通过对建筑物窗体的研究，自主研发出一种能够智能控制调节温度的VO2智能控温薄膜及其镀膜玻璃，是一种可以响应温度改变自身结构和光学性能的材料，可以使得窗体对太阳光辐射的反射率和透射率随外界温度的改变而发生变化，在可见光保持一定透过率（>50%）的前提下，使得夏天进入房间的太阳辐射少，冬天进入房间的太阳辐射多，从而保证房间舒适度的同时降低室内制冷采暖能耗。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 宋炳坷 材料/微电子学与固体电子学 2016/2019 赵起 材料/微电子学与固体电子学 2016、2018 刘帅 管理/企业管理 2016/2019 徐志龙 材料/材料学 2017/2020 王子璇 材料/集成电路工程 2017/2020 肖智戈 管理/管理科学与工程 2017/2020 范炜 材料/材料学 2017/2020 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 高彦峰 材料/材料学 研究员 材料学 四、项目简介 通过对建筑物窗体的研究，自主研发出一种能够智能控制调节温度的VO2智能控温薄膜及其镀膜玻璃，是一种可以响应温度改变自身结构和光学性能的材料，可以使得窗体对太阳光辐射的反射率和透射率随外界温度的改变而发生变化，在可见光保持一定透过率（>50%）的前提下，使得夏天进入房间的太阳辐射少，冬天进入房间的太阳辐射多，从而保证房间舒适度的同时降低室内制冷采暖能耗。该产品设计着眼于当前最先进的技术，立足于建筑节能材料研究前沿，以本团队关键技术作为支撑，目前团队制备的VO2基智能窗相关技术指标均处于世界领先地位。由于产品绿色友好，环保节能，适用于温带和热带绝大部分地区的建筑建造以及城市基础建筑节能改造，因此具有可观的应用前景和积极的社会意义。

铝及其合金是工程应用最广泛的结构材料之一。传统的铝合金零件通过铸造、锻造和粉末冶金等方法制造，与这些传统制造过程相关的工具设备增加了制造成本和交付周期。3D打印技术由于为制造设计提供了丰富的自由度而广泛应用于工程零件的制造。现有3D打印技术中，选择性激光熔化（SLM）是发展最为广泛的方法之一。但是SLM工艺中的冶金缺陷如许多裂纹、球化和气孔导致只有有限数量的金属适合该种工艺，且具备满足要求的密度、微观结构和强度。 中南大学粉末冶金研究院李瑞迪研究员和新西兰奥克兰大学、中车工业研究院有限公司等单位合作通过对合金元素进行调控和热处理工艺的探索，发展了一种适用于SLM制备工艺，具有良好抗裂性和高强度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相关论文以题为“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金属材料顶级期刊《Acta Materialia》在线发表。 在该项工作中，研究人员设计了一系列Al-Mg（-Si）-Sc-Zr合金，并用雾化合金粉末进行3D打印制备。在没有Si元素的情况下，Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr（x=1.5,3.0,6.0wt.%）合金在制备过程中均易发生热裂纹，平均裂纹密度随Mg含量的增加而增大。发现在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能够有效地抑制SLM过程中的热裂纹，同时细化制备合金的微结构，从而提高打印试样的力学性能。 图1：不同成分的打印样品晶粒尺寸和形貌EBSD分析结果：（a）1.5 wt%Mg，合金1；（b）3.0 wt%Mg，合金2；（c）6.0 wt%Mg，合金3；（d）6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si，合金4。晶体学取向用倒极图（IPF）表示。 图2：Mg和Si元素对试样断裂行为的影响。（a）不同合金成分（合金1，合金2，合金3，合金4）的拉应力应变曲线。（b-e）合金1（b）、合金2（c）、合金3（d）、合金4（e）的断口SEM图像。 通过对合金成分的进一步微调，研究人员设计了一种新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。这种新合金具有明显的细化微观组织，由亚微米胞体和胞体中存在的共晶Al3（Sc，Zr）纳米粒子（2-15nm）和粒间Al-Mg2Si共晶（Mg2Si直径10-100nm）组成。打印试样中形成了高密度的层错和独特的9R相。试样的拉伸强度和延伸率分别达到497MPa和11%。经过时效处理后，试样的拉伸强度达到550MPa，塑性在8%～17%之间。除了固溶强化、晶界强化和纳米颗粒强化外，高密度层错也有助于强化。 图3：不同组分（a1-4）合金#4；（b1-4）合金#5的SLM打印样品的细晶区TEM图像：（a1-2）合金4的胞状结构；（a3-4）合金的柱状结构；（b1-5）合金（b2）的胞状结构是（b1）的暗场图像；（b3-4）合金的柱状组织#5；图（a2），（a4），（b2）和（b4）显示了晶间共晶组织；（b5）是SLM-printed Alloy#5细胞的干HAADF图像和主要元素（Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr）的相应EDX图谱。 图4：（a）SLM打印合金#5时效前后的拉伸应力应变曲线。曲线“#5”表示打印合金#5；曲线“#5-HT1”表示360℃时效8h的合金#5；曲线“#5-HT2”表示300℃时效8h的合金#5。（b）在合金#5-HT2断裂处拉伸试样的透射电镜显示具有高密度位错和SFs的变形组织。（c）沿[001]方向的变形亚晶中滑移带和滑移方向的HRTEM图像。（d）在（-100）面上用（c）图中标记区域的傅里叶逆变换图像显示出高密度位错。 这项研究成果通过在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精细打印微观组织，获得了无裂纹的打印合金成分。随后通过热处理时效工艺引入高密度层错并细化晶粒，开发出了一种具有低热裂敏感性和高强度的新型铝镁合金。这项工作提供了一种解决和消除SLM工艺中的冶金缺陷的铝镁合金成分设计方法和热处理工艺，推动了SLM制造技术的工程应用。

成果与项目的背景及主要用途： 大型工程活动的安全关系着人类生命安全和社会经济活动，桥梁、隧道、建筑物的结构失稳、崩塌、火灾等事故应做到及早预测与警报。光纤传感系统作为智能结构的神经网络，可为人们获知结构内部工作状态信息提供有力工具，用来测量混凝土结构变形及内部应力，检测大型结构、桥梁健康状况等。天津大学科技成果选编 技术创新： 光纤传感器：新型的光纤温度、应变传感器具有高灵敏性、高精度以及体积小的特点，便于做分布式安装，达到多点化、实时化的精准测量。光纤解调系统：研发了一系列新型的光纤光栅温度、应变传感在线监测仪。基于 DSP 技术，可实现波长解调速度 200KHZ、智能分析、智能判断和实时传输。特别适合多通道多传感器以及多传感器有同步要求的监测设备。研制了低熔点玻璃焊接封装的渗压计，极大降低了温度和湿度对压力测量的影响。 技术水平及专利与获奖情况： 专利：“光纤 Bragg 光栅传感解调装置及解调方法” 200510014877.7 应用前景分析及效益预测： 光纤传感器进入结构监测领域具有重要意义。光纤传感器的轻巧性、耐用性和长期稳定性，使其能够方便的应用于建筑钢结构和混凝土等各种建筑材料的内部应力、应变检测。已与中国计量科学研究院、国家防爆电气产品质量监督检验中心等多家机构合作，成功在石油、电力、桥梁、隧道等多个领域，实现 400多个项目的应用。 应用领域：石化系统、电力系统、隧道监测、桥梁监测、大型结构监测等 合作方式：合作开发

用于材料动态性能实验的气动子弹发射缸，属材料性能测试技术领域。其目的是提供一种结构简单、稳定可靠、运行效率高和实验成本低的用于材料动态性能实验的气动子弹发射缸。其技术要点是：发射缸由中间透盖(6)分隔为两个发射气腔室(14)，中间透盖分隔的端面为圆盘状，其上开设有由球阀控制的透孔，中间设有气管；左端盖(2)与中间透盖的气管端之间安装有空心阀杆(5)，阀杆一端与中间透盖的气管端相邻；另一端内安装有塞块(51)，并置于固定在左端盖上的后端盖(1)内开设的控制气腔室(11)内；发射气腔室开设有气体注入孔(12)；中间透盖的气管另一端置于右端盖(7)内开设的圆孔内，并与固定在右端盖上的法兰(8)上的气管抵接；弹管(9)螺纹连接在法兰的气管内。

成果与项目的背景及主要用途： 流场板（双极板）是质子交换膜燃料电池中的重要部件。目前，质子交换膜燃料电池广泛采用的流场板（双极板）主要有机加工硬质石墨板、机加工金属板和注塑碳-塑复合材料双极板三种类型。这三类流场板各有显著的优点，但是各自的缺点也较突出。为实现燃料电池商品化，需要更低成本和更适应批量化生产的流场板。为此，我们开发了基于天然鳞片石墨材料和模压成型工艺的复合石墨流场板技术。经过努力研究，现在形成的技术可以大幅度降低流场板的材料成本和加工成本，实现高生产率，同时使导电率（>10S/cm）、氢气透过系数（<1×10-4 cm3 /s.cm2）、热传导系数（>20W/m.K）以及抗压强度（>10MPa）等指标均满足双极板材料性能的要求。复合石墨流场板的主要用途是作为质子交换膜燃料电池的双极板。 技术原理与工艺流程简介： 技术原理： 复合石墨流场板主要由天然鳞片石墨和聚合物组成。天然鳞片石墨具有良好的导电和导热性能，且化学稳定性好，耐腐蚀，从而保证复合流场板具有良好的导电及导热性能。聚合物的添加可以提高复合流场板的强度，并且使复合板阻气性能得到改善，以实现双极板分隔氧化剂和还原剂的功能和满足燃料电池堆对双极板机械性能的要求。 工艺流程：配料→装料→升温→模压→降温→脱模→成品 技术水平及专利与获奖情况： 目前已开发和制备出工作面积为 100mm×100mm 的流场板。并可根据需要加工具有不同尺寸和流场形式的流场板。 应用前景分析及效益预测： 随着能源的消耗持续增长，能源短缺问题日益凸现。燃料电池的发展必然受到越来越广泛的重视。质子交换膜燃料电池是目前应用前景最广且发展最快的一类燃料电池。随着质子交换膜燃料电池的发展和普遍应用，复合石墨流场板因价格低和适应批量生产的优势显示出巨大的市场潜力和经济竞争力。 应用领域：质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池及其它电化学反应器。 合作方式及条件：面议

本发明涉及双膦酸盐类药物的离子色谱分离分析方法，特别涉及等度分离积分脉冲安培检测分析的双膦酸盐类药物的离子色谱分离积分脉冲安培检测分析方法，包括实际样品处理、基线测绘、进样和离子交换、洗脱、电化学检测分析步骤；本发明对双膦酸盐药物能进行良好的分离分析，保留时间、峰高、峰面积的相对标准偏差均小于2.0％，工艺流程大为简化，本方法还可用于血液样品中的双膦酸盐药物含量的检测。

软磁复合材料的共性技术研发难题，有关软磁复合材料及应用领域的人才

李源和合作者所关注的材料是Cu3TeO6，在这个材料中，每个原胞内有12个具有磁性的Cu2+离子。在61K以下，Cu3TeO6成为反铁磁体，原胞中6个Cu2+离子磁矩方向大致平行，而另外6个Cu2+离子与它们反向。利用线性自旋波理论，李源和合作者发现，Cu3TeO6中的自旋波具有线性的能带交叠，而进一步的分析表明这种能带交叠具有拓扑性质：具有纯数形式的拓扑电荷，它们不依赖于模型的细节，而只和体系的对称性有关。李源和合作者证明了，只要材料中具有PT对称性（时间反演和空间反演），那么，自旋波的线性能带交叠总是存在。如果同时也存在整体的自旋旋转对称性U(1)，这种拓扑能带交叠具有狄拉克点的形式（图1a），而将U(1)对称性移除，则狄拉克点将拓展为结线（图1b）。狄拉克点和结线都是在特定材料新预言的拓扑能带交叠类型。Cu3TeO6具有很高的晶体对称性（第206号空间群，图1c）,由此保证了在U(1)对称性存在的前提下，布里渊区P点位置的自旋波总是狄拉克点。图1：（a）基于J1-J2模型的自旋波色散（b）布里渊区以及布里渊区中的狄拉克点，同时展示了U(1)对称性移除后狄拉克点演化为结线的过程（c）材料中Cu2+离子J1-J2交换网络。 为了在实验上研究上述自旋波的拓扑能带，李源和合作者又对Cu3TeO6晶体阵列样品进行了非弹性中子散射实验。在实验中，李源和合作者观测到了四维空间中清晰的自旋波信号。为了将实验结果和理论计算进行对照，李源和合作者在模拟材料中磁交换作用方面做了大量工作，他们认为：Cu2+离子之间最主要的磁交换作用是最近邻和第九近邻的交换作用，前者由于距离最近，后者由于离子之间相对笔直的交换路径。从图2a和b可以看到实验和计算结果符合得相当好：数据不仅表明在布里渊区的P点存在狄拉克锥型的色散（图2c），而且散射信号的强度与计算也几乎是一致的（图2d和e）。散射信号的强度反映了动力学结构因子S(Q,w)，其中包含了自旋波波函数的重要信息，所以实验和理论的一致性可以认为是材料中自旋波拓扑属性的直接验证。图2：（a和b）沿着图1（b）高对称路径的实验和计算的自旋波信号强度图，布里渊区中心是(1, 1, 2)（c）布里渊区P点的狄拉克锥型色散（d和e）a和b虚线框中自旋波的细节，虚线包络表明了P点的狄拉克锥型色散。

本发明公开了一种基于磁致伸缩导波的检测传感器，包括：中 空壳体，其中心同轴套接有贯穿该中空壳体两端的导杆；环形磁铁， 其内置于壳体中并同轴套装在导杆上，其通过磁铁定位塞轴向固定； 箱体，其固定设置于导杆一端上并通过压紧螺母轴向定位于壳体外， 激励插头和接收插头固定安装在该箱体上；以及套接有激励线圈和接 收线圈的线圈骨架，其中线圈骨架固定在所述导杆的位于壳体外的另 一端上，激励线圈和接收线圈依次套在线圈骨架外周并分别与激励插 头和接收插头电连接。本发明还公开了包括上述检测传感器的系统及 其应用。本发明只需要线圈骨架以及激励接收线圈部位伸入换热管内 即可完成对整根换热管的检测，极大程度的减小了需要清洗的区域， 提高了换热管的检测效率，检测精度高。 

超高迁移率层状Bi2O2Se半导体的电子结构及表面特性。首先使用改良的布里奇曼方法得到高质量的层状Bi2O2Se半导体单晶块材，其低温2 K下霍尔迁移率可高达~2.8*105 cm2/Vs（可与最好的石墨烯和量子阱中二维电子气迁移率相比），并观测到显著的舒布尼科夫-德哈斯量子振荡。随后，在超高真空条件下，研究组对所得Bi2O2Se单晶块材进行原位解理，并利用同步辐射光源角分辨光电子能谱（ARPES）获得了非电中性层状Bi2O2Se半导体完整的电子能带结构信息，测得了电子有效质量（~0.14 m0）、费米速度（~1.69*106 m/s，约光速的1/180）及禁带宽度（~0.8 eV）等关键物理参量。