 论文76 篇。申请国家发明专利22 项,已授权专利7 项。其中10 代表性论著被SCI 他引288次。多项研究成果受到了学术界的高度关注
电子科技大学
2021-04-14
改善焊接
结构
疲劳
性能
新技术
成果与项目的背景及主要用途:统计资料表明,80-90%焊接结构断裂事故 是由疲劳失效引起的,由于焊接接头的焊趾处的应力集中和残余拉伸应力作用, 焊接接头疲劳强度大幅度地低于基本金属的疲劳强度。虽然结构按疲劳规范设 计,仍然发生一些整体结构的过早疲劳失效,造成巨大的经济损失,甚至是人 身伤亡事故。由于焊接接头焊趾是疲劳裂纹引发部位,如果对该部位实施适当 的处理,使残余拉伸应力转变为压缩应力和减少应力集中,这将有利于延缓疲 劳裂纹的产生,具有巨大的社会效益和经济效益。本项目是在国家自然科学基 金的支持下完成的,从超声波冲击、相变应力应用、等离子喷涂等三方面提出 了三种改善焊接结构疲劳性能的新技术,研制发明了相应的装置、焊接材料和 喷涂技术。这些方法可以方便地应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车 辆、压力容器及管道等工况、野外施工和高空现场作业的场合,其应用前景是 十分乐观。 技术原理与工艺流程简介:天津大学科技成果选编 1)超声冲击方法改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理为:通过超声波发 生器将电网上的工频交流电转换成超声频的交流电,用以激励声学系统的换能器。 换能器将电能转换成同样频率的机械振动,在机架所提供的一定压力作用下,将 该超声频的机械振动传递给工件上的焊缝,使以焊趾为中心的一定区域内焊接接 头表面产生足够厚度的塑性变形层,从而达到改善接头几何外形,降低应力集中 程度、调节其应力场沿厚度方向的分布状况,最终达到改善焊接接头疲劳强度的 目的。 2)相变应力应用改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理:利用开发的相变 应力焊接材料使焊缝金属冷却中产生的相变应力,抵消焊接残余拉伸应力并获得 压缩应力,最终达到改善焊接接头疲劳强度的目的。 3)等离子喷涂改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理:利用等离子在焊趾 部位喷上结合性能良好的涂层材料来改善接头的应力集中状态,最终达到改善焊 接接头疲劳强度的目的。 技术水平及专利与获奖情况:整体研究达国际先进水平;已获国家发明专利 3 项,在申请国家发明专利 5 项;2004 年度天津市自然科学一等奖,2002 年获 教育部发明二等奖。 应用前景分析及效益预测:接头焊趾及焊跟部位是焊接结构承受疲劳载荷的 薄弱环节,改善焊趾和焊根部位的疲劳性能将提高整个结构的疲劳性能。使用超 声波冲击、相变应力及等离子喷涂等这些新技术可以大幅度地改善焊接结构的疲 劳寿命,显著降低焊接结构破坏事故的发生几率, 进而节约焊接结构的用钢量和 资金,增加焊接结构的安全裕度,防止因焊接结构发生意外疲劳破坏事故给国家 和人民财产的经济损失,因此具有广阔的应用前景及产生巨大社会效益和经济效 益的可能。 应用领域:可以应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车辆、压力容器 及管道、水轮机、火箭发动机、汽车制造等诸多领域。
天津大学
2021-04-11
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