球状、管状等多种结构纳米炭的制备及应用。

北京大学工学院科研团队通过多年的研究，开发了具有自主知识产权的利用粉煤灰等工业固废制备莫来石耐火材料新技术。此技术的核心发明是通过研究粉煤灰、煤矸石、铝矾土等高温烧结过程中莫来石化的机理和莫来石化过程中晶粒的生长、聚集及网状结构的发展等显微结构变化，获得了粉煤灰等固废耦合制备莫来石复相耐火材料新技术。目前，该技术已进行工业示范。

开发了短流程技术制备纳米稀土氧化物弥散铜基复合材料，具有高强度、高电导率、高热导率、高耐磨性等优良特性，解决了此类材料难以制得全致密大型零件的难题，拓展了其应用领域。发明了此类复合材料块体和粉体的制备技术和专门的装备。 稀土氧化物弥散铜基复合材料制备新技术在企业开始推广应用，可显著提高制动摩擦闸片及金刚石刀头的高温强度和摩擦磨损性能，可大幅改善铁基粉末冶金零件的表面耐磨性，具有广阔市场前景和应用价值。

1、高密度接枝改性的 CNTs 纳米复合材料的制备 2、应用电场力协同制备聚合物复合材料 3、聚合物基微纳复合材料流变学及界面特性4、在 ACS Appl. Mater. Interfaces, Chem. Comm., Acta Biomater., Carbon,Macromolecules 等发表相关论文多篇，申请发明专利 40 余项，其中已授权 24 项。

碳纤维复合芯导线的出现为电力行业的变革与发展提供了契机。碳纤维复 合芯架空导线是一种倍容输电导线，具有以下优点：强度高、重量轻、弹性模 量高、线损小、耐腐蚀等优点。 本项目首次引入改性双马树脂作为碳纤维复合芯导线芯棒的基体，实现了 连续编织拉挤工艺制备碳纤维复合芯导线芯棒产业化，产品性能稳定均一，具 129 有优异的抗劈裂性能，具有高的高温强度保持率，抗老化耐腐蚀，多项指标达 到国际领先水平。与常规钢芯铝绞线相比，碳纤维复合芯导线提高导线抗拉强 度 80%以上，提高电力传输容量 1 倍以上，减少电力塔杆 20%。本技术获国家 “863”项目资助，获中国电力科学技术奖一等奖、国家能源局科技进步一等奖、 山东省科技进步一等奖。 山东大学碳纤维复合芯导线技术已全面实现产业化，可全部替代进口产品。 山东大学已经与多家企业进行碳纤维复合材料制品攻关并进行联合推广。本技 术申请专利技术 15 项，合作企业 5 家，顺利挂网应用 200 余条， 累计长度超过 6000 公里，企业直接产值近 5 亿元，2013 年国标的实行，也为该产品提供了更 加广阔的空间，未来的发展将更加迅速，现时也为企业创造更多的效益。

北京大学工学院科研团队通过多年的研究，开发了具有自主知识产权的利用粉煤灰等工业固废制备莫来石耐火材料新技术。此技术的核心发明是通过研究粉煤灰、煤矸石、铝矾土等高温烧结过程中莫来石化的机理和莫来石化过程中晶粒的生长、聚集及网状结构的发展等显微结构变化，获得了粉煤灰等固废耦合制备莫来石复相耐火材料新技术。目前，该技术已进行工业示范。

钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业和实现工业化的支柱产业。钢的高效化、洁净化、稳定化和智能化生产是钢铁企业生存和发展的方向。钢铁生产过程中，根据钢种的不同，所采用的精炼工艺和设备也不同。其中，RH 真空精炼工艺具有高效、高洁净的生产特点，广泛应用于 IF 钢和硅钢为代表的冷轧钢种、管线钢为代表的热轧钢种、以及轴承钢为代表的特殊钢种的生产。因此，提升RH 真空精炼的效率和能力能够一方面缩短各高品质钢种的精炼时间，更好地与高拉速连铸相匹配，提升生产效率，另一方面能够更好地脱碳和去除夹杂物，提升产品质量，这两方面都能够给钢铁企业带来很好的效益。 根据几何相似和动力学相似建立了对应实际RH模型比例为1: 5的RH物理模型。利用 PIV 技术测量流场，示踪粒子选用空心 SiO 2 微球，获得了 RH 水模型钢包和真空室内中心纵截面上的速度矢量分布，并根据速度场分布计算出对应的湍动能及其耗散率的分布；在 RH 水模型钢包内布置监测点，在加入示踪粒子（饱和 NaCl溶液）的同时开始测量监测点处电导率的变化，获得电导率变化曲线后，将电导率变化在±5%之内的时间为混匀时间，密集布置监测点并多次重复测量，得到整个钢包中心纵截面上的混匀时间分布。根据上述方法分别研究吹气流量、真空室压力、吹气孔数对 RH 内部流场特性及混匀状态的影响。 在原物理模型基础上改变浸渍管的形状，分别设计两浸渍管均为椭圆管 RH、两浸渍管中上升管为圆管下降管为椭圆管 RH 以及标准圆管对比 RH 水模型，研究浸渍管形状对流场特性及混匀状态的影响。两浸渍管均为椭圆管时，能够增大液体的循环流量，降低钢包整体的混匀时间；当只改变下降管形状，选用椭圆管作为下降管时，能够起到增大钢水涌入真空室的速度同时降低钢水对钢包底部的冲击的效果。 通过工业实验，对某超低碳钢 RH 全精炼过程进行密集取样，分别取圆管和椭圆管 RH 冶炼的钢样分析，检测钢中碳含量。对比得到，使用两椭圆形浸渍管对提高 RH 循环流量具有显著作用，能够在较短的时间内将钢中碳含量降到很低的程度，起到缩短冶炼时间的效果，提高了生产效率。RH 内钢液的流动时一个复杂的三维湍流流动，湍流速度在空间上存在随机涨落，从而形成了显著的速度梯度，在钢液粘性力作用下通过内摩擦不断地将湍流动能转化为分子运动的动能。湍动能（m2 /s 2 ）和湍动能耗散率（m 2 /s 3 ）是用来表征湍流的两个重要参数。 湍动能是衡量湍流发展或衰退的指标，定义式为： 湍动能耗散率是指在分子粘性作用下由湍流动能转化为分子热运动动能的速率，通常以单位质量流体在单位时间内损耗的湍流动能来衡量。因此，湍动能耗散率可以定义为：如图 2 所示，钢包内部湍流动能及其耗散率（即搅拌功率，两者单位不同，数值相差 1000 倍）的分布，集中在下降管下方和靠近上升管的地方湍动能及其耗散率较大。图3分别显示了PIV测量得到的钢包内流体的时均速度和某一时刻的瞬时速度分布。对比可知，由于湍流流动的本质，瞬时速度表现处一定的随机性。基于上述研究方法开发了椭圆形浸渍管技术，并应用于首钢股份公司迁安钢铁公司 210t RH 精炼设备。与圆形浸渍管相比，达到了如下表所示指标。

本项目围绕我国典型工业废水处理/城镇污水提标处理关键技术难题，通过基础研究-材料开发-技术发明-工程应用，设计开发了一系列经济、高效的新型废水处理功能材料及其水处理集成技术，并应用于典型工业废水/城镇污水处理工程。本项目开发的新型废水处理功能材料及其水处理技术已成功应用于多个城镇污水提标改造/典型工业废水处理与回用等水处理工程，解决了相关行业废水处理中的诸多难题，促进了相关行业的节能减排，取得了显著的社会经济效益，显著提升了城镇污水/工业废水处理的技术水平，具有广阔的推广应用前景。

项目1：基于超分子化工和纳米技术，将具有特定光学特性分子引入膨润土层状主体结构中，实现分子尺度的均一复合，得到具有发光效率高、亮度强、寿命长、稳定性好、色度纯正的光学功能纳米材料，并将其添加到高分子树脂中获得新型复合荧光油墨。该系列高性能材料的产业化在光致/电致发光。荧光传感器等领域有重要的应用前景。特别是可以作为新一代稀土替代型荧光防伪材料。防伪商标，防伪标签的使用者，从事各类产品包装及证件的公司和相关政府企业均可作为本项目产品的主要用户。预计 2015年，本产品国内年需求量将达1万吨，国内年消费额达6.5亿元，投资回收期约4.2年。 项目2：基于插层组装原理，将功能性聚合物在膨润土表面及层间进行插层改性，以实现膨润土相关物理化学特性（如亲水亲油性。热稳定性、力学强度等）的精细调控。将该类无机有机复合材料应用于高附加值化工助剂领域，如高分子聚合物（如橡胶、塑料。涤纶等）的增韧材料、阻燃材料、热稳定材料、抗冲击材料等，实现复合材料功能的一体化。

成功获得了两种具有优良性能的新型功能材料，分别为强响应红外非线性光学晶体Sr6Cd2Sb6O7S10，以及高稳定性的锂离子导体Li4Cu8Ge3S12。 波长在320 m的中远红外可调谐激光在军事和民用方面，如激光制导、红外激光通讯、红外遥感、红外激光雷达、以及环境监测等，都有非常重要的应用。红外非线性光学晶体材料可以通过光学参量震荡（OPO）、倍频（SHG）或者差频（DFG）等非线性频率转换技术，变频输出中远红外激光。目前实用的ZnGeP2、AgGaS2和AgGaSe2等黄铜矿结构晶体均为国外在20世纪70年代发现，但它们都存在各自的问题，例如AgGaS2的热导率小，激光损伤阈值较低，难以实现高功率激光输出；ZnGeP2晶体中存在严重的双光子吸收，难以实现宽频输出。这些问题都限制了材料的实际应用。因此，探索高性能的新型红外非线性光学晶体材料具有十分重要的意义。