课题组设计合成片状二维KNbO 3

仿生表面织构起源 传统摩擦学认为光滑表面具有较低摩擦力和磨损，反之，非光滑表面会带来较大的摩擦力和磨损。而自然界进化过程中，某些生物的表面微观结构具有优异的自润滑和抗磨减磨性能，如鲨鱼皮表面微沟槽表现的超低流体阻力，穿山甲表面微结构的优异耐磨抗磨性能。因此，如能掌握其机理，则可进行工业应用。 钻头轴承及压裂泵柱塞密封系统仿生织构润滑减磨设计及应用 织构化钻头轴承 钻头作为破碎岩石形成井眼的重要工具之一，在高温高压、冲击动载及贫脂润滑的恶劣环境下，其核心部件钻头滑动轴承易发生黏着磨损从而最终导致钻头整体失效破坏，亟需降耗增寿的新技术来为其安全、可靠使用和延寿经济运行保驾护航。 发明了基于多物理场耦合的超快激光精准高效制备的冰霜辅助超快激光刻蚀分束技术（US17026096，ZL202011229792.1），形成了钻头轴承轴径曲面仿生织构的纳秒/皮秒的激光加工与表征评价方法；目前正在与中国科学院上海光学精密机械研究所和中石化江钻石油机械有限公司开展钻头轴承织构工业化的超快激光加工与质量检测流水线建设和现场应用研究测试，可满足织构化钻头2000支的年产量需求。 建立了织构钻头轴承润滑减磨性能优化设计的理论研究与实验测试评价方法(ZL201310416270.6，ZL201710973537.X，.ZL201810946598.1）。以摩擦系数、磨损量、油膜厚度、温升和无量纲承载能力等为评价指标，基于理论研究、单元实验和全尺寸的台架实验，模拟测试工况下初步优选的圆形、椭圆形、人字形沟槽织构可使钻头轴承减磨性能和寿命提升50%以上。 织构化柱塞密封系统 柱塞动密封系统是油气增产压裂作业实施中压裂泵装备的关键部件之一，其在超高压、冲击动载及交变往复运动工况下，压裂泵柱塞动密封系统易发生磨损失效而导致密封刺漏等失效，是制约压裂泵工作性能、可靠性和作业成本的关键因素， 亟需创新的设计方法来提升压裂泵柱塞动密封系统的寿命及可靠性。 发明了柱塞表面仿生织构大尺寸拼接刻蚀工艺规划及参数优化设计方法（ZL201910892024.5）， 创新研发了柱塞织构批量化激光分束加工的软件控制系统和配套夹具系统。 发明了表面织构化压裂泵柱塞及其动密封系统性能抗磨减磨性能优化设计的理论研究与试验测试评价方法(ZL201310423514.3)，基于理论模拟、单元及全尺寸台架实验，初步优选的圆形和椭圆形织构布置于压裂泵柱塞表面可实现柱塞动密封系统的摩擦系数和温升降低45%以上，寿命延长30%以上，目前正在与中石油第四石油机械有限公司和中油国家钻井装备工程技术研究中心有限公司开展现场应用试验测试。 未来应用前景及市场规模预测 该技术垂直应用领域为油气勘探开发装备、油气集输装备、通用机械装备的润滑、密封、抗冲蚀与减阻等领域，摩擦消耗了一次能源的1/3以上，80%的装备失效是由磨损引起的。两者造成的损失相当于GDP2%-7%，2019年我国的GDP为99万亿元，按5%计算约为4.95万亿元。

该技术以油代电、在移动床中实现深度氧化和快速冷却，设备密闭，过程连续，是生产颗粒氧化铅的国际首创全新技术。东南大学在实验室研究、数学模型研究的基础上，与江苏天鹏化工集团有限公司合作，开发出颗粒氧化铅移动床深度氧化煅烧和快速冷却新技术，设计了两套年产各为1500吨的生产装置，经过调试，各项技术指标均达到设计要求。在此基础上，经过工业试验和审慎的放大设计，2000年两套年产各为15000吨的放大装置相继投入生产。

本发明公开了一种高氧化度的天然高分子多糖的氧化方法，以还原性多糖为原料在氧化剂的作用下制取水凝胶，采用如下的工艺条件：以高碘酸钠作为氧化剂，以至少一种以下物质：盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、甲酸、柠檬酸、具有Lewis酸性质的绿色溶剂离子液为催化剂；调节体系的pH在酸性范围在室温下避光反应4小时，经后处理得到不同氧化度的天然高分子多糖高强度水凝胶。本发明方法获得的产品具有氧化度高，与其它反应物之间的交联更加容易，形成的化学键更加牢固的优点，能形成高强度水凝胶，并且凝胶的降解速率可以得到控制，适合用于制备骨组织功能材料。

本技术可以获取各种单一氧化物和多元氧化物纳米薄膜，以及叠层氧化物纳米薄膜。可用于提高金属的抗腐蚀性能以及获得多种特殊功能，如铁电性能、磁性能、电致变色、化学催化、超导、光电转换等。 本技术可以获得Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Yb、Ti、Zr、Hf、Ta、Cr、W、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Ir、Pd、Cu、Zn、Cd、Al、In、Si、Sn、Pb等元素的单一氧化物或它们的多元氧化物纳米薄膜，厚度<0.2um。氧化物薄膜质量优于溶胶凝胶法，厚度均匀，根据需要可以控制厚度膜。先后沉积不同的氧化物薄膜可以获得叠层氧化物纳米薄膜。制备过程简单，重现性好是本技术的优势。

超临界二氧化碳（SCCO2）具有安全性高、环保、成本低等突出优点,是氟氯烃类发泡剂最有潜力的替代物。但由于二氧化碳在聚苯乙烯中的溶解度较低,且扩散系数较大,因此难于制备低密度的聚苯乙烯发泡材料。针对二氧化碳发泡剂的特点,在自行研制的超临界CO2挤出发泡试验装置上,通过改变成核剂种类及含量,添加过氧化物控制发泡材料降解,与PMMA共混等改性手段,研究影响发泡材料表观密度的因素,制备出低密度发泡材料。 北京化工大学自行研制的XPS生产线，可针对聚苯乙烯，聚丙烯，聚乳酸，聚酯等进行连续挤出和注塑发泡成型，其中环保型聚苯乙烯保温板生产线已经在国内推广了10余条生产线。该项目是国家十二五科技支撑计划项目，中德合作国际项目以及国家环保部重点支持项目。

可以量产/n撞击流（Impinging streams, IS）是一种较新颖的技术方法，其基本原理是：两股等量两相流沿同轴相向流动，并在中点处撞击。其结果是在两根加速管之间造成一个高度湍动的撞击区，大大地强化了传质过程。。采用撞击流气液反应器（ZL200620095838.4），钠钙双碱法（有条件企业也可采用氨法）脱除尾气（烟气）中的SO2，在国际上属先进的、具有创新性的脱硫技术。示范工程表明，含SO2高达2000mg/m3的气体经撞击流气液反应器脱硫后，排出的尾气中SO2含量降至100mg/m3以下，完全能达到国家《硫酸工业污染物排放标准》（GB26132-2010）的要求。。传统的塔式湿法脱硫装置存在需内装填料，或需设备尺寸大的缺点。撞击流气液反应器充分利用了本身具有良好的微观混合、可大大强化传递过程的特点，因而使其结构简单，设备尺寸小，可节省设备初投资。。撞击流气液反应器，由于在导气管内装有压力漩涡喷嘴（亦是自有专利技术，ZL00230305.1），可将脱硫液分散成几十微米的液滴，可大大增加气液接触面积，再加上其良好的微观混合和强化传质，因而可大大降低液气比（仅为0.35-0.50 L/m3左右；相比之下传统的塔式湿法脱硫装置液气比高达2～3L/m3），一般塔式湿法脱硫装置设备阻力约为1200～2000Pa，撞击流气液反应器的气相阻力约为300～500Pa，有效降低了运行成本。。支持额度：。500。万元。承接单位：。湖北省。项目进展：。撞击流（Impinging streams, IS）是一种较新颖的技术方法，其基本原理是：两股等量两相流沿同轴相向流动，并在中点处撞击。其结果是在两根加速管之间造成一个高度湍动的撞击区，大大地强化了传质过程。采用撞击流气液反应器（ZL200620095838.4），钠钙双碱法（有条件企业也可采用氨法）脱除尾气（烟气）中的SO2，在国际上属先进的、具有创新性的脱硫技术。示范工程表明，含SO2高达2000mg/m3的气体经撞击流气液反应器脱硫后，排出的尾气中SO2含量降至100mg/m3以下，完全能达到国家《硫酸工业污染物排放标准》（GB26132-2010）的要求。传统的塔式湿法脱硫装置存在需内装填料，或需设备尺寸大的缺点。撞击流气液反应器充分利用了本身具有良好的微观混合、可大大强化传递过程的特点，因而使其结构简单，设备尺寸小，可节省设备初投资。撞击流气液反应器，由于在导气管内装有压力漩涡喷嘴（亦是自有专利技术，ZL00230305.1），可将脱硫液分散成几十微米的液滴，可大大增加气液接触面积，再加上其良好的微观混合和强化传质，因而可大大降低液气比（仅为0.35-0.50 L/m3左右；相比之下传统的塔式湿法脱硫装置液气比高达2～3L/m3），一般塔式湿法脱硫装置设备阻力约为1200～2000Pa，撞击流气液反应器的气相阻力约为300～500Pa，有效降低了运行成本。。项目基本内容：。钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快，在液气比一定的情况下，脱硫达到较高的脱硫效率；吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在反应器外，大大降低了反应器和管道内的结垢机会，避免了反应器内堵塞和磨损；石灰作再生剂（实际消耗物），安全可靠，来源广泛，价格低；操作简便，系统可长期稳定运行。

2016 年至今，团队与南通三信塑胶装备科技股份有限公司合作研发了包装印刷行业 VOCs 废气蓄热氧化装备(Regenerative Thermal Oxidizer，RTO)，申请 相关发明专利多项。首套 15000 m3/h 的蓄热氧化系统已于 2017 年 8 月在山东亚 新塑料包装有限公司成功投运，也是山东省包装印刷行业首套高效节能的 VOCs 蓄热氧化系统，由中国印刷及设备器材工业协会组织了连续 15 天的第三方在线 监测，非甲烷总烃日均排放浓度小于 30 mg/m3，系统运

成果创新点 应用于分布式能源 1.开发的相转化流延技术制备的直孔新型阳极，可有 效提升 SOFC 电池性能且降低电池制备成本 50&，同时此电 池制备技术还易于扩展到其它种类电池电极的制备中； 2.结合叠压法制备的 5x5 和 10x10（cm）单电池性能稳 定，650 度功率超过 600mW/cm2@0.7V, 已给国内多家单位 供货。 技术成熟度 小试中试阶段

1.开发的相转化流延技术制备的直孔新型阳极，可有效提升 SOFC 电池性能且降低电池制备成本 50&，同时此电池制备技术还易于扩展到其它种类电池电极的制备中； 2.结合叠压法制备的 5x5 和 10x10（cm）单电池性能稳定，650 度功率超过 600mW/cm2@0.7V, 已给国内多家单位供货