一种在超重力场中制备纳米和纳米复合陶瓷涂层的方法，涉及纳米复合陶瓷材料的制备。将制备好的复合陶瓷涂层的溶液注入离心装置，离心桶的转速逐渐调到1000~20000转/分钟，保持1~100分钟，之后在稳定的转速下，逐渐分级提高加热炉的温度到200~1000℃，保温10~600分钟，接着冷却到室温。通过在离心装置中产生的超重力场，使溶液中的胶粒、化学沉淀物，以及陶瓷粉、陶瓷纤维、金属粉、金属纤维受到一个与基体表面垂直的力，挤压到样品表面，并通过温度逐渐上升，使溶剂挥发掉，沉积物发生热解、氧化、烧结等过程，从而形成结构、成分和厚度可控，且结构致密的纳米陶瓷涂层，以及纳米陶瓷与微米的陶瓷粉、陶瓷纤维等复合的各种陶瓷涂层。金属管内制备出Al2O3-SiO2纳米-微米复合陶瓷涂层、Al2O3纤维-SiO2复合陶瓷涂层，在平面材料表面制备出多种纳米-微米复合、陶瓷纤维复合的各种厚度可控的陶瓷涂层。

以苯乙烯与二烯烃嵌段共聚物SBS、SIS、SEBS、SEPPS的热塑性弹性体，在全世界已形成 了数百万吨的生产能力和消费量，我国也有30多万吨的生产能力。由于其优异的性能和不可替 代性，在办公用品、家用电器、汽车、化工、仪表、压敏胶、制鞋、高速公路等领域都具有极 为广泛的应用。 这一类热塑性弹性体目前是采用苯乙烯聚合至预定分子量后，继而进行二烯烃的嵌段聚 合，达一定分子量后再进行苯乙烯的嵌段，或者采用多官能团偶联剂将嵌段分子结合成线型或 星型结构共聚物的方式生产的。然而这样复杂的分子设计和聚合过程必须采用无终止的活性聚 合方式方能实现，例如采用阴离子聚合。遗憾的是阴离子聚合很难控制。聚合体系内有害杂质 含量不能高于数ppm范围。 反应挤出之所以可以进行本体聚合或高分子化学反应，就是因为设备本身——挤出机原本 就是专用于高聚物高黏度熔体加工的，因此反应挤出技术可使高粘度本体聚合体系很容易得到 有效剪切、流动和表面更新，聚合热得以有效传导，使几乎运用其它方法都难以实现的高速放 热的本体活性聚合得以实现。因此，为了实现该类热塑性弹性体现低碳、环保、绿色的本体聚 合，也许只能寄期望于反应挤出聚合的制造技术了。 反应挤出聚合可以大量节约能源，其主要原因是采用本体聚合可以避免使用大量溶剂，在 溶剂的回收与复用上不仅可以节约巨大的能量，而且也极为有利于环保控制与生产安全。有一 种观点认为采用螺杆挤出同样需要消耗能量，但实际上无论采用何种聚合方式，甚至包括聚乙 烯、聚丙烯这样的本体聚合，最终也都需将聚合物与各种添加剂复配，经历一个造粒过程。所 采用的也是螺杆挤出机，耗费几乎同样的能量。而反应挤出聚合只是将聚合与造粒两步并作为 一步进行而已。此外，聚合过程中释放出的热量，还可以充分利用。因此从能耗上考虑，无论 如何计算都是一场节能的大革命。

中国生产的镍氢电池性能与国外相比差距还很大，这是由于工艺设备落后、材料性能较差等原因造成的，电池的一致性、稳定性均有待提高。日本稀土贮氢合金全部采用片铸(Strip Casting)工艺生产，我国则全部采用模铸(Mold Casting)工艺生产。在国家“八六三”计划支持下，开发具有自主知识产权的稀土贮氢合金的铸片产业化技术，达到日本同期水平。该技术优点有：（1）可以提高稀土贮氢合金的比容量。相同成分的稀土贮氢合金采用模铸工艺生产比容量为320mAh/g，如果采用片铸工艺生产则比容量提高到340mAh/g；（2）活化速度快。模铸工艺生产的稀土贮氢合金需要10-15个完全冲放周期才能达到最大吸氢量，片贮工艺则只需要2-3个完全冲放周期。（3）抗氧化、耐腐蚀、寿命长。片铸工艺生产的相同成分稀土贮氢合金比模铸工艺生产的抗氧化和耐腐蚀性能好，使用寿命长200个循环周期；（4）可以降低原材料成本。例如生产比容量为320mAh/g的稀土贮氢合金，采用片铸工艺可以大幅度降低金属钴，降幅达到30%-50%；（5)能耗降低。片铸工艺生产的稀土贮氢合金全部有均匀细小的柱状晶组成、相分布均匀、偏析降低到最低限度、没有富锰析出，不需要热处理。模铸工艺生产的稀土贮氢合金偏析严重、富锰相析出，因此需要热处理来消除或减弱。 LaNi5型稀土贮氢合金是1969年荷兰菲利浦公司发现的，它具有电化学容量高、循环工作寿命长、对电解液有良好的耐蚀性、对过充电时正极产生的氧要有良好的耐氧化性、电催化活性高、反应阻力（氢过电压）小、氢扩散速率大、电极反应可逆性好、在电池工作温度范围（-20～+60）内有合适的氢平衡分解压、无污染。稀土贮氢合金的重要应用是它可以被用作镍氢电池的阴极材料。镍氢电池与传统的镍镉电池相比，其能量密度提高两倍，广泛应用于能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面，如笔记本电脑、计算机、摄像机、收录机、数码相机、通讯器材、电动工具、混合动力汽车等。

利用丰富的、开再生的玉米秸秆、麦秆、稻草等农作物秸秆原料生产燃料乙醇，是当前世 界生物能源产业的前沿技术领域，是未来替代石油能源的主要技术路线。本技术的产业化实施 可以高效率进行农作物废弃物的资源化利用，对传统农业的可持续发展和产业更新换代具有重 大的提升作用，并大幅减少因秸秆焚烧带来的雾霾等大气污染因素。然而，高额生产成本严重 阻碍了本技术的产业化进程。目前，秸秆燃料乙醇的生产成本具体表现在过程的高能耗、大量 废水排放、纤维素酶成本等环节上。 本项目的农作物秸秆原料生产燃料乙醇成套技术采用华东理工大学研发的干法生物炼制技 术。该技术主要包括干法稀酸预处理、固态生物脱毒、高固体含量糖化与发酵等主要工序。其 中，干法稀酸预处理技术使用新型的螺带搅拌式预处理反应器，实现了过程零废水排放，新鲜 水和蒸汽用量比典型的预处理技术降低80%以上；固态生物脱毒则采用生物降解方法脱除预处 理原料中所含的各种有毒物质，实现过程的零水耗和零能耗；高固体含量糖化与发酵技术则通 过自主研发的螺带型反应器处理固体含量达40%以上的纤维素底物进行同步糖化与发酵生产乙 醇，与常规发酵反应器相比，电耗可以降低80%以上，纤维素酶用量大幅降低。整个农作物秸 秆原料生产燃料乙醇成套技术可以得到不低于8% (v/v) 的高浓度乙醇发酵液，纤维素转化率可 达75%以上。本技术的采用将会大大降低纤维素乙醇的生产成本或环境成本，为即将商业化运 作的燃料乙醇工厂中的技改提供技术储备。

方矩形钢管是用途极广和最常见的异型钢管，也是一种经济端面管材，与其相同截面积的其他非圆钢管相比，具有重量轻，强度高，抗弯截面模量大，节省金属，易于安装等优点，主要用于建筑、医疗器械、高档家具、汽车、飞机、地铁、造船等行业。  冷弯方矩形管的主要成型工艺有“圆变方”和“方变方”两种，前者生产效率高，是将高频圆形焊管经过冷拔整形成为最后形状。   随着市场和技术发展的需求，北京科技大学机械学院在成功开发了“高精度冷拔精密钢管”工艺与设备基础上，又先后开发出滚模冷拔锥管、葫芦形管、大口径方管等复杂断面管材以及多通管液压胀形等新工艺。我们利用大型仿真软件对大口径方管的冷拔过程进行了各种工艺参数下的模拟。开发成功650X650以下，最大壁厚25mm的方矩形管成形新工艺与设备。 冷弯型钢在国外建筑业中用途非常广泛，被用作屋架、檩条、桁架、刚架、墙架、龙骨、屋面板、墙板、楼板、门窗乃至容器、管道、围堰、钢板桩、防波堤等。近年来，冷弯型钢组合而成的网壳、货架、单层和多层房屋也得到了很快的发展。在发达国家，建筑业是冷弯型钢的第一大用户，冷弯型钢占钢材总量的5％，建筑业用冷弯型钢占冷弯型钢总量70％以上，冷弯型钢产品应用于建筑业的主要是结构用冷弯方矩形管和建筑用结构冷弯型钢。从结构力学和经济角度，冷弯型钢和H型钢结合应用于建筑业是最佳组合，可以实现工业厂房和民用住宅建设工厂化。

为了成功地研制板坯连铸机，首先必须完成铸机力能参数和力学强度研究。力能参数方面的研究主要包括：结晶器振动模态参数动力学研究、拉矫机矫直力及拉坯阻力的研究等；力学强度方面的研究主要包括钢包回转台、中间罐车、振动机构框架、拉矫机机架等重要部件的强度、刚度及动力学研究等。同时，为了考核连铸机实际装备水平，还应对板坯连铸机的力能参数和力学强度进行现场实测，我校在这些方面都进行了深入研究，并取得了丰硕成果。 在消化移植武钢的大型弧型板坯连铸机的工作中，我校承担了板坯连铸机力能参数和力学强度的研究工作，在研究中应用了三维有限元法、最优化设计、模态分析、频谱分析等先进设计分析方法，取得了精确的计算结果。并在大规模系统测试的基础上，运用了系统仿真等现代手段，使我国的铸机分析研究达到新的水平。 武钢连铸机经过三年的研究和制造，于1989年投产一次成功，月产量超过原设计指标，铸坯合格率达到了99.78%，该项目荣获国家科技进步一等奖和冶金部科技进步一等奖

碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料，因其具有重量轻，强度高，耐高低温等优良特点，近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、土木建筑等领域。碳纤维复合材料在质轻高强的同时，还具有优良的耐疲劳性、耐腐蚀性以及比强度高导致的优良施工性能等，使得它在对于材料性能有着特殊要求的海洋领域的应用前景同样不可小觑。近年来，北京化工大学碳纤维复合材料在船舶制造、海上能源开发、海洋工程修复等领域不断探索新技术。 在船舶上的应用 相比于传统的造船材料，碳纤维复合材料具有天然的优势。首先，碳纤维复合材料具有良好的机械性能。用其制造船体，具有质轻低油耗的特性，而且建造工艺相对简单、周期短、成型方便，因此施工和维护费用远低于钢制船舶。同时由于碳纤维与树脂基体的界面能有效的阻止裂纹扩展，故材料具有良好的耐疲劳性能；此外，由于碳纤维表面的化学惰性，船体具有水生物难以附生，耐腐蚀的特性，这也是船舶建造选材非常重要的因素之一。 碳纤维复合材料具有良好的声、磁、电性能：透波、透声性好，无磁性，因此可以用于提高军舰的隐身性能。在舰船的上层建筑中使用复合材料不仅可以减轻船体的重量，而且通过在夹层中嵌入有滤波功能的频率选择层，就可以在预定的频率下发射和接受电磁波，从而屏蔽敌方的雷达电磁波。各种天线和有关设备都统一组合装备在该结构内，不易被腐蚀，更有利于设备的保养。研制出类似的封闭综合传感器桅杆，这种桅杆是由纳米技术制造的玻璃纤维与碳纤维复合后作为增强体而制成。它可以让各种雷达波束和通信信号相互之间不受干扰地通过，并且损耗极低。碳纤维复合材料还可应用在舰船的其他方面。例如，在推进系统上可用作螺旋桨［和推进轴系，减轻船体的振动效应和噪声，多用于侦察舰和快速巡航舰。在机械和装备上可用作方向舵，某些特殊的机械装置和管道系统等。此外，高强度的碳纤维绳索在海军军舰的缆绳和其他军用物品上也有较为广泛的应用。 民用游艇大型游艇一般为私人所有，价格昂贵，要求质量轻，强度高，耐用性好。碳纤维复合材料可以应用于游艇的仪器表盘和天线，方向舵以及甲板、船舱、船舱壁等增强结构中。传统的复合材料游艇主要由玻璃钢制成，但是由于刚度不足，满足刚度设计要求后往往船体过重，而且玻璃纤维是致癌物质，国外逐步禁用。如今的复合材料游艇中碳纤维复合材料的使用比例大大增加，有的甚至全部采用碳纤维复合材料。例如超级游艇“巴拿马”号双桅船，船身和甲板采用了以碳纤维／环氧树脂为蒙皮。乙烯酯树脂夹层复合材料，pvc泡沫和碳纤维复合材料，桅杆吊杆均是定制的碳纤维复合材料，只有部分的船身使用了玻璃钢。空载重量仅有45t。速度快，油耗低，性能卓越。 在海洋能源开发上的应用 海底油气田近年来，碳纤维复合材料在海洋油气开发领域的应用越来越广泛。海洋环境下的腐蚀，高压，水底暗流流动带来的强剪切作用对材料的耐腐蚀性，强度和疲劳性能提出了严格的要求。碳纤维复合材料在海洋油田开发中有着明显的质轻、耐久、抗蚀方面的优势：一个1500m水深的钻井平台，其钢制系缆的质量就达6500t左右，而碳纤维复合材料密度是普通钢材的1/4，若使用碳纤维复合材料取代部分钢材将显著减少钻井平台的载重负荷，节省平台的建造成本；抽油杆的往复运动，由于管外海水压力与管内压力不平衡极易引发材料的疲劳断裂，而用碳纤维复合材料即可解决这一问题；由于海水环境耐腐蚀，其在海水中使用寿命比钢材要长，且使用深度更深。碳纤维复合材料可以用作油田钻井平台中的生产井管、抽油杆、储藏槽、海底输油管、甲板等部件。制造工艺分为拉挤成型工艺和湿法缠绕工艺。拉挤成型法一般用在普通管材和连接管上。缠绕法一般用作储槽和压力容器的表面，也可用在各向异性的柔性管道之中，其中碳纤维复合材料以特定的角度缠绕排列在铠装层之中。碳纤维复合材料的连续抽油杆是一种类似胶片的带状结构，柔韧性很好。使用碳纤维抽油杆能明显提高出油量，减少电机的载荷，相比之下更节能。而且碳纤维复合材料抽油杆比钢制抽油杆更耐疲劳，抗腐蚀性能更好，更适合应用在海底油田的开发中。 海上风电资源丰富，是未来发展的重要领域，也是风电技术最先进、要求最高的领域。我国海岸线约1800km，岛屿6000多个，东南沿海及岛屿地区风力资源丰富且易于开发。近年来大力促进海上风电能源的开发已经得到了有关部门的支持。风力发电叶片90%以上重量由复合材料组成。海上风力大，发电功率大，势必要求更大的叶片和更优良的比强度和耐久度。显然，碳纤维复合材料能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求，和玻璃纤维复合材料相比更适合应用于海洋领域。碳纤维复合材料在海洋风力发电中具有显著的优势。碳纤维复合材料叶片质量低，刚度大，模量是玻璃纤维制品的3~8倍；海洋环境下湿度大，气候多变，且风机24h工作。叶片耐疲劳性较好，能较好的抵御恶劣的天气；改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率；利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤；降低风力机叶片的制造和运输成本；具有振动阻尼特性等。 碳纤维复合材料用于海洋工程建筑，主要利用其轻质高强耐腐的特性，以筋索材及结构件的形式，替代传统钢筋建材，解决海水侵蚀钢筋、运输路途遥远运输成本高的问题。已应用于海上岛礁建筑、码头、浮动平台、灯塔塔架等。

利用赤泥和粉煤灰以及煤矸石等为主要原料，制备出用于废水和废气治理的吸附材料，多次循环使用之后经过一定的处理可以用于混凝土骨料继续使用。赤泥用量在50％～60％，粉煤灰用量为20～30％，烧结温度范围为1100℃～1125℃左右，可以获得符合要求的多孔吸附材料产品。制品的颗粒抗压强度可以达到8MPa以上，吸水率在40％左右。应用于工业废气和废水的治理。可以部分替代活性炭，降低成本，达到“以废治废”的目的。

本成果通过对我国纺织特色城镇产业结构和产品结构调整、清洁生产、资源回收、提高污水收集处理率和河道综合整治等方法对城镇水环境进行综合整治，在保持经济持续发展的同时逐步实现水环境质量的改善。 该综合治理技术已在江南一些纺织城镇实施，水环境质量明显改善，社会经济效益良好。

我国每年农林固废、城市厨余垃圾等生物质固废中近 60%被焚烧或随意处置，严重污染环境，也是造成雾霾的重要原因之一。南开大学生物质资源化工程中心多年来致力于以生物质固废为原料生产有机肥系列技术的研究应用，获得了高效降解木质纤维素、淀粉、蛋白质、油脂等的细菌、放线菌和真菌，构建了微生物菌种库和系列化菌剂；开发了可在 5-15 天内将生物质固废转化为有机肥料和富含有益微生物的生物有机肥生产工艺及系列化产品；自主设计研发了以布尔 玛金式搅拌装置为基础的微生物发酵装置，开发了系列化的微生物好氧/厌氧发酵装置。 本项目已申请国家专利 50 项，其中授权发明专利 10 项、实用新型专利 5 项；代表性 SCI 论文 5 篇，出版专译著 7 部；本项目有关技术已被深圳芭田公司、天津百利阳光公司应用，近三年产生了显著的经济、社会和环境效益；本项目已获得 2017 年中国产学研合作创新成果一等奖。