成果简介：项目获国家 973、863 计划支持，获得国家科技进步二等奖1 项、 省部级科技一等奖 3 项，发明专利 20 余项。 技术领域：新型材料 应用范围：能源环保，新材料 所在阶段：小规模生产，试生产阶段 成果转让方式：技术转让、技术入股与合作、技术服务 市场状况及效益分析：本项目研究开发的具有自主知识产权的高功率镍氢动力电池(>1250W/kg)和锂离子动力电池(>1800W/kg)已应用于东风、奇瑞、长安、

该方法涉及道路半刚性基层材料改善技术领域，先将聚丙烯纤维预分散在石灰和粉煤灰中，然后再与集料和水搅拌混合，形成聚丙烯纤维二灰碎石基层材料，优于现有二灰碎石基层材料，特别是其抗开裂性能，其抗弯拉、间接抗拉、温度收缩、干燥收缩、水稳定性等性能相比较二灰碎石材料都有较大幅度的提高。

        研发团队针对NASICON型结构钠离子电池正极材料面临的瓶颈问题，通过新颖的合成方法和材料晶体结构设计理念，成功开发了具有自主知识产权的长寿命、高功率和低成本的钠离子电池及其超稳定的正极材料。材料合成方法简单，反应条件温和，不需要特殊设备，目前已完成实验室中试，具备了公斤级的制备能力。成果具有高的振实密度，可实现高体积能量密度，具有非常优秀的实用化潜力。         意向开展成果转化的前提条件：中试放大及产业化工艺开发资金支持

卫星在轨运行和返回过程中需经历极端高低温环境，构件尺寸的稳定是保证卫星在轨高精度、返回高安全、任务高可靠的关键。针对卫星搭载的某宽带微波载荷与卫星本体材料之间热膨胀系数不匹配极易导致的载荷在轨及返回过程中载荷接收精度不稳定、信息传输不连续等问题。我校陈骏教授团队以原创的负热膨胀技术研发了具有轻质、热膨胀系数低、力学性能优异、尺寸稳定性好的高性能低膨胀铝基复合材料，并研制了系列关键连接内置件、环件等高性能低膨胀构件，首次将负热膨胀技术应用到我国的卫星上，填补了高性能低膨胀金属构件在工程应用领域的空白。该技术使得某宽带微波载荷与卫星本体之间热膨胀匹配性增强、界面应力大幅度减小，保证了卫星在轨与返回过程中信号高精度传输与接收，助力卫星成功返回。 图1 实践十九号卫星成功返回（图片来源国家航天局） 图2 高性能低膨胀铝基复合材料及构件应用于全球首颗可重复使用返回式技术试验卫星（图片来源央视新闻频道）

研究团队通过将量子点精确地集成在带有角向光栅的微环腔的波幅位置、并结合超低吸收的零场镜面高反结构，同时实现了单光子的发射增强和轨道角动量的高效提取，在国际上率先实现了可携带轨道角动量的高亮度固态单光子源，有望为高维量子信息处理提供小型化、可集成、易扩展的半导体核心光量子器件。

制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。

具有较大可逆形变功能的弹性材料在各种工程应用中具有广泛需求。然而，当温度显著降低时，材料延展性或弹性通常会受到损害。到目前为止，还没有材料能够实现在外太空等深低温下具有高弹性。近日，南开大学陈永胜团队报道了一种三维交联的石墨烯材料，在4K的深低温到1273K的高温温度区间材料超弹性行为几乎不变。在4K超低温条件下，具有与室温相同的力学性能：几乎完全可逆的超弹性行为（高达90％的应变），杨氏模量不变，泊松比接近零，循环稳定性好。原位实验和模拟结果表明，这种超弹性得益于独特结构的协同结果：单个石墨烯片层的本征弹性和片层之间的共价连接。

制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨 烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑 战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立 且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具 有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦 特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石 墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国 内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价 值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换 与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。 项目特色： 1.制备了基于二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成 三维石墨烯体相材料，该材料不仅保留了二维石墨烯材料的本征性质， 而且具备优良的机械及光电性能。 2. 在国内外首次观察到厘米级尺寸的裸眼可见的宏观石墨烯样 品，只依靠瓦特级别的光作为单一驱动源，即可实现较大距离(数十厘 米)的有效的运动，并提出了光致电子发射驱动的机理解释上述三维 石墨烯体相材料独特的光驱动， 3. 上述材料的制备与性能研究揭示通过有效合理的结构构筑手 段，能够得到以二维石墨烯作为构成单元，并有效保留其独特二维性 质和兼具三维宏观形态的石墨烯体相材料，此项研究为其它二维材料 的开展类似工作并拓展其应用提供了范例和思路。已取得的成果： 项目的标志性研究结果于 2015 年 6 月在线发表于 Nature Photonics，并于 2015 年 7 月正式发表（Nature Photonics, 2015, 9, 471- 476）。杂志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene” 发表了专题评论。英国著名科普杂志 New Scientist 以“Spacecraft built from graphene could run on nothing but sunlight”为题报道了此研究， 指出该成果“再为石墨烯这种优良材料增添了一种惊人的性能”。国 内主要媒体包括人民日报、光明日报、新华网以及多家门户网站等均 对此研究进行了报道，中央电视台《新闻联播》栏目于 2015 年 6 月 21 日也对此进行了报道。 市场应用前景： 空间飞行器是人类探索宇宙的重要工具，而动力源问题一直羁绊 着人类无法走得更远。目前几乎所有的航空、航天飞行均采用化学驱 动，即通过喷射燃烧的化学物质来获得驱动力，光直接驱动飞行是科 学界和航空界多年的梦想。

以高性能纤维（玻纤、碳纤、芳纶等）为增强体，通过自有独特专利技术制 备三维正交、角联锁、间隔型机织物以及三维多向编织物，并通过树脂改性、复 合成型等技术集成制备成系列三维机织、三维编织复合材料。系列结构材料具有 质轻、高强、高模、耐冲击等性能、阻燃、隔音、隔热等特性，可广泛用于交通 工具、体育用品、军事、安全防护等领域。321 2 关键技术 ① 重构出“纤维-预制件-复合材料”在空间位置的真实图像，再现复合材 料内部纤维束空间路径、偏转和纤维束间的接触状态，定量揭示工艺织造参数之 间的关联关系；基于连续介质假设和有限变形理论，建立三维机织多尺度结构设 计方法。 ②以界面相的微观结构为切入点，从设计合理的碳纤维-环氧树脂界面微结 构入手，将碳纳米材料作为纳米改性剂引入碳纤维/环氧树脂复合材料界面中， 揭示其界面增强增韧机理，最终确立界面、结构与性能的关联机制。 3 知识产权及项目获奖情况 （1）一种用于宽幅扁平碳纤维丝束的连续定型工艺 ZL 201010519415.1 （2）一种适用于无弯曲织物织造的夹头 ZL201310303000.4 （3）一种适用于无弯曲织物织造的送经装置 ZL201310302349.6 （4）一种无弯曲织物织造的纬纱递进装置 ZL201310302920.4 （5）一种体密度梯度变化的碳纤维针刺预制体 ZL201410159117.4 （6）一种深交联结构碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料及其制备方法 ZL201501531119.6 4 项目成熟度 成熟度 5 级 5 投资期望及应用情况 可广泛用于交通工具、体育用品、军事、安全防护等领域。 

本发明公开了一种用于制备纳米二氧化钛-石墨烯复合材料的方 法，包括：（a）向浓度为 1-4mg/mL 的氧化石墨烯溶液中加入二氧化 钛纳米颗粒，其中氧化石墨烯与二氧化钛之间的重量比控制为 10:1～ 1:10，并获得分散液；（b）将所获得的分散液置入反应釜中，在120-200℃ 的条件下执行水热反应 2-12 小时，然后经过冷冻干燥处理即得到具备 三维多孔结构的纳米二氧化钛-石墨烯复合材料产品。本发明还公开了