“精海”系列无人艇主要用于岛礁和近海浅水域等水下地形、地貌探测，可对普通测量船不能到达的水域进行数据测量、采集等工作，也可以作为搭载平台，搭载其他设备，完成如海洋环境监测、海上应急救援处置、水下考古、海洋调查等作业。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

“精海”系列无人艇主要用于岛礁和近海浅水域等水下地形、地貌探测，可对普通测量船不能到达的水域进行数据测量、采集等工作，也可以作为搭载平台，搭载其他设备，完成如海洋环境监测、海上应急救援处置、水下考古、海洋调查等作业。其特点为：（1）可自主、遥控双模操作；（2）可视距/超视距操控；（3）航迹线远程动态设定和实时更改；（4）水面障碍物自主避障；（5）基于无线/卫星的多模式实时通信；（6）载荷设备/数据/任务远程管理；（7）航迹高精度自主跟踪；（8）根据任务需求搭载任务载荷；（9）实时健康监控。

“精海”系列无人艇突破多项关键技术，主要为：1、抗扰动控制技术。2、声纳图像稳定、去噪与拼接技术。3、水面/水下立体组合避障控制技术。4、快速高效自动布放回收技术。实现了“走得准、看得清、避得开”， 是我国领海深度5 米内10 万平方公里岛礁海域测量不可替代的高技术装备。

超声电机是一种新型的微电机，超声电机不同于传统的电磁电机：它没有磁场，不依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷逆效应和超声振动，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子（旋转型）或滑块（直线型）的宏观运动。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

超声电机是一种新型的微电机，超声电机不同于传统的电磁电机：它没有磁场，不依靠电磁相互作用来转换能量，而是利用压电陶瓷逆效应和超声振动，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子（旋转型）或滑块（直线型）的宏观运动。

本项目已获得2013年度国家技术发明奖二等奖，获授权国家专利31项，研制了15种直线电机及4种精密定位平台，实现了大行程（20-100毫米）、高位移分辨率（<50纳米）、高定位精度(0.36微米)、高加速度（5－10g），已达到国际同类产品的先进水平，部分指标超过国际同类产品的先进水平。

本团队的超声电机在月面上一直运行稳定，使我国成为了继美国之后的第二个将超声电机应用到外星球的国家，同时也是第一个将超声电机应用到月球上的国家。团队起草的“超声电机技术国家标准”已与2019年实施。

创新点及主要技术指标

1.结构简单、紧凑、转矩/重量比大（5-10倍）；

2.低速大转矩，可实现直接驱动（不需齿轮箱）；

3.响应快（毫秒级），控制性能好；

4.断电自锁（能获得较大的自锁力矩）；

5.不产生磁场，亦不受外界磁场干扰；

6.低噪声运行﹝＜45dB）；

7.可以在真空环境下工作（真空度可达10-6 Pa）；

8.形状可以多样化：圆形、方形、空心等等

9.应用温度区间扩大到-55°C至120°C

10.重量仅45g，是同类型电磁电机重量的十分之一。

三、知识产权及获奖

获国家技术发明二等奖等3项国家奖。

四、成果图片

图1 15种拥有自主知识产权的系列直线压电电机

图2 应用于嫦娥五号的超声电机

图3 旋转型超声电机实际应用

浙江大学聚焦超洁净流控系统基础研究、技术攻关和产品研发，攻克了影响光刻分辨率、良品率与产率的1mk级温度测控、5ppt级金属离子测控、20μm级气泡测控、50nm级残留液膜测控等关键核心技术

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

如何通过超洁净流控技术降低流控污染，减少曝光缺陷，提升曝光良率，是国产高端半导体制造装备研制面临的重大挑战，直接关乎整机产品的产线应用性能与市场竞争力。此外，作为各类半导体制造装备的共性核心零部件，超洁净流控部件市场被美国、日本等国垄断，使我国半导体制造装备产业面临核心零部件“卡脖子”风险。浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室启尔团队所承担的高端半导体制造装备核心分系统之一的超洁净流控系统，自2004年以来在国家863计划和国家02专项支持，聚焦超洁净流控系统基础研究、技术攻关和产品研发，攻克了影响光刻分辨率、良品率与产率的1mk级温度测控、5ppt级金属离子测控、20μm级气泡测控、50nm级残留液膜测控等关键核心技术，完成了超洁净流控系统九大组件的研制和集成测试，为半导体制造设备扫描速度与产能的提高提供基础理论与方法依据，同时自主研发的半导体机台核心超洁净流控零部件实现了产品化，突破了国外技术的封锁，为我国半导体制造的发展与自主创新提供了基础支撑。

千玉将一流的中国漆艺术与钢笔结合，表现中国东方美学魅力。

一、项目分类

显著效益成果转化

二、成果简介

随着国家十四五规划中鼓励培育一批高端品牌，尤其在消费领域，中国世界级的品牌还是太少。新一代中国青年的使命是做世界级的好品牌。

现在不管从市场、技术、基础设施、人才各方面都具备孕育世界级品牌的土壤。

2020年我国的GDP是114.4万亿人民币，按平均汇率折算成美元，是17.73万亿美元，占全球GDP的19.4%，美国GDP的77.12%。 

对比之前，2019年我们GDP是美国的68%，2020年是71%，去年到了快77%，这很明显是一个加速性进步。 

这样一种加速性进步，在当前百年未有之大变局的加速演变期有非常重大的意义，代表着中美博弈从过去的不对称，开始全面向对称性博弈转变。

中华民族回归世界舞台中央，需要一流的科技技术，民族文化自信和世界级的好品牌。

当代青年要认清一个事实：中美之间的竞争是不可调和的，而大国与大国的竞争是全方位各维度的。

新一代创业者，新一代的青年，需要做的就需要以品牌为单位，去到国际上去竞争，打造世界一流的产品，成就世界级的品牌。

这是这代年轻人必需做的事，因为只有这样做才能完成祖国伟大复兴的使命。  

1 技术分析（创新性、先进性、独占性）

1.1.1 千玉新型钢笔笔舌

提供一种钢笔笔舌供墨结构，能顺畅供应墨水，能够解决因钢笔笔尖外露引起的墨水干燥的问题，操作方便。

1．一种钢笔笔舌供墨结构，包括引墨槽（1），其特征在于：所述引墨槽（1）的右侧设置有固定孔槽（2），所述引墨槽（1）右侧的上下两端均设置有方形储墨槽（3），所述引墨槽（1）右端的上下两端均设置有圆形储墨槽（4），所述引墨槽（1）的右端开设有圆弧三角形储墨槽（5），所述引墨槽（1）的背面设置有排气通道（6），所述引墨槽（1）外表面的左侧设置有第二储墨鳍片（8），所述引墨槽（1）外表面的右侧设置有第一储墨鳍片（7）。

2．根据要求1所述的一种钢笔笔舌供墨结构，其特征在于：所述第一储墨鳍片（7）的数量为15片，所述第二储墨鳍片（8）的数量为21片。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种钢笔笔舌供墨结构，包括引墨槽，所述引墨槽的右侧设置有固定孔槽，所述引墨槽右侧的上下两端均设置有方形储墨槽，所述引墨槽右端的上下两端均设置有圆形储墨槽，所述引墨槽的右端开设有圆弧三角形储墨槽，所述引墨槽的背面设置有排气通道，所述引墨槽外表面的左侧设置有第二储墨鳍片，所述引墨槽外表面的右侧设置有第一储墨鳍片。

所述第一储墨鳍片的数量为15片，所述第二储墨鳍片的数量为21片。

1.1.2 新型笔舌与现有国产笔舌的对比试验结论

 新型出水槽直接与笔舌顶部和笔尖接触，让墨水能更紧密与笔尖接触，并提供稳定的墨水供给，第一储墨鳍片可以储存更多墨水，防止在钢笔使用过程中产生断墨现象，第二储墨鳍片可以保障墨水供给的流畅性和稳定性，防止快速书写时的字迹飞白现象，并且能有效防止墨水意外溢出，即便极端情况溢出，也会被层层分散储存，不会出现漏墨，滴墨现象，相当于一个保险措施，引墨槽储藏墨水的同时，对于热胀冷缩等外界压力变化能有效避免供墨系统内部变化，以保障墨水均匀，稳定供给，由于墨水的表面张力，圆弧三角形储墨槽能将附着于笔舌的多余墨水吸附进去储存，保证出墨稳定的同时也保证笔舌不会出现漏墨现象，由于笔舌的引墨槽在与笔舌笔尖相贴覆，且出水槽在笔舌中央，使得在书写过程中可以有效减少墨水的蒸发保证笔尖供墨流畅，也可以保持笔尖内有墨水存在，不会断流和凝固，笔舌前端的第一储墨鳍片使得在笔尖即使暴露在空气中，墨水也能不容易干结，从而使钢笔在相当长的一段时间内具备续写能力，通过以上结构的配合，能顺畅供应墨水，能够解决因钢笔笔尖外露引起的墨水干燥的问题，并且结构简单，操作方便，成本低廉，解决了书写速度过快，墨水供应不畅，导致部分字迹飞白的问题。

1.2 中国文化、中国非遗漆艺与书写工具的结合

千玉将一流的中国漆艺术与钢笔结合，表现中国东方美学魅力。

1.3 为汉字书写量身定制的14K金笔尖

经历9道大工序，百道小工序流程，与国内外研磨大师一起研发更适合中国人汉字书写的金笔尖。

本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

铸造是我国装备制造的基础工艺，无论是农业机械、机床、汽车、船舶，还是航空航天以及国防军工等领域的发展都离不开铸件。我国现已成为世界铸件生产大国，2020年我国各类铸件总产量达到5195万吨，较2019年同比增长6.6%，约占世界总产量45%，位居世界第一位。

铸造主要有砂型铸造、金属型铸造和特种铸造等，砂型铸造由于其原材料来源广泛、成本低、铸型制造简便以及应用合金种类多等优点，世界上80%的铸件都是采用砂型铸造。对于砂型铸造工艺来说，模样、芯盒等模具的设计制造是非常复杂并且耗时的过程，该过程首先需要根据铸造方案进行模具的设计，然后通过翻模制作砂型和砂芯，之后再将制作好的砂型和砂芯经过组芯、合箱以及浇铸从而完成金属毛坯的制造。而高性能复杂整体金属结构件又是航空航天、国防军工、轨道交通等领域高端装备的核心组成部分。因此构件的短流程、高精密、高性能制造是实现我国高端装备自主研发及制造的关键环节。

传统的金属成形如模具铸造、模压锻造等需要木模、金属模的成形工艺，存在工序多、流程长、形性精确控制难等世界性难题，无法满足多品种、小批量、短流程、高精度的迫切要求，亟需研发新型精密成形基础前沿机制与方法。本项目将构建数字化精密成形理论体系，涵盖数字化无模铸造复合成形和数字化多材质复合铸型等两方面，突破了复杂整体构件高效率、高性能、高精度无模成形技术，变革了采用模具造型的传统砂型铸造和模压锻造生产模式，推动传统金属成形模式的创新发展。

复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备

本研究针对复杂铸件整体制造难、制模周期长、资源消耗大等难题，构建无模铸造复合成形原理及机制，发明复杂砂型/芯数字化柔性挤压近成形、切削净成形方法，研发出砂型挤压/切削复合成形工艺，省去木模、金属模制造过程。揭示了挤压工艺对砂型透气性、砂型强度等性能的影响规律，发明了梯度紧实的柔性挤压成形方法，实现了砂型/芯梯度紧实柔性挤压近成形。

复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备

本研究针对传统单一铸型对结构复杂、壁厚差异大、铸件形性调控难、尺寸精度差等难题，提出了多材质复合铸型技术及与铸件相匹配的多材质复合铸型及其坎合组装方法，通过建立多材质复合铸型与高性能铸件一体化精确铸造成形的计算分析模型，构建了多材质复合铸型的调控原理与方法。揭示了多材质复合铸型对铸件温度场、微观组织及力学性能的影响规律，研制出石英砂、宝珠砂、铬铁矿砂等构成的形性可控铸型材料配方，实现了铸型透气性、固化强度、切削性能的协同调控。研究了传统铸型与复合铸型的凝固温度曲线，对比了不同工艺所制铸件的强度，掌握了各铸型单元的热力学参数及型砂种类对铸件性能的影响规律，揭示了金属液与不同铸型间的热力耦合作用机理。

三、创新点及主要技术指标

1.复杂砂型/芯曲面柔性挤压近成形、切削净成形的数字化无模铸造复合成形技术与装备

本研究揭示了砂粒移位、桥连断裂、空穴弥合的砂型/芯切削机理，建立了非均质离散体砂型切削模型，发明了一种切削排砂一体化的无模铸型数字化快速制造方法，实现了高精高效制造，铸件制造周期缩短50%以上，成本降低30%以上。

2.复杂铸件形性精确调控的数字化多材质复合成形技术与装备

本研究实现了对铸件充型凝固过程的精确调控，提高了复杂铸件内在质量与外在精度，实现了铸件性能主动精确调控，使铸件废品率从5%～10%降至2%～4%，减重10%～20%。

四、知识产权及获奖（成果基础）

知识产权情况：

成果获授权发明专利46件，其中美日等国际发明专利18件；软件著作权12件；起草制定国家、行业等标准规范14项；出版专著《无模铸造》（机械工业出版社，2017）。成果入选并被列为国家工信部《机械基础件、基础制造工艺、基础材料产业“十二五”规划》（工信部规[2011]509号）中“50项推广应用的先进绿色制造工艺”的首项技术。

获奖情况：

2020年国家科学技术进步奖二等奖；

2018年中国机械工业科学技术奖特等奖；

2017年国家技术发明二等奖；

2016年中国机械工业科学技术奖特等奖；

2016年中国专利金奖；

2014年国家科学技术进步奖一等奖；

2012年北京市科学技术奖一等奖；

2011年国家科学技术进步奖二等奖。

五、成果图片

复旦大学光子晶体课题组长期聚焦光子晶体等微纳光子材料的光场调控研究和针对微纳材料和器件的先进光学量检测技术的开发和应用，与上海复享光学股份有限公司合作在基础创新、技术突破和产学研转化方面取得了一系列成果。

一、项目分类

显著效益成果转化

二、成果简介

当今，光，作为几乎所有远程探测的手段和信息传播的媒介，对光的多维度测量分析和自由调控，既直接关系到未来信息收集、处理和传输的灵敏度和速率，也与先进微纳制造的精度、效率和能耗等诸多国家核心技术的竞争力息息相关。

复旦大学光子晶体课题组长期聚焦光子晶体等微纳光子材料的光场调控研究和针对微纳材料和器件的先进光学量检测技术的开发和应用，与上海复享光学股份有限公司合作在基础创新、技术突破和产学研转化方面取得了一系列成果。

在基础创新方面：

①动量空间光学测量思想：光与微纳结构的相互作用遵循频率-动量色散关系，也被称为光子能带。在原理上，类似于半导体利用其电子能带操控电子，光子晶体等微纳光子材料也可以通过光子能带操控光。而光子能带的本质存在于动量空间。相比于已经商业化的可探测固体材料动量空间中复杂电子能带的多维度角分辨光电子能谱设备，针对光子晶体等光子材料动量空间中光子能带的多维度光谱测量技术和设备在全世界尚属空白，亟需发展。团队突破了传统光谱测量思路，提出了从动量空间视角量检测微纳光子器件光学性能的思想。

②适合微纳尺寸器件的动量空间成像技术：微纳尺寸的测量依赖显微镜。但显微技术在追求实空间分辨率的同时丧失了动量空间的分辨能力。此成果将傅里叶光学技术与显微技术相融合，解决了动量空间成像的像差和色差问题，实现了实空间和动量空间的双高分辨率。

③多维度光学信息提取：相位和偏振态是可供光子器件信息调制的新自由度。团队将时域外差干涉技术延拓到具有显微分辨能力的动量空间外插干涉技术，单次成像实现了在光波长尺寸内40毫弧度的相位测量精度。同时，建立了适合于动量空间成像测量技术的耦合模理论，实现了在非相干的白光照明下任意椭圆偏振态的测量。

④光学量测中国解决方案：处于芯片产业上游的微纳制程光学量测环节，是芯片良品率控制的关键。在此关键领域，我国远远落后于国际先进水平。动量空间成像光谱技术所采集的多维度光谱信息富含微纳结构的三维形貌信息。团队提出并实现了基于动量空间成像光谱技术的全新光学微纳制程量测新原理和新技术。该原理利用深度神经网络构筑了微纳米尺度结构与动量空间色散的构效关系和映射。同时，由于在所测量的色散关系中包含了冗余的结构信息，因此在实际技术应用中极大优化了量测逆问题中测量噪音带来的病态问题。

⑤相关成果：团队以通讯作者发表1篇Nat.Photon.，1篇Nat.Commun.，3篇PRL，4篇Light：Sci.&Appl.，1篇Sci.Bull.，1篇Light:Advanced Manufacturing等国内外高水平期刊论文。动量空间成像光谱技术使动量空间得以被直接实验观测，并成为发现新光场调控机制的眼睛。团队利用此技术首次实验揭示了动量空间中存在具有拓扑奇点的偏振场，提出了动量空间中光场调控的新思路，开辟了光子晶体在全偏振态、涡旋光束生成和光束位移操控方面的新应用。由于周期性光子晶体无几何中心，因此不需光学对准，具有应用价值，成果被评为2020年度中国光学十大进展，入选ISI高被引论文。日本NTT首席科学家Notomi在Nat.Photon.上以"动量空间中的拓扑成真"为题对团队工作进行专题报道，给予高度评价。

在技术突破方面：

①在国际上首次实现了广谱符合阿贝正弦关系的动量空间成像光谱设备。其中动量分辨率小于1.7毫弧度，实空间分辨率小于600纳米，相位分辨率小于40毫弧度，最大偏振度误差小于1%，波长分辨率小于0.1纳米。

②结合产业需求和动量空间成像光谱技术的优势，提供了一系列产业问题的分析解决方案，包括利用动量空间偏振依赖的辐射分布量测发光分子三维取向分布和利用动量空间光子色散关系逆向量测微纳结构纳米精度的三维形貌等。实测结果达到亚纳米分辨稳定性和98%以上的置信度，测量膜厚与计量认证厚度差异小于5埃。

③相关成果授权发明专利9项，在申请PCT国际专利2项。

研究团队发展并突破了Carothers建立的聚酯合成理论，提出了一种无催化剂缩聚的新机理，采用了一类能够形成五元环或者六元环酸酐的二元羧酸作为单体。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

聚酯是仅次于聚烯烃的第二大类人工合成高分子材料，被广泛应用于纤维、瓶材、薄膜等领域，与人们的生产生活密切相关。大多数商品化聚酯都是采用二元羧酸和二元醇在金属化合物的催化下通过熔融缩聚合成的。锑系催化剂是目前综合性能最好，应用最为广泛的催化剂，残留在聚酯中的金属锑对人类健康和环境有潜在危害，亟待开发新型绿色聚酯合成新方法，消除聚酯中残留催化剂的危害。

聚酯的工业生产一般分为两步反应：（1）二元羧酸和二元醇通过酯化反应合成低分子量羟基封端齐聚物；（2）酯交换反应脱除二元醇获得高分子量聚酯。其中第一步酯化反应不需要外加催化剂，通过二元羧酸单体自身的羧基自催化即可进行，而所谓的聚酯催化剂实质上是第二步反应的酯交换催化剂。只通过第一步酯化反应就有效提升聚酯分子量，避免第二步酯交换反应的进行，是无催化剂熔融缩聚合成高分子量聚酯唯一有效途径。早在高分子学科创立之初的上世纪20年代末，Carothers就研究了二元羧酸与二元醇可在羧酸单体自催化下熔融酯化缩聚，以期得到聚酯材料，然而产物分子量仅有2-5 kDa，性能太差而无法应用。酯化反应的低平衡常数和高熔体黏度下排除副产物水的困难，被普遍认为是导致自催化方法无法获得高分子量聚酯的原因。1941年，英国化学家Whinfield和Dickson受Carothers研究的启发创造性地提出了酯交换策略，通过酯交换反应脱除过量的二元醇合成了分子量高、力学性能优异的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），并由英国ICI公司在1946年实现工业化生产。目前几乎所有的商品化聚酯都是通过酯交换路线合成的，但是为了克服酯交换反应的能垒，催化剂的使用不可避免。Flory在1953年出版的《Princeples in Polymer Chemistry》上对此做了总结，认为自催化酯化缩聚合成高分子量聚酯是不可能实现的。

研究团队通过对自催化酯化缩聚机理的深入研究，得出自催化方法无法获得高分子量聚酯的原因仅仅在于反应过程中的官能团比例失衡，而非酯化反应的低平衡常数及副产物难以排出。研究团队发展并突破了Carothers建立的聚酯合成理论，提出了一种无催化剂缩聚的新机理，采用了一类能够形成五元环或者六元环酸酐的二元羧酸作为单体。过量的此类二元酸与伯二元醇酯化形成羧基封端的预聚物后，通过三步串联的基元反应：质子转移、酸酐形成和再次酯化反应，使得体系中的醇酸官能团比例不断趋近于等摩尔比，从而在不需要外加催化剂的条件下获得了高分子量的聚酯。该方法中聚酯产物分子量增长呈现出独特的“加速”模式，从而在与传统工艺相近的时间内，通过熔融缩聚获得了一系列的高分子量无催化剂聚酯，包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸乙二醇酯（PES）、聚（丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯）（PBSA）和聚（丁二酸乙二醇酯-共-对苯二甲酸乙二醇酯）（PEST）等。研究团队通过进一步深入研究聚合机理，优化聚合工艺，解决了无催化剂熔融缩聚合成聚酯的单体普适性问题，实现了PET、聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）等芳香族聚酯的无催化剂合成。

本成果解决了聚酯工业的百年难题，属于国际首创，并拥有完全的知识产权，具有巨大的应用潜力。

网状结构钛基复合材料密度(4.5 g/cm3)与传统钛合金相当，是在高温钛合金的基础上，通过粉末冶金与增强相分布调控技术，在钛合金晶粒周围定向引入增强相，有效抑制晶界高温弱化效果、并进一步提高了室温强化效果、均匀等轴的网状组织以及大尺寸基体区的存在有效提高了塑韧性，体现出超耐高温与高强韧一体化的特性。

一、项目分类

显著效益成果转化

二、成果简介

网状结构钛基复合材料密度(4.5 g/cm3)与传统钛合金相当，是在高温钛合金的基础上，通过粉末冶金与增强相分布调控技术，在钛合金晶粒周围定向引入增强相，有效抑制晶界高温弱化效果、并进一步提高了室温强化效果、均匀等轴的网状组织以及大尺寸基体区的存在有效提高了塑韧性，体现出超耐高温与高强韧一体化的特性。使用温度较基体钛合金提高200 ℃，达到600-800 ℃。某高温条件下，较基体钛合金稳态蠕变速率降低2-3个数量级、相同持久时间下，持久应力提高3倍多、相同应力下，持久时间提高57倍，显示非常优异的高温性能。且具有优异的焊接性能、塑性与成形性能，成为高速飞行器耐热部件的理想结构材料，替代高温合金可减重45%左右，如设计的钛基复合材料气动格栅单件可实现减重5800 g，具有重要经济与社会价值。可彻底解决高速飞行器轻质耐热结构件无合适材料可选的瓶颈问题，填补了其它领域无可用的轻质、耐热、高强韧、可加工、可焊接材料空白，处于世界领先水平。

一、项目分类

显著效益成果转化

二、成果简介

生物航油是我国航空减排、应对气候变化和欧盟碳税引发的全球性“碳对抗”所急需，能够拉动生物质产业链规模化发展、形成绿色低碳新增长点，对国民经济和区域发展有重要意义。

南开大学世界首创蓖麻油加氢制生物航煤催化剂与生物航煤加氢工艺，并联合天津蓖能科技有限公司进行技术成果放大和产业化运营。2015年蓖麻生物航煤被列入了国家重点推广的低碳技术实施指南，亚太地区重点投资低碳技术。并获得了2016-2017年度WWF（世界自然基金会）气候创行者，进行全球推广。团队集聚了南开大学蓖麻产业链专家、绿色化学和催化剂专家、空军油品应用开发专家、及工程化专家，目前已获得国内外专利7项，完成了技术中试放大，产品全项达标，具有成本低、品质好、容易推广等特点，下一步正联合行业伙伴，积极开展工业化生产示范和推广应用。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

高温是很多新材料及制造过程的必须，因为高温下很多反应才能够发生并且更快速的发生。然而现有高温合成与制造技术有以下缺点：

1、温度有限；

2、升降温慢；

3、能源时间成本高；

4、过程开发和控制不智能等。

高温可以实现毫秒或者秒级的材料制造，从而大大加速了材料开发制造过程，允许在短时间内合成制造出大量产品并收集其信息及数据，通过对数据的处理分析，利用机器学习及人工智能的方法去指导新材料开发及智能制造过程，实现材料开发与制造的智能化升级。

膨胀型防火涂料的有利之一就是使用较轻的重量和相对较薄的涂层就能获得特定时间的隔热效果。在性能稳定可靠的情况下，涂层越薄越有优势。

一、项目分类

重大科学前沿创新

二、成果简介

随着社会经济的发展和科技的进步，钢结构建筑越来越多地涌现。钢结构具有很多独特的优点，如高强、高韧、抗震、轻质、价廉、体积小、不消耗土木、可工厂预制、建筑工期短等等。然而不耐温也是钢结构建筑的致命弱点。这就需要耐火性能高、施工方便、装饰效果好的钢结构防火涂料。而膨胀型防火涂料的有利之一就是使用较轻的重量和相对较薄的涂层就能获得特定时间的隔热效果。在性能稳定可靠的情况下，涂层越薄越有优势。但在实际应用中发现超薄型防火涂料的防火性能不是很理想，而薄型防火涂料施工方便，价格较超薄型的低，既能满足装饰性需要，又能达到建筑设计防火规范要求，是钢结构防火涂料的发展方向。

本项目包括水性室外薄涂型钢结构防火涂料的配方及制备工艺。

技术特点：

1.与钢构件有优良的结合力；

2.达到一定温度时迅速膨胀形成绝热保护层，在预期的耐火极限内可有效保护钢结构；

3.在钢构件受热发生允许变形时，绝热保护层不破坏，仍能保持原有的隔热保护作用；

4.可根据使用钢构的环境调节配方，改变涂层厚度及饰面效果；

5.生产工艺流程便捷，易实现异地生产；

6.安全无毒、经济合理。

产品的主要技术指标：

产品技术指标均达到或超过了国家有关规范的要求，满足国家标准（GB14907-2002）要求。

项目团队在印刷制造领域有多年的研究基础，形成“基础研究-关键技术-应用突破”的全链条研究方式，构建了印刷电子低成本制造技术及应用集成模式，发展了系列先进防伪功能油墨、高性能导电油墨和活性储能功能油墨，并实现了其在光学防伪、智能服装以及智能包装等领域的应用推广。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

项目团队在印刷制造领域有多年的研究基础，形成“基础研究-关键技术-应用突破”的全链条研究方式，构建了印刷电子低成本制造技术及应用集成模式，发展了系列先进防伪功能油墨、高性能导电油墨和活性储能功能油墨，并实现了其在光学防伪、智能服装以及智能包装等领域的应用推广，成果达到国际领先水平。发表SCI论文80余篇，出版专著4部，授权专利23项（发明专利20项）。本成果的关键技术与创新点主要体现在四个方面：

（1）基于上/下转换多模式光学功能油墨化策略，发展了新型长效功能防伪油墨，将传统的单一颜色印刷光学防伪图案升级为全彩色防伪图像，在国际上率先实现了特定波长防伪和机密印刷图文信息隐藏与编码。实现了一系列包括近红外激发的多色可见上转换发光防伪功能油墨、紫外光激发多色下转换发光防伪油墨以及兼具上/下转换发光特性的防伪功能油墨的配制，能够满足多种印刷方式（丝网印刷、喷墨印刷以及R2R印刷），在多种包装基底材料上（PET、纸张、织物等）具有良好的印刷效果和防伪应用。

（2）创新的采用同时从电极结构内部和功能油墨外部优化的双重策略，利用大面积丝网印刷技术实现了柔性超级电容器的全印刷工艺制备，率先揭示了印刷工艺对器件性能影响的关键决定机制和内在工作机理。实现了多种高性能储能材料，如金属氧化物，导电聚合物，MOF类功能材料及其复合材料的制备与油墨化处理，所制备的印刷柔性超级电容器的比电容可达到16.8 mF cm-2（0.1 mA cm-2），同时具有长的循环稳定性（＞5000次），优异的能量密度和功率密度（0.5 mW cm-2）。本项目提出的印刷电子技术代表了超级电容器制造业的一种范式转变，它为柔性超级电容器提供了一系列简单、低成本、省时、多功能和环保的制造技术，在未来电子产品中具有巨大的应用潜力。

（3）发展了系列功能传感油墨，实现了高度灵敏和循环稳定的柔性传感器的全印刷制造，揭示了功能导电油墨组分与配比对传感性能的影响规律以及印刷柔性传感器的传感机理，系统评估了印刷柔性传感器的传感性能，所制备的印刷传感器的应力传感范围可达到155%，最大灵敏度为6.3×104，最快响应速度可达到18 ms，循环稳定性＞1000次，并且成功应用于运动、健康监测和智能包装中。

（4）完善了全印刷制造相关理论，解决了印刷制造薄膜类电子器件结构精度低共性问题，利用多种印刷技术实现了高性能柔性/可拉伸电极和柔性加热器件的图案化制造，研究并揭示了其运行工作机理，实现了部分印刷电子器件的集成与成果转化。

新型电力系统仿真分析、测试验证。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

随着“双碳目标”国家能源战略的确定和新型电力系统概念的提出，我国能源转型力度持续加大，逐步形成了大量新能源接入电力系统的局面。由于风能、太阳能等新能源与常规能源禀性差别很大，其并网发电系统具有显著不确定性、波动性和机械惯量缺失等特点。此外，高比例电力电子装备、新一代直流输电、多能互补的综合能源、各类大规模储能电站、各种通信及自动化新技术装置等因素使得新型电力系统组成要素愈加复杂，动态特性蕴含诸多未知，造成系统规划设计、装备制造、系统集成和运行控制等都面临史无前例的挑战。目前，电力科研院所、规划设计单位、装备制造厂家、教育培训机构等对新型电力系统开展仿真分析、测试验证的需求很大、很迫切。同时看到，新型电力系统的这些新型场景对仿真技术要求苛刻，门槛很高。

1）新型电力系统需要精细化动态模拟。人们对新型电力系统动态行为的认识还不够深入，无论是基础理论层面还是工程技术层面还处于广泛讨论、观点碰撞或局部示范试验阶段。然而，电力设施的新技术路线试错成本极高，不太可能对所有备选方案和技术选项都逐一示范。因此，开展大量深入的仿真研究是推进新型电力系统实施的必要手段。对于新型电力系统，需要深入开展仿真研究的领域包括：①新型电网体系结构研究；②新能源接入电网关键技术； ③ 新能源电网保护与自动化技术； ④源网荷储协同控制与优化调度；⑤新型配电网的电能质量分析与控制；⑥人工智能等新技术对新型电力系统的支撑。

2）新能源基地并网需要做稳定性评估。大规模陆上及海上风电集中接入局部电网有可能引发次/超同步振荡、宽频谐波谐振等电网安全稳定性问题，需要对这些问题进行机理及应对策略分析。所以需要对包含多类型新能源装备的局部电网做精细化动模仿真测试。然而，百千台级风光机组电磁暂态详细建模与仿真是一个卡脖子难题。

3）软、硬件在环仿真是必要的。新能源及储能电站的电力电子变流器控制及保护策略是厂家核心机密，对外不公开。由于控保策略对装置外特性及其接入系统的响应特性有重要影响，故需要分析内部核心控保策略。需要将新能源及储能控制器实物或黑盒模型接入测试平台开展动模仿真，以对其多时间尺度动态响应特性进行精细化分析。软、硬件在环试验对仿真平台提出了更高要求。

4）超大规模储能电站的仿真难度大。①单个储能机组的设备形态发生改变，从两/三电平变流器向模块化多电平变流器（MMC）的复杂结构演变，甚至采用储能跟变流器集成，故需要对这种复杂新形态做精细化测试验证。②超大规模、超大机组的储能电站包含较多并联储能单元或者储能机组，吉瓦时级储能电站，需上百台机组并联。另外，储能变流器的控制策略正从电流源型向电压源型转变，控制策略趋于复杂化，故需要大量的储能变流器的控制装置接入测试平台，才能对实现对储能单机以及多机之间协调控制性能测试，进而实现超大规模、超大机组的储能电站的精细化仿真。

5）现代直流输电控制与保护测试提出更高要求。超/特高压直流输电系统应用于新能源基地外送的控制保护策略及其硬件在环试验对实时仿真平台硬件资源要求苛刻，既要对直流输电系统建模，又要对新能源基地建模，应用场景的复杂性对仿真平台要求更高。

1 技术分析（创新性、先进性、独占性）

1.1 国产化实时仿真技术现状

实时仿真是指仿真模型执行进度与系统时钟完全同步的一类仿真，具备这种特性的仿真装置称为实时仿真器。新型电力系统的认知、试验、生产、培训需求快速增长，形成了实时仿真领域巨大潜在市场。但目前RTDS、RT-LAB等进口设备依旧垄断市场，对于大规模新能源场站、县域规模万节点级电力系统、多端特高压直流输电等应用场景电磁暂态仿真，所需的仿真资源巨大，平台造价极高。且关键核心技术处于卡脖子状态，平台应用的灵活性和开放性受到很大限制。只有开发和推广国产化实时仿真技术才能为顺利推进新型电力系统建设过程中的研究和生产提供自主可控的工具和手段。

1.2 UREP与进口设备的对比试验

 为了实现电力实时仿真器的国产化替代，彻底解决电力实时仿真领域的技术“卡脖子”问题，国产实时仿真器UREP需要与国际主流技术进行对比，力求达到甚至超过目前世界最先进的技术。对标对象为行业公认的电力系统实时仿真仪（RTDS）和行业广泛使用的RTLAB，以上两款设备均为加拿大生产。对比试验方案如图1-1所示。制定标准（典型）测试算例，分别在UREP、RTDS和RTLAB环境下搭建测试算例的仿真模型，在完全相同的测试条件和试验内容下得到各种仿真器的仿真结果，比较仿真结果的一致性。同时比对仿真规模、建模效率和编译时间等关键指标。

            图1-1  国产UREP与进口设备对标方案

1.2.1电气网络仿真对比

   图1-2表示了一个多支路网络，基于图1-1中三种仿真器搭建该模型，通过不断增加支路数扩大网络规模，直到仿真器过载，得到仿真器的算力极限。

      图1-2  多支路电气网络

在50us仿真步长下，对于图1-2案例RTLAB最大仿真规模为78个 三相节点，UREP也为78个 三相节点，二者相同。在编译速度方面，RTLAB编译时间为3分52秒，UREP编译时间为1分12秒，UREP是RTLAB的3.22倍。

   图1-3  基于RTDS的仿真模型

 当基于RTDS建模时，如图2-5，每块PB5最多允许24个节点；当基于NovaCor建模时，在超大步长150us下可以达到100节点，在50us步长下仿真规模未知。

2.2.2 双馈风机仿真对比

  双馈风机含有电机、传动链、电力电子变流器和控制系统，是具有代表性的新能源元件。在在50us仿真步长下，对于如图1-4案例，RTLAB最大仿真规模为6台，UREP也为6台，二者相同。在编译速度方面，RTLAB编译时间为7分0秒，UREP编译时间为2分12秒，UREP是RTLAB的3.18倍。

             图1-4  双馈风机测试案例

2.2.3 直流输电仿真对比

  直流输电是最复杂的电力电子装备，有换流阀、阀控制器、极控制器、站控制器等一次和二次系统，是实时仿真领域的难点，也是检验仿真器能力的试金石。图1-5是双端单极直流输电系统测试用例，每端包含2个六脉波桥，控制保护包括了阀控、极控和主控模型，封装于蓝色模块内。

图1-5 双端单极直流输电系统测试用例

将图1-5所示算例分别在RTLAB和UREP中建模运行，在单核可用资源下，若仿真对象为电气主系统和控制保护组成的整个系统，则RTLAB过载，UREP也过载。若仿真对象仅为电气主系统（即双侧电源、交直流滤波器和4个6脉波桥），则RTLAB和UREP均不过载。在编译速度方面，RTLAB编译时间为3分40秒，UREP编译时间为1分11秒，UREP是RTLAB的3.10倍。

2.2.4 同步发电机组仿真对比

   同步发电机目前仍是电力系统主力电源，是电力系统的主要仿真对象。同步发电机组模型包括同步发电机、调速器、励磁调节器及升压变。搭建多台同步电机并列运行算例，如图1-6所示。

图1-6  同步电机并列运行算例

在50us仿真步长下，对于图1-6案例RTLAB最大仿真规模为11台，UREP为13台。在编译速度方面，RTLAB编译时间为3分51秒，UREP编译时间为1分16秒，UREP是RTLAB的3.04倍。

2.2.5 最小步长对比

基于CPU的最小仿真步长能够体现仿真计算时间的抖动问题，抖动越小，允许的仿真步长就越小。因此，通过比较最小仿真步长，也可以反映仿真器的计算性能。仿真对象采用单台双馈风机，模型包括风力机、绕线异步电机、机侧变流器、网侧变流器、主动系统、所接入的配电网等元素，如图1-7所示。

          图1-7  测试最小步长算例

经测试，RTLAB最小仿真步长为24us，UREP最小仿真步长为20us。可见，UREP具有更小的仿真抖动。

2.2.6 仿真精度对比

为了验证国产UREP的仿真精度，采取和RTDS交叉对比验证方法说明UREP的仿真精度。电力系统仿真包括电磁暂态和机电暂态，因此，从电磁暂态和机电暂态两个方面进行对比，同时考虑各种应用场景，以覆盖各种情形。电磁暂态检测案例的电网拓扑如图1-8所示。

图1-8 电磁暂态检测使用案例

无穷大电源电压等级为110kV，频率为50Hz，系统内阻抗为；L1、L3线路阻抗为，L2、L4线路阻抗为， T1、T2两变压器的额定容量均为，短路电压，空载损耗，空载电流，短路损耗，变比，高低压绕组均为Y形联结；假设系统A1、B1、A、B处供电负荷为(5+j1)MVA，C1和C处供电负荷为1+j0.1MVA。UREP建模如图1-9所示。

图1-9 电磁暂态检测案例的UREP仿真模型

基于RTDS建立电磁暂态案例的仿真模型如图1-10所示，其电压过零点短路控制如图1-10所示。

图1-10  RTDS仿真模型

图1-11  RTDS电压过零点短路控制结构

对上述模型，分别使用UREP和RTDS进行实时仿真，仿真时间为0.2s，短路故障发生在0.06s-0.16s之间，仿真步长为100微秒，横轴表示在0.2s时间内仿真采样点数，纵轴表示母线电压、电流，单位分别为V、A。在母线A点处发生三相短路，短路前后及短路期间的三相电压波形如图16-7。为了显示细微之处，将图1-12局部放大后，如图1-13。

图1-12  A点发生三相短路时三相电压波形

图1-13  A点处发生三相短路时三相电压波形局部放大

点划线为RTDS仿真结果，虚线为UREP仿真结果。可以看出，两种仿真结果高度重合，表现出电磁暂态仿真结果的高度一致。电磁暂态过程除了表现在电压动态还表现在电流动态，短路前后及短路期间的三相短路电流波形如图1-14。

图1-14 A点处发生三相短路时三相电流波形

图1-15  A点处发生三相短路时三相电流波形局部放大图

1.3  对标结论

（1）在内核资源完全等同条件下，国产UREP和RTLAB的仿真算力基本相同，即内核授权数相同条件下，具有相同的仿真规模。

（2）国产UREP的建模效率和编译速度远远高于RTLAB。小规模场景下，UREP是RTLAB的3倍左右，大规模场景下UREP是RTLAB的45倍左右。

（3）在仿真对象完全相同的条件下，国产UREP和RTDS的电磁暂态仿真结果完全相同，二者交叉对比没有差别。

化学储热利用化学反应储热，储热密度高，能长时间储热无损耗，是新一代储热技术。还能够提高热能品位，可用于取暖和工业用热。本技术是授权专利技术，创新性和先进性突出，市场前景广阔，可为碳中和目标保驾。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

太阳能的不连续性造成无法应用，利用储热技术储存太阳能就可以实现连续供热，解决这个问题。熔盐储热已经产业化，但是储热密度低，热能损失高，储热时间小于10小时。化学储热利用化学反应储热，储热密度高，能长时间储热无损耗，是新一代储热技术。还能够提高热能品位，可用于取暖和工业用热。本技术是授权专利技术，创新性和先进性突出，市场前景广阔，可为碳中和目标保驾。

新一代跨季储热材料的性能显著优于同类技术，性能如下：

1）储热密度，每吨360 kWh (水的储热密度约58 kWh)，是水的5.8倍。

2）简单密封，长时间保存无热能损失。

3）储热材料成本每吨< 1000元。

4）设备投资 约50元/kWh。

世界首创的农林生物质气化发电联产炭、热、肥技术。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

该技术为南京林业大学周建斌教授团队于2002年在世界首创的农林生物质气化发电联产炭、热、肥技术，采用自主专利的气化多联产装置将农林生物质在不需要外加能源，也不需要添加任何化学药品、添加剂、催化剂的条件下同时生产气、固、液三相产物并分别进行高值化利用。产出的生物质可燃气、生物质炭、生物质提取液，在工业、农业和民用设置方面均有广泛用途。

创新提出了林农生物质气化发电联产炭、肥、热的理念，攻克了其规模化生产的技术瓶颈，解决了传统生物质气化、生物质炭等行业长期存在的产品单一、废水废渣污染（世界性难题）等问题，取得了系列原创性成果，获国家科技进步二等奖、江苏省和浙江省科学技术一等奖、梁希林业科学技术一等奖等各1项。

本项目基于荟萃分析的光源颜色品质量化方法研究（国家自然科学基金面上项目），团队所提出的MCPI, CDM指标在量化光照颜色喜好与光照颜色分辨效果方面，经百余组国内外视觉实验案例（本领域最大视觉样本集）验证，优于领域现有全部30余种光品质指标，相关技术处于国际领先水准且技术壁垒坚固。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

截至目前，我国LED照明产业产值已逾万亿。在白光照明领域，长期以来国际业界均将显色指数作为行业衡量光源光色品质的标准。然而，由于显色指数的提出远早于LED照明技术普及，导致此项陈旧指标在评价LED光源显色效果时，存在着严重的与视觉不匹配的问题。为此，2015年，国际照明委员会发表官方声明，对于显色指数在衡量LED光源显色效果方面存在的缺陷进行强调。随后，2019年，该组织将“LED光源显色性量化问题”设定为国际照明委员会全球战略研究热点问题，号召全球学者共同深入，共同推进白光LED光色效果量化技术发展。

本研究团队长期致力于本领域的研究工作，目前承担LED光色品质研究领域唯一国家级研究课题：基于荟萃分析的光源颜色品质量化方法研究（国家自然科学基金面上项目），团队所提出的MCPI, CDM指标在量化光照颜色喜好与光照颜色分辨效果方面，经百余组国内外视觉实验案例（本领域最大视觉样本集）验证，优于领域现有全部30余种光品质指标，相关技术处于国际领先水准且技术壁垒坚固。

团队负责人刘强副教授为武汉大学图像传播与印刷包装研究中心副主任，颜色与图像研究所所长、兼任国际照明委员会CIE-JTC 16 (D1/D8)技术工作组委员，国际照明委员会CIE-RF03技术工作组委员（该技术委员会为国际照明委员会针对LED光色问题专门设立的国际联合研究组织），中国照明学会室内照明专业委员会委员，湖北省照明学会副秘书长等职，拥有丰富的光品质开发经验。

本技术针对冗余容错技术体积、重量、成本高的缺点，提出了一系列低成本容错技术，当功率器件发生故障时，通过熔断器将故障桥臂隔离，同时切换到匹配的容错模式，实现电力电子变换器的有效容错。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

变频调速系统作为主要的电能动力设备，是工业生产、交通运输、新能源、国防装备等领域的关键设备之一。其中，电力电子变换器是电池、电网等能量源与驱动电机之间必不可少的能量传输纽带，是变频调速系统最核心的组成部件。

痛点问题：电力电子变换器中使用了大量的功率器件，承担了稳定电压、控制电流开通和关断等影响系统性能和功能的关键作用，这些功率器件由于电压、电流、机械安装等应力和高温、潮湿等外部环境作用下，本身易损坏易老化，其安全隐患极易引起整个系统崩溃，造成严重后果。

本技术针对冗余容错技术体积、重量、成本高的缺点，提出了一系列低成本容错技术，当功率器件发生故障时，通过熔断器将故障桥臂隔离，同时切换到匹配的容错模式，实现电力电子变换器的有效容错。

无线电能传输技术是一种新型的电能传输技术，这一技术不受空间限制，能够克服有线输电方式各种弊端，属于世界电能传输的前沿领域，具有极大应用价值和发展空间。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

无线电能传输技术是一种新型的电能传输技术，这一技术不受空间限制，能够克服有线输电方式各种弊端，属于世界电能传输的前沿领域，具有极大应用价值和发展空间。磁共振耦合式无线输电具有传输距离远、非辐射、输出功率大、能量损失小、传输效率高等特点；高温超导材料具有低损耗、高载流特性；将高品质因数的超导材料应用于磁共振耦合式无线输电，获得高自由度高效超导无线输电系统，在低频大功率电能无线传输时优势显著。

基于事件驱动方式的仿生视觉图像传感器，用于高速场景的拍摄

一、项目分类

关键核心技术突破、显著效益成果转化

二、成果简介

随着虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合虚拟增强现实（MR）技术、自动驾驶、物联网以及机器视觉等领域的飞速发展，对图像传感器的采集速度提出了更高的要求。传统基于“帧”扫描形式的CMOS 或 CCD 图像传感器较难满足高速运动物体的拍摄需求，若提高相机的图像采集帧率，则需要采用高性能且结构复杂的模数转换器，大量的图像会带来较大的数据冗余，此外，也会面临功耗高的问题。

相比于传统的光电和图像传感器，生物视网膜具有许多不可比拟的优势。视网膜中的光感受器可根据外界光强的变化自适应调节增益，能够感知超过 180dB 的光强范围。另外，视网膜基于事件驱动式的采集方式，仅输出场景中光强发生变化的信息，因而，能够滤除低频信息带来的冗余。在信号处理和传输上，采用异步通信的方式，通过神经节细胞将光强信息转换为时空脉冲信号，实现低功耗。

受到生物视网膜的启发，研究人员提出了基于事件驱动方式的仿生视觉图像传感器，用于高速场景的拍摄。该类传感器多采用对数像素电路作为光强探测单元，因其动态响应范围宽，可随机读取。然而，对数电路在弱光环境下灵敏度低，几乎没有光响应，即仍然无法模仿视网膜弱光下的高灵敏度，除此之外，其输出受到 (Fixed Pattern Noise，FPN)的影响，降低了图像质量。

我们提出了一种兼容 CMOS 工艺的光敏二极管体偏置场效应晶体管器件(PD- body biased MOSFET，简称 PD-MOS)，其结构图和等效电路如图 1所示。

利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向衬底偏置效应实现集成光强探测及信号放大于一体的光电器件。该器件可解决对数电路在弱光下灵敏度低的问题，并且提出了一种明暗传感器的方案以降低噪声。设计成像测试方案并搭建静态图像采集测试系统，实现静态显示，通过 MTALAB 进行图像恢复从而实现动态图像显示功能。

图 1 (a) PD-MOS 器件结构及其 (b) 等效电路图

经过商用 180nm CMOS 工艺流程制备后的器件概貌如图 2 所示，图 (a) 为三种不同像素设计的芯片实物图，从上至下分别为环形结构、条形结构及对数像素电路，将其中的环形结构在显微镜下放大观察可看到图 (b) 所示的形貌，图 (c) 为4个像素的显微图。

图 2 (a) PD-MOS 成像阵列芯片的实物图，(b) 环形结构芯片在显微镜下的放大图以及 (c) 环形结构像素放大图

上位机实时显示效果如图3所示，可以明显看出两根头发相交。子图 (a) 为暗态时的 100 帧平均灰度图，子图 (b) 为暗态时的曲面图，子图 (c) (e) (g) (i) 为光态下的图，子图 (d) (f) (h) (j) 为光态下的图像数据减去暗态下图像数据的降噪图，可以发现在30nw/cm2 辐照度下已经出现头发的轮廓，当辐照度继续增加，头发的轮廓越来越清晰，当辐照度达到 3mw/cm2，仍然可以看到头发的轮廓。

图 3 阵列芯片采集的图像

不同于传统计算机视觉系统的图像采集方式，生物视觉系统的成像由视野场景中发生的事件触发，且生物视网膜具有宽动态响应范围、超低功耗以及异步传输等特点，这为仿生视觉系统的研究提供了全新的思路。随着物联网、自动驾驶以及安防等领域的快速发展，它们对高速动态图像传感器的需求也日益提升。近些年，针对这些需求，研究人员提出了一种用于采集高速动态信息的类视网膜相机，成为了一大热点研究方向。类视网膜相机的工作原理模拟了生物视网膜事件驱动型的采集方式及异步型的传输模式，为动态视觉成像提供了硬件基础。综上，该类传感器的研究具有十分重要的科研意义和深远的经济价值。

该成果创新性地基于二维半导体的硅基同质器件，首次提出了类脑功能的“传感-计算-存储一体化”神经形态芯片架构，实现了光电传感、放大运算、信息存储功能的一体化集成，为突破冯·诺依曼瓶颈和实现类脑智能提供了一种全新思路。

缪向水教授团队，长期从事相变存储器芯片、存算一体忆阻器芯片技术研究。2018年出版了国内第一本忆阻器专著《忆阻器导论》，2019年团队93项三维相变存储器芯片专利许可给芯片公司并合作开发产品，并与行业龙头企业合作建立了联合实验室，推动存储器芯片技术的成果转化以及未来引领技术的探索。曾荣获国家科技进步奖2项、湖北省技术发明一等奖1项。

本成果提出了一种基于工作流的结构化装配工艺设计和装配过程管控技术方案，以及基于数字孪生的复杂产品装配过程同步建模与仿真技术方案，可用于航天、航空、船舶、兵器等复杂产品装配车间的电子化数据采集与管理、运行状态的同步建模和实时监控、现场需求的快速响应与处理、完整准确的产品质量数据包输出以及物料的动态跟踪管理。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

本成果针对复杂产品装配车间存在的数据全面实时采集和管理困难、生产调度困难、装配现场需求响应不及时、完整准确的产品装配数据包的输出难以实现等问题，提出了一种基于工作流的结构化装配工艺设计和装配过程管控技术方案，以及基于数字孪生的复杂产品装配过程同步建模与仿真技术方案，可用于航天、航空、船舶、兵器等复杂产品装配车间的电子化数据采集与管理、运行状态的同步建模和实时监控、现场需求的快速响应与处理、完整准确的产品质量数据包输出以及物料的动态跟踪管理。

一、主要技术优势

    有效利用工作流和数字孪生技术，为复杂产品装配车间数字化和智能化管控提供新的方法，并取得良好的应用效果。

二、主要性能指标

   （一）支持多种装配数据的电子化采集、管理与质量数据包生成，包括完工数据、工时数据、质量数据、物料数据、多媒体数据、实测表格数据、工艺数据等，电子化的数据采集覆盖率可达90%以上；

   （二）支持装配车间运行状态多层次多维度的同步映射，包括车间布局、人员状态、环境状态、物料状态、产品工艺状态、设备状态等。根据实际应用场景，数字孪生模型覆盖率可达95%以上，虚实状态映射一致率达100%，时间延迟在3s以内。

本项成果将有限孔径Kirchhoff型偏移成像方法、高频电磁波绕射波分离方法以及基于高频电磁波偏移成像结果的属性分析方法融合与地质雷达探测系统中，以此来减少偏移成像噪声的影响以及不同构造相应特征的相互影响，同时增强有效信号的显示效果。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

高精度地质雷达探测系统主要针对地质雷达在探测精度上的提高展开研究。针对复杂的地质构造，地质雷达获取的探测图像往往也比较复杂，包含各种类型地质体的响应特征，这些响应混合在一起会对处理解释人员造成很大的困扰。本项成果将有限孔径Kirchhoff型偏移成像方法、高频电磁波绕射波分离方法以及基于高频电磁波偏移成像结果的属性分析方法融合与地质雷达探测系统中，以此来减少偏移成像噪声的影响以及不同构造相应特征的相互影响，同时增强有效信号的显示效果。
相对常规的地质雷达探测系统，本团队提出的“高精度地质雷达探测系统”拥有更高的偏移成像精度 有效信号显示能力以及对各类噪声的抗干扰能力，同时针对最常见的双曲线绕射特征，本系统给出了专门的分离方法，以此进一步减少各类信号的相互干扰并提高整套系统对目标体的识别能力。

面向并紧密结合实际工程需要和重大社会需求，发展了多个系列的柔性电子器件、电路模块、集成化系统及可视化软件界面。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

面向并紧密结合实际工程需要和重大社会需求，发展了多个系列的柔性电子器件、电路模块、集成化系统及可视化软件界面。包括:
(1)“基于RFID的柔性电路及系统”，研制的RFID柔性电路模块集成在消防人员的头盔上，发展了一款可穿戴RFID人员识别和搜救系统;
(2)“基于透明电路的超宽带无线定位智能眼镜”，创新性地将UWB无线定位技术和透明电路结合在一起，研制出了一款可进行实时无线探测定位的智能眼镜，实测无线定位距离300米以上，定位精度
10cm以内;
(3)“基于全柔性电路集成的智能口罩及无线实时呼吸监测系统实现”，研制了搭载多传感器芯片的柔性电路无线模块，并集成到口罩中实现对人呼吸健康的实时监测，并通过云平台和开发的手机端App进行发热、咳嗽、呼吸频率异常等症状的预警;
(4)“面向多载体的UWB超宽带单基站无线定位系统”，已在大型隧道工程现场进行了推广应用，用于地下空间施工车辆、人员的无线定位、监测和安全管控，具有易布置、远距离、高精度的突出特点。

智能光纤栅栏”采用物理阻拦和入侵探测技防一体化技术，具有威慑（降低作案欲望）、阻挡（制造入侵障碍）、报警（声光报警并可与其它安防系统联动）三重功能，可有效阻挡外部入侵者翻越栅栏，在起到吓阻作用的同时，又能实现实时在线监测。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

本成果研究的“智能光纤栅栏”，将金属或玻纤材质栅栏的“有形阻挡”优势和传感光纤微缆的“无源感知”优势集于一体，通过沿要地周界全程安装光纤栅栏，构建一种“有形”的可感知的智能防护网，形成一个封闭的安全防护区。“智能光纤栅栏”采用物理阻拦和入侵探测技防一体化技术，具有威慑（降低作案欲望）、阻挡（制造入侵障碍）、报警（声光报警并可与其它安防系统联动）三重功能，可有效阻挡外部入侵者翻越栅栏，在起到吓阻作用的同时，又能实现实时在线监测。体现了“阻拦与感知报警一体化”的周界防护理念。与红外对射、微波对射、脉冲电子围栏、张力围栏、雷达成像、泄露电缆等传统周界报警技术比较,光纤栅栏传感系统具有户外防区无源探测无需供电、传感探测信息丰富便于智能分析目标识别、全天候无阻挡在线监测无漏报等优点,在要地安全防控领域具有十分广阔的应用前景和重大的社会经济效益。

针对我国大豆各生育期的病虫草害发生规律，配合合作研发的防治地下和苗期害虫的48%噻虫嗪悬浮种衣剂、封闭除草的二甲戊灵微囊悬浮剂（农药登记证：PD20150752）等产品，集成了集成了“一拌（种）一封（闭）一喷（多防）”全程绿色防控技术模式。

一、项目分类

显著效益成果转化

二、技术分析

“精歌”是南京农业大学大豆病虫害防控研究团队在对我国大豆根腐病优势致病菌进行普查和系统研究的基础上，与南京高正农用化工有限公司合作研发并登记的62.5%精甲霜灵·咯菌腈悬浮种衣剂（农药登记证：PD20172755）。

针对我国大豆各生育期的病虫草害发生规律，配合合作研发的防治地下和苗期害虫的48%噻虫嗪悬浮种衣剂、封闭除草的二甲戊灵微囊悬浮剂（农药登记证：PD20150752）等产品，集成了集成了“一拌（种）一封（闭）一喷（多防）”全程绿色防控技术模式。播种过程中一次实现“拌”种后种肥同播和“封”闭除草等多个工序，防止根腐病所致苗缺苗弱；生长期以做好监测并适时开展药肥一“喷”多防，实现健体控害，防止根腐病等病虫所致植株早衰。

以投影光刻机、超精密光学系统、超稳定运动工件台以及激光干涉测量仪等为代表的超精密设备对其加工环境要求及其苛刻，对环境中的温度、压力、湿度、洁净度都必须加以超稳定的超稳定控制。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

以投影光刻机、超精密光学系统、超稳定运动工件台以及激光干涉测量仪等为代表的超精密设备对其加工环境要求及其苛刻，对环境中的温度、压力、湿度、洁净度都必须加以超稳定的超稳定控制。以光刻机为例：在光刻机工件台实际工作过程中，温度的空间不均匀性或者随时间漂移性都会严重影响光刻机的定位精度和套刻精度。具体表现有：工件台关键部件会由于空间温度的漂移而产生形变进而导致运动误差，而以激光干涉仪为代表的超稳定测量仪器的波长会受温度、压力影响，波长的漂移势必会造成测量结果的误差进而最终影响光刻精度。除此之外，空气中的污染颗粒和化学腐蚀物也均会对工件台的运动性能造成显著影响。无论对于精密加工装备还是测量设备来说，当精度达到纳米级时，由环境参数波动引起的误差因素就成为限制其精度的一大障碍，在这个时候很有必要引入一套环境控制系统来保证这些精密设备的苛刻工作环境需求。

脑胶质母细胞瘤是世界性的医学难题，存在迫切的临床需求，申请人发明的新药ACT001（即DMAMCL）能选择性杀灭癌症干细胞，并可穿过血脑屏障，在脑部中的浓度达到血液中的1.8倍，可在脑原位胶质母细胞瘤动物模型上抑制87%的肿瘤生长，并延长生存期172%。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

脑胶质母细胞瘤是世界性的医学难题，存在迫切的临床需求，申请人发明的新药ACT001（即DMAMCL）能选择性杀灭癌症干细胞，并可穿过血脑屏障，在脑部中的浓度达到血液中的1.8倍，可在脑原位胶质母细胞瘤动物模型上抑制87%的肿瘤生长，并延长生存期172%。其口服胶囊制剂已进入澳洲临床I期试验，没有观察到副作用，药代数据支持足够的安全性与疗效。因此，ACT001有望成为中国创造的“First-in-Class”胶质瘤孤儿药在海内外上市，为这一世界性的医学难题提供新的治疗手段。

创新点如下：

1.  ACT001是采用“双缓”策略的药物，口服后缓慢吸收，体内缓慢释放药物，推荐剂量下，无毒副作用。
2.  ACT001正在进行澳洲临床I期试验，目前已有多位患者服用，没有药物相关的毒副作用，PK数据优于临床前的动物试验。
3.  ACT001可从天然产物小白菊内酯制备而来，而小白菊内酯在西方传统草药小白菊中的含量很低（0.1%）。我国特有的中药山玉兰根皮中，小白菊内酯的含量高达9.6%，从而实现ACT001的大量生产。
4. ACT001是以癌症干细胞为靶点筛选和开发的药物，其在临床上的试用，将为探索靶向癌症干细胞的新药提供重要参考价值。

本成果首次创新性采用指甲上采集血糖拉曼信号，并利用双波长激发差分算法消除背景噪声，极大提升信号信噪比，实现个体病例一天血糖变化趋势监测。其中核心技术包括拉曼光谱差分算法和多重迭代反卷积算法进行血糖浓度预测，解决了利用光学方法实现无创监测血糖在低血糖浓度（4mmol/L）监测不准确的行业难题；

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

1、研发背景：

无创血糖动态检测技术一直是医学工程领域研究热点之一，也是具有挑战性的世界性难题，我国现有近1.4亿的糖尿病患者。而糖尿病作为一种慢性疾病，目前还没有效的治疗方式，血糖监测是其唯一的预防及治疗方式。

解决主要问题：

解决了常规拉曼无创血糖监测背景噪声影响大，监测准确度低等问题，首次创新性采用指甲上采集血糖拉曼信号，并利用双波长激发差分算法消除背景噪声，极大提升信号信噪比，实现个体病例一天血糖变化趋势监测。其中核心技术包括拉曼光谱差分算法和多重迭代反卷积算法进行血糖浓度预测，解决了利用光学方法实现无创监测血糖在低血糖浓度（4mmol/L）监测不准确的行业难题；

创新性：

1）方法创新：实验证明在指甲上可以有效测得拉曼信号，预测正确度达到85%（GB/T 27417-2017）以上，达到国际医疗标准；

2）算法创新：在差分算法中加入特殊约束算符对信号进行约束优化，有效的抑制了噪声信号并使较弱的拉曼峰信号增强近百倍。

3）外观设计创新：自主设计一款便携式、小型化（长×宽×高=15×4×10cm），符合人体工学的无创血糖仪，用户单手即可快速完成血糖监测；

技术先进性：

首次实现了 利用差分拉曼光谱技术在指甲处实现全天动态血糖监测。对比分析国内外所检文献，属于我们首次提出。

推广应用价值：

有望解决利用传统拉曼光谱技术诸多问题，将极大促进拉曼光谱技术在动态血糖监测领域的应用，加快相应无创血糖仪的推出和市场推广。

市场前景：

我国糖尿病患者近1.4亿，未来三年无创血糖仪的市场将达到180亿元，我们按1%市场占有率来看，销售规模将超亿元。

前期应用情况：

项目的技术开发完成，工程化样机开发完成，处于大样本病例数据采集测试中。

本成果可用于临床耐药性支原体、肺炎链球菌、嗜血流感杆菌等引起的重症肺炎，以及耐药性化脓链球菌等引起的软组织感染。本候选化合物的优势是双靶标，不仅仅抑制蛋白质合成，还抑制DNA复制过程，既提高了抗耐药菌活性，还大大减低了耐药性突变，提高临床使用寿命。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、技术分析

抗生素滥用，新型抗耐药菌抗生素缺乏，预计2050年因耐药菌感染死亡的人数将超过“头号杀手”癌症（死亡人数820万）的死亡人数。大环内酯抗生素是临床上很重要的一类抗生素。阿奇霉素等在治疗支原体肺炎和上下呼吸道细菌性感染疗效显著。但临床上耐多药细菌的普遍流行使得抗生素疗效降低乃至丧失。我国部分地区重症加强治疗病房（ICU）患者多重耐药菌（MDR）的感染率已达36.12%，且因感染而死亡患者占ICU总死亡患者50%以上。2016年全球统计显示下呼吸道感染是前五大死因之一，其中主要是社区获得性肺炎。我国抗生素制剂市场中，高端高效抗生素供应严重不足，低端仿制药品过剩，自主知识产权缺乏。

本成果可用于临床耐药性支原体、肺炎链球菌、嗜血流感杆菌等引起的重症肺炎，以及耐药性化脓链球菌等引起的软组织感染。本候选化合物的优势是双靶标，不仅仅抑制蛋白质合成，还抑制DNA复制过程，既提高了抗耐药菌活性，还大大减低了耐药性突变，提高临床使用寿命。该化合物结构不同于临床上国内外使用以及临床在研的各类大环内酯结构，具有较高的结构新颖性和独特的作用机制。

农药残留微生物降解菌剂是南京农业大学首创与开发的一种新型原位生物修复制剂，利用微生物多样性的特点，筛选农药残留高效降解菌株，研究菌株生物学和遗传学特性，开展安全评估，将高效降解菌株研发制成微生物菌剂，通过微生物产生的酶对环境中的农药残留进行降解。

一、项目分类

显著效益成果转化

二、技术分析

我国是农业大国，化学农药的使用是保证农作物高产的有效手段。化学农药喷施到农田后，仅小部分作用于靶标病虫草害，大部分农药残留在环境中，造成了农田与水体的污染，破坏了农业生态环境，影响了农产品安全。农药残留微生物降解菌剂是南京农业大学首创与开发的一种新型原位生物修复制剂，利用微生物多样性的特点，筛选农药残留高效降解菌株，研究菌株生物学和遗传学特性，开展安全评估，将高效降解菌株研发制成微生物菌剂，通过微生物产生的酶对环境中的农药残留进行降解。农药残留微生物降解技术可高效、快速降解农田土壤与植株表面的农药残留，改良土壤性状，促进作物生长，保障农产品安全。

该成果针对我国包膜肥产业中膜材难降解、控释技术缺乏、养分供需不同步、规模化生产效率低、综合成本高等问题，进行了20年的联合攻关，取得重大突破。

一、项目分类

重大科学前沿创新

二、成果简介

该成果针对我国包膜肥产业中膜材难降解、控释技术缺乏、养分供需不同步、规模化生产效率低、综合成本高等问题，进行了20年的联合攻关，取得三方面重大突破：

一、创制植物源油脂包膜材料，创建致孔和复式包膜控释技术，实现了膜材可降解、养分释放主动调控。探明蓖麻油和大豆油兼具成膜防水和降解性能，采用接枝共聚，创制植物源油脂(简称植物油)包膜材料，具无毒、可降解、控制释放等优点。发现淀粉、碳酸镁等与植物油具有共混聚合的特性，以其为致孔剂，发明了有机、无机致孔控释技术，通过致孔剂的用量有效调控养分释放量。

二、创建表面修饰、膜材增韧和无溶剂包膜工艺，自动化和连续化包膜设备，实现包膜智能化、连续化、高效化、无害化 ，降低了综合成本。创建表面修饰、膜材增韧工艺，使肥料表面光滑，包膜完整，膜材用量减少。创建无溶剂表面反应包膜工艺，解决同类用溶剂制备预聚体，溶剂挥发污染环境的问题。集成表面修饰、复式包膜和致孔控释新技术，优化现有工艺，提高流化床包膜效率。

三、创建同步营养技术，研发玉米、香蕉等同步营养配方肥， 建立针对靶标-同步营养-作物专用的有效推广模式， 实现了节本增效和大面积应用。创建供应氮磷钾种类、比例、数量、时期、模式与作物需求吻合的同步营养技术，有效解决了包膜肥、常规化肥供需不同步的问题。根据玉米、香蕉需肥规律、土壤肥力等，研制专用同步营养肥，建立针对靶标-同步营养-作物专用的有效推广模式在全国大面积应用。

该成果技术被9个企业转化，转化率居同类全国第一，技术产品获得我国第一个包膜肥正式产品登记证，玉米、香蕉等同步营养肥作为农业部主推产品在全国销售，包膜肥远销国外市场，引领了包膜肥产业发展。

该成果荣获2019年度国家科技进步奖二等奖。

本项目以甘蔗植物水与蔗糖为目标物质，开发了多级膜并行联产甘蔗植物水与蔗糖的技术，创建了“水-糖”联产的甘蔗加工新模式，不仅实现甘蔗食糖绿色加工，更重要的是率先实现了甘蔗植物水商品化利用。

一、项目分类

促成重大科技创新突破的关键性、标志性事件或人物

二、成果简介

本项目以甘蔗植物水与蔗糖为目标物质，开发了多级膜并行联产甘蔗植物水与蔗糖的技术，创建了“水-糖”联产的甘蔗加工新模式，不仅实现甘蔗食糖绿色加工，更重要的是率先实现了甘蔗植物水商品化利用，改变世界上甘蔗制糖只以蔗糖为目标物质、甘蔗植物水只能作为废水排放的现状，引领世界甘蔗糖业绿色低碳发展和升级转型，为我国制糖产业创造直接产值超过百亿元的经济增长点，从根本上改变我国甘蔗产业长期亏损或微利发展局面，显著推动甘蔗糖业可持续发展，确保我国国家战略物质食糖的供给安全。此外，甘蔗汁“零”添加生产工艺，也为甘蔗汁多元高值化产品与大健康产品的生产，如甘蔗啤酒、甘蔗保健醋、生态功能糖等创造可能，促进甘蔗糖业产业链拓展和延伸，显著提升产业市场竞争力。

技术为广西大学独家拥有，目前已获2件发明专利保护（一种多级膜并行生产甘蔗浓缩汁及甘蔗饮用水的方法，ZL201510205328.1；一种多级膜并行生产甘蔗浓缩汁及甘蔗饮用水的装置，ZL201510206613.5）。同时在本技术的前后端生产环节或产品，如甘蔗（浓缩）汁高值化利用、功能糖生产等还获得14件专利技术保护，已形成有效技术壁垒。

基于卫星定位的农业机械自动导航作业技术的系统。

一、项目分类

重大科学前沿创新

二、成果简介

农业机械自动导航作业技术是智能农机装备的核心技术，可显著提高劳动生产率、资源利用率和土地产出率。项目团队从2004年起，在国内率先开展了基于卫星定位的农业机械自动导航作业技术的系统研究，突破了十项关键技术，取得了三大创新成果：1．突破了复杂农田环境下农机自动导航作业高精度定位和姿态检测技术；2．创新提出全区域覆盖作业路径规划方法、路径跟踪复合控制算法、自动避障和主从导航控制技术，提高了农机导航精度、作业质量和作业效率；3．创制了具有自主知识产权的农机自动导航作业线控装置和农机北斗自动导航产品。

在新疆等十省区累计推广农机自动导航作业产品2679套，已获授权发明专利17件，制定技术标准1件，发表学术论文46篇（SCI/EI 33篇）。培养博士9人和硕士17人，博士后2人，其中1人获2008年全国优秀博士学位论文奖。项目成果总体达到了国际先进水平，其中水田自动导航作业和主从导航作业居国际领先水平，打破了国外技术垄断，保障了我国农机导航装备的自主安全可控，引领了我国农机导航技术的创新发展，为我国智慧农业提供了重要支撑。

该成果荣获2020年度国家科技进步奖二等奖。

本成果针对大豆种植的增产增效，通过优化组合设计与后代基因型选择的方法，开展了高产和优质大豆新品种的选育，培育出高产与优质兼备的大豆新品种

一、项目分类

显著效益成果转化

二、技术分析

南农47蛋白质含量44.4%，接近高蛋白（45.0%）标准，在黄淮海南片种植，亩产高达337.34公斤；南农66亩产205.51公斤，具有耐高温的特点；南农69油脂含量22.2%，超过高油标准；南农43异黄酮含量高达5980 μg/g，具有较高的保健价值。

大豆是我国重要的粮食作物和油料作物，产量和品质是影响大豆经济价值的重要因素。本成果针对大豆种植的增产增效，通过优化组合设计与后代基因型选择的方法，开展了高产和优质大豆新品种的选育，培育出高产与优质兼备的大豆新品种南农47、南农69和南农43，高产抗逆大豆新品种南农66和南农64；其中南农47通过国家审定，南农66通过湖北省审定，其他品种通过江苏省审定。部分品种已完成成果转化，转化金额300余万元。

为从根本上治理杨、柳飞絮污染，克服杨树和柳树产业发展的瓶颈问题提供了创新解决方案。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

（1）阐明了杨树和柳树的遗传分化机制，建立了杨柳科植物大遗传系统研究平台，创建了木本植物遗传研究的新模式体系。本项目首次在基因组水平明确了杨属和柳属两个姊妹属的进化关系，比较基因组学结果表明：杨柳科植物的共同祖先经过二倍化形成了杨树，杨树的两条染色体发生了断裂与重新融合，染色体重新融合的结果导致柳树的产生。以前杨树和柳树是作为独立的体系进行遗传研究的，由于两者基因组有高度的相似性，本项目建立了将两者作为一个大遗传系统进行研究的分子平台。

（2）阐明了杨树和柳树的性别决定系统以及杨柳科植物性染色体演化的分子机制。发现杨树性别决定基因定位在19 号染色体近端粒区域，为XY 性别决定系统；而柳树性别决定基因均定位在15 号染色体的着丝粒附近，为ZW 性别决定系统。杨柳科植物虽然起源于同一个古四倍体祖先，但这两个姊妹属的性染色体分别由两条不同的常染色体进化而来，并且常染色体向性染色体的转变发生在杨树和柳树物种分化之后，性染色体在这两个姊妹属中独立起源和进化，分别演化形成XY 和ZW 两种完全不同的性别决定系统。

（3）发现了飞絮发生发育过程，揭示了杨树性别决定基因及其作用机制。发现美洲黑杨性别决定区的2 个Y染色体特有的基因FERR-R 和MSL。FERR-R 基因具有抑制雌蕊发育的功能，该基因是由一个在雌花发育早期特异表达的促雌基因（FERR）复制产生。杨树雄株中，FERR-R 基因通过产生small RNA 对FERR 基因的启动子进行甲基化，同时降解FERR 基因的转录产物，在杨树雄株中关闭了FERR 基因的表达，从而导致雄株中雌蕊不发育；而雌株中没有FERR-R 基因，FERR 基因表达不受抑制，雌蕊可以正常发育。MSL 基因转录产生长片段非编码RNA，具有促进雄蕊发育的功能。杨树雄株由于存在MmS 促雄基因，所以雄花原基发育，但雌株中没有MmS 促雄基因，所以雄花原基不发育。

（4）建立了杨树和柳树的性别早期鉴定和标记辅助选择育种技术体系。选育雄株品种在生产上进行推广，可以有效的解决杨、柳飞絮问题，因此苗木性别的早期鉴定至关重要。然而苗木性别的早期鉴定一直存在可靠性低、误检率高等问题。本项目利用杨树Y 染色体特异序列和柳树W 染色体特异序列开发了用于杨、柳性别鉴定的特异分子标记，分别在美洲黑杨、山杨和簸箕柳苗木性别的早期鉴定工作中实现100%准确率。杨、柳性别早期鉴定技术在“国家林草局南方林木种子检验中心”开展的杨、柳种苗抽检工作中得到应用。

本项目取得的原始创新性研究成果，不仅使我国在相关研究领域处于国际领跑地位。通过解决技术瓶颈背后的核心科学问题，促使基础研究成果走向应用，为从根本上治理杨、柳飞絮污染，克服杨树和柳树产业发展的瓶颈问题提供了创新解决方案，为通过科技创新服务生态文明和美丽中国建设提供了典型案例，将带来巨大的经济效益、社会效益和生态效益。

利用Cas12i和Cas12j在水稻、玉米、大豆、拟南芥和猪等农业生物中验证了基因编辑的靶向剪切活性，达到产业应用的基本要求，为我国基因编辑产业化安全提供了重要保障。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

基因编辑技术的核心是底盘核酸酶（Cas9、Cas12a、Cas12b），核酸酶的原始核心专利被美国等少数国家所垄断。这些底盘核酸酶的多个核心专利已经在包括中国在内的许多国家获得授权。因此，我国农业生物基因编辑技术在产业化方面有受制于人的风险，必须研发出具有我国自主知识产权的核酸酶，打破国际专利垄断。中国农业大学国家玉米改良中心积极开展具有自主知识产权的新型底盘核酸酶发掘。2017年以来，研发团队从微生物宏基因组中发掘了一系列核酸酶，申报了14项国家发明专利。其中，Cas12i（专利号ZL201980014560.3）和Cas12j（专利号ZL 201980014005.0）两个基因编辑核酸酶已于2021年获得中国及中国香港地区的发明专利授权，并向美国、日本、欧盟等14个国家或地区提交专利申请。已经利用Cas12i和Cas12j在水稻、玉米、大豆、拟南芥和猪等农业生物中验证了基因编辑的靶向剪切活性，达到产业应用的基本要求，为我国基因编辑产业化安全提供了重要保障。目前，两个专利已经以排他性的方式许可给山东舜丰生物科技有限公司。

发明耦合精馏的重排反应工艺，打通两大香料产业链。通过耦合反应精馏技术，即时转移易聚合反应产物，提高反应收率。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

芳樟醇与柠檬醛是典型的大宗香料，在日化和食品领域应用广泛。这两类大宗香料基本上由化学合成得到，由于合成路线长，产品质量容易波动；重要中间体合成难度大，生产成本不易控制；关键反应选择性差，香气品质难以调控。因此，质量稳定、成本低廉和香气品质好是这两类香料的核心要求。针对以上现状，近20年来我国先后有许多企业前仆后继、不断努力参与竞争。

浙江大学和新和成历经10余年的研发，实现核心技术的突破，创立高效生产芳樟醇和柠檬醛系列香料的技术路线。（1）首创自活化超临界反应技术，大规模稳定生产柠檬醛。基于超临界反应热力学和动力学理论研究，首次利用超临界条件实现底物的自活化，由异丁烯和甲醛衍生物稳定生产重要中间体异戊烯醇，反应时间由传统工艺的16小时缩短至3分钟，进而通过高压管道反应技术实现连续生产，保证产品质量稳定。（2）发明耦合精馏的重排反应工艺，打通两大香料产业链。通过耦合反应精馏技术，即时转移易聚合反应产物，提高反应收率。共用炔醇中间体，以全新路线打通芳樟醇与柠檬醛的产业链，与国际同类技术相比，芳樟醇与柠檬醛的生产成本分别下降16.8%和13.4%。（3）突破选择性氢化的调控技术，实现香气品质的稳定可控。基于香料结构与香气属性关系的认识，开发针对性的氢化催化剂，精准调控反应选择性，抑制敏感杂质的形成，使得项目生产的芳樟醇纯度高于国际同类产品0.5%，杂质数量减少50%，香气品质显著提升。

基于上述技术的集成创新，新和成公司实现了芳樟醇与柠檬醛系列16种香料的工业生产，其中芳樟醇系列香料销量约占全球1/3，位居世界第一位，柠檬醛系列销量位居世界第二位，实现了我国芳樟醇与柠檬醛系列香料从依赖进口到主导国际市场的根本转变。

国际领先的系列化微界面强化反应技术平台

一、项目分类

重大科学前沿创新、关键核心技术突破、显著效益成果转化

二、成果简介

南京大学化学化工学院张志炳教授团队历时20年以大型反应器中微纳尺度界面上的分子传递为研究对象，创造性地研发出国际领先的系列化微界面强化反应技术平台，解决了炼油、石化、新材料、精细化工、生化制药和环境治理等化学制造领域普遍存在的“四高一低”（高压高危、高能耗物耗、高排放高污染、高投资、低效益）问题，不仅可使现有存量的化学制造装置大幅节能降耗、提高安全环保性能，同时可重塑传统的化学工艺流程和关键装备结构，突破国际跨国公司的知识产权围堵。对于助力我国化学制造业转型升级和绿色低碳发展，具有革命性重塑意义。

已申请700余项知识产权，其中国际PCT 120项。该成果已荣获省部级技术发明一等奖和基础研究成果一等奖，被两院院士评价为“具有原创性、重大突破、处于国际领先水平”。已在石化、新材料等多领域应用，产生经济效益20多亿元。

一、项目分类

显著效益成果转化

二、成果简介

由于在自清洁、抗凝冰、抗生物污染和防腐蚀等方面的巨大应用前景，超疏水性已经成为涂料功能化的一个重要发展方向。然而在现有的超疏水涂层制备方法中，或多或少存在着制备条件复杂，制备成本昂贵，难以大规模生产等问题。聚合物/无机材料复合法由于具有可以大规模生产和涂覆、原料廉价等优点，逐渐获得广泛关注。而随着对环保的要求越来越高，涂料水性化也成为涂料工业未来发展的新趋势。因此以水性乳液为基础，通过简单的一步法制备超疏水涂层具有重要的实际意义和应用价值。本项目以水性乳液、无机纳米粒子等，制备分散均匀分散液。通过喷涂、旋涂等方法可将涂料涂布于多种基底上，干燥后即可得到超疏水涂层。该涂层静态水接触角大于150度，滚动角在7度以下。

本项目申请专利：一种基于水性乳液的超疏水涂料及制备方法，CN201610840319.4

本工作的优点： 

（1）本工作以水性乳液为主要原料，所用的稀释、分散剂为乙醇，避免了VOC溶剂的使用，使得所述超疏水涂料具有环境友好性。 

（2）通过水性乳液、无机纳米粒子等的简单复合制备超疏水涂料，步骤简单，易于控制，利于大规模的工业化生产。

环氧化合物与脂肪醇开环反应关键技术 开发了活性高选择性好的高氯酸盐固体酸类新型环氧化合物开环反应催化剂体系、连续管式反应器及绿色反应工艺等关键技术，通过催化剂、反应器和原料配比来调控反应选择性，根据市场变化自如调节主副产品比，建立3套万吨级连续管道式二元醇单烷基醚生产装置，实现装置通用化、产品系列化、主副产品综合利用。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

项目属化学工程精细化学品领域。项目原料环氧化合物主要为环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)和环氧氯丙烷(ECH)，进行开环加成、直接酯化或闭环反应，制得一系列环氧精细衍生化学品，主导产品包括二元醇单烷基醚、二元醇醚羧酸酯和脂肪族缩水甘油醚等醇醚酯类高级溶剂与环氧树脂活性稀释剂，用途广泛。因原料危险性大、技术含量高、产品品种和品质要求多，高端产品长期依赖进口。通过对其生产关键技术长达20余年的协同创新研究，取得如下自主创新成果：

1、环氧化合物与脂肪醇开环反应关键技术 开发了活性高选择性好的高氯酸盐固体酸类新型环氧化合物开环反应催化剂体系、连续管式反应器及绿色反应工艺等关键技术，通过催化剂、反应器和原料配比来调控反应选择性，根据市场变化自如调节主副产品比，建立3套万吨级连续管道式二元醇单烷基醚生产装置，实现装置通用化、产品系列化、主副产品综合利用。

2、二元醇醚羧酸酯直接酯化法绿色生产新工艺技术 开发了苯并噻唑类离子液体、Ni-Al/离子交换树脂等酯化酸催化剂体系，低毒酯类共沸脱水剂体系，连续固定床预反应串反应精馏酯化工艺。预反应系统提高了反应精馏主反应的效率；催化剂可回收、循环使用，解决了常规中和带来的操作与污染问题；酯类脱水剂低毒、高效、环境友好；GMP自动化无尘包装，产品质量指标达国际电子级要求；建立4套万吨级生产装置，实现清洁生产。

3、氯醇醚高浓度碱闭环制备脂肪族缩水甘油醚清洁生产工艺关键技术 开发了季铵盐型缩水甘油醚阳离子相转移催化剂，催化高浓度NaOH闭环反应，副产固体盐多，并消除了夹带产品问题，通过饱和盐水萃取可低成本精制固体盐；用饱和盐水热泵蒸发析盐，解决高浓度盐水污染问题；建立单、双、多缩水甘油醚等3套万吨级通用型生产装置，产品质量达国际先进水平；生物基、低氯、水溶及高品质产品填补国内空白，建成全球产能最大、品种齐全的脂肪族缩水甘油醚生产基地。

4、副产物的综合利用技术 开发了开环反应副产物的资源化利用技术。二元醇醚副产残液与碱、卤代烷进行williamson醚化反应，制得多乙二醇双醚；丙二醇醚副产残液通过中和、脱色等精制得多丙二醇单醚，用作脱硫脱碳溶剂或制动液原料。

5、废弃物的资源化利用技术 系统开发了脂肪族缩水甘油醚废弃物资源化利用技术。固体盐精制得工业盐，用作水泥磨料、制砖防冻剂等；盐水蒸发析盐过程中回收多羟基有机物制备环氧树脂增韧聚酯；减压精馏前馏分精制处理出原料和产品；精馏残液通过环氧基改性后可实现废弃物的综合利用；这些技术开发，解决了废弃物出路问题，实现了清洁生产。

本技术针对钢厂烧结灰铁含金、银等有价金属，制定全新的烧结灰有价金属回收与综合利用解决方案，开发了全新的烧结灰有价金属高效分离、富集回收与综合利用关键技术，实现金、银、铅、铁等有价金属的有效分离、回收与再利用。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

稀散金属高效分离与回收：稀散金属锗（Germanium，Ge）是一种重要的战略资源，应用领域主要包括红外光学、半导体电子、光纤通信、航天、太阳能、PET催化剂、生物医药等。日益增长的光纤固废（废光纤丝、光纤预制棒、粉尘等）是伴随光纤光缆行业快速发展而形成的环境问题，发展光纤固废含锗二次资源的回收与综合利用，是典型的“循环经济”，既可提升我国含锗废料资源化综合利用的工艺技术水平和能力，亦可促进光纤光缆行业的可持续发展。

贵金属分离、富集与回收：本技术针对钢厂烧结灰铁含金、银等有价金属，制定全新的烧结灰有价金属回收与综合利用解决方案，开发了全新的烧结灰有价金属高效分离、富集回收与综合利用关键技术，实现金、银、铅、铁等有价金属的有效分离、回收与再利用。

新型高熵合金催化剂可以直接代替原有的贵金属催化体系，大大减少催化剂价格及成本，可广泛应用于传统化工催化及新能源电催化领域。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

90%的化工品生产需要高性能催化剂，清洁能源汽车及燃料电池的商业化也离不开高性能催化剂。然而，现有商用催化剂一般为贵金属（价格昂贵）或简单合金（性能及稳定性差），无法实现高效、节能、环保的催化过程及清洁能源利用。

新型高熵合金催化剂可以直接代替原有的贵金属催化体系，大大减少催化剂价格及成本，可广泛应用于传统化工催化及新能源电催化领域。

以化工催化中氨气氧化制硝酸为例，工业界使用贵金属PtPdRh催化剂网格，价格高昂，并且反应温度为900℃。使用纳米分散的高熵合金催化剂（PtPdRhCoCe）,整体贵金属用量减小90%以上，且反应温度降低200℃，可同时实现性能优异及高度稳定。

因此，通过针对不同反应进行高熵合金催化剂的开发，有望代替贵金属催化剂，大大提升反应活性及能源效率及产品产出率等。