1.痛点问题 新材料的设计与研发往往面临挑战：急需的新材料难以快速筛选设计，而设计出的新材料又难以找到高效且低成本的合成配方，拥有合成配方的新材料又会面临规模化的长周期探索。根据国家工业和信息化部对30余家大型骨干企业调查结果显示，130种关键材料中，有32%国内完全空白、54%虽能生产，但性能稳定性较差、只有14%左右可以完全自给，亟需新思路来解决我国新材料研发难题。本项目着眼于新材料研发，希望通过创建目前业内空白的智能化新材料研发范式，引领行业智能材料开发自动化服务与工艺的开发。 在数字化、智能化浪潮中，国家和各行业的产业界都非常看重科研的智能化升级。通过持续的交流与调研，我们发现许多企业和研发团队目前对智能研发存在大量潜在需求，而智能研究服务与工艺的同类竞品极少。因此，清华智研将作为一家高新科技企业，以AI赋能研发（AIEmpoweringResearch&Development）为使命，组建国际顶尖水平团队，向国内引进并自主开发世界前沿的AIforScience技术，打造世界级的AI未来实验室（World-ClassAIFutureLab）。 2.解决方案 本技术为新材料研发数字化智能服务平台，可在材料研发过程中对各个尺度以及不同研发阶段下进行智能化的加速及分析服务。以各种人工智能算法为核心，如主动学习算法，图神经网络，卷积神经网络等，我们根据不同材料体系的尺度包括三大方面：1.针对分子及晶体等微观尺度的功能材料研发，设计智能化的深度学习系统。2.针对二维功能材料及其功能性器件、催化剂、膜材料等宏观尺度，设计智能化的深度学习系统。3.针对功能材料研发的表征仪器等平台尺度，设计智能化的系统解决方案。这些智能化解决方案能极大地加速新材料尤其是碳中和相关材料的研发速度，从而大大地降低研发成本与时间，为企业获得有竞争优势的科研壁垒。 自动化和人工智能助力未来智能实验室的方方面面，从样品制备（称量固体、添加液体、超声处理.等)，到合成（分配液体，控制温度，混合，测量pH值，干燥等)、表征（气相色谱，高效液相色谱，分光光度法等)，通过自动化/机器人的辅助，可以有效提高可重复性，提高信噪比，加快实验速度。通过人工智能技术，将实验数据转换为可操作的智能指导，快速浏览并利用复杂的数据，提升认知能力。 智能化研发平台 3.合作需求 拟成立公司推动该项成果的产业化进程，希望对接 1）工程化、产品化所需的资源； 2）新能源、新材料领域合作企业。

目前常用的泡沫材料有聚氨酯、聚苯乙烯和聚乙烯三大类，但发泡聚苯乙烯制品难回收，对周围环境造成“白色污染”，聚氨酯泡沫在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物且发泡材料无法回收利用。发泡聚丙烯以其优良的耐热性、较高的韧性和抗冲击强度以及可回收利用等优点而倍受人们青睐。但由于聚丙烯熔体强度低，发泡过程难以控制，因此很难制备泡孔均匀、形态可控的发泡聚丙烯产品。目前只有少数国家掌握聚丙烯发泡技术，我国还未实现其产业化。本项目首次把脉动剪切力场引入到聚丙烯挤出发泡过程中，建立了聚丙烯挤出发泡成型新方法，制备出了泡孔均匀细腻、高闭孔率的发泡聚丙烯。项目技术路线如下：首先利用普通聚丙烯通过交联接枝制备出适合发泡的高熔体强度聚丙烯，其次在脉动剪切力场作用下高熔体强度聚丙烯挤出发泡制备发泡聚丙烯。本项目的技术特点是在普通聚丙烯发泡成型工艺基础上，创新性的附加脉动剪切力场，使发泡过程更易控制，所制备出的发泡聚丙烯产品泡孔更加均匀细密。发泡聚丙烯可用于包装、汽车、建筑保温、体育防护器材等行业。

目前常用的泡沫材料有聚氨酯、聚苯乙烯和聚乙烯三大类，但发泡聚苯乙烯制品难回收，对周围环境造成“白色污染”，聚氨酯泡沫在发泡过程中存在对人体有害的异氰酸酯残留物且发泡材料无法回收利用。发泡聚丙烯以其优良的耐热性、较高的韧性和抗冲击强度以及可回收利用等优点而倍受人们青睐。但由于聚丙烯熔体强度低，发泡过程难以控制，因此很难制备泡孔均匀、形态可控的发泡聚丙烯产品。目前只有少数国家掌握聚丙烯发泡技术，我国还未实现其产业化。 本项目首次把脉动剪切力场引入到聚丙烯挤出发泡过程中，建立了聚丙烯挤出发泡成型新方法，制备出了泡孔均匀细腻、高闭孔率的发泡聚丙烯。项目技术路线如下：首先利用普通聚丙烯通过交联接枝制备出适合发泡的高熔体强度聚丙烯，其次在脉动剪切力场作用下高熔体强度聚丙烯挤出发泡制备发泡聚丙烯。本项目的技术特点是在普通聚丙烯发泡成型工艺基础上，创新性的附加脉动剪切力场，使发泡过程更易控制，所制备出的发泡聚丙烯产品泡孔更加均匀细密。发泡聚丙烯可用于包装、汽车、建筑保温、体育防护器材等行业。

黑磷是一种新型的二维材料，由于其较宽的可调控直接带隙、高载流子迁移率和优异的各向异性光电性质，在电子学、光电子学、生物医药、电化学和储能等领域展现了巨大的应用潜力，成为“后石墨烯时代”最受瞩目的二维材料之一。碳布（石墨化碳纤维布）是一种拥有独特功能性质的、可用于支撑功能型材料的三维空间构型的材料。目前，碳布主要用作电沉积的基底材料，以与其它功能材料复合形成新的复合材料，所得的复合材料在电化学和储能方面有着广泛的应用前景。我们发明了一种黑磷-碳布复合新材料，制备方法简单、温和且高效，所制得的黑磷-碳布复合材料表现出优异的电化学性能，特别是在电化学析氧反应中表现优异，能为电化学反应分解水提供新的材料选择。 本技术以单质锡、碘、磷以及碳布作为原料，制备了一种新型的黑磷-碳布复合材料。所得的黑磷-碳布复合材料表现出优异的电化学性能，特别是在电化学析氧反应中表现优异，能为电化学反应分解水提供新的催化剂选择。

内容介绍： 本项目在研究压电材料各向异性和微结构相图基础上，针对钙钛矿结 构压电陶瓷和有机压电聚合物，釆用独特工艺，制备了高性能低成本压 电陶瓷，实现了新型陶瓷成分设计、微结构表征和性能优化；结合第一 性原理密度泛函方法，建立了高性能有机压电聚合物的组织设计、结构 调控、性能分析的理论和准则。

由于镁合金熔沸点低，在焊接过程中存在严重的烧损问题，既降低了焊接接头强度，又污染了环境，因此迫切需要开发出低烟尘镁合金焊接材料。大连理工大学通过对镁合金焊接材料成分、组织性能、成形工艺及其塑性变形机理的研究，开发出具有自主知识产权的系列低烟尘镁合金焊接材料热挤压-拉拔制备技术。该技术充分利用了合金化设计，使镁合金挥发烧损减少30%以上，同时解决了镁合金焊接材料制备过程中的温度及速度匹配等一系列问题，实现了不同直径镁合金焊接材料的制备。镁合金焊接材料热挤压-热拉拔制备技术结

（1）高强度Cu-Ni-Si系铜合金项目开发的Cu-Ni-Si系铜合金带材最终性能可以达到指标:导电率55-59%IACS，强度σb=551-621MPa，显微硬度153-184HV，延伸率δ≥8%。其强度水平为目前引线框架材料中最高的。 （2）高强高导的Cu-Cr-Zr合金系。在国家自然科学基金的支持下，开展了对Cu-Cr-Zr-Mg和Cu-Cr-Zr合金组织转变规律的研究，首次发现Cu-Cr-Zr-Mg合金在470℃时效形成了具有Fm3m点群的超点阵CrCu2(ZrMg)；同时存在体心的Cr相和面心的Cu4Zr相。高温550℃时效析出相完全转变为Cr和Cu4Zr。Cu-Cr-Zr合金在时效初期形成Cu5Zr相，时效峰值状态析出相为Cu5Zr相和体心立方的Cr，且析出相与基体保持着共格关系。所获带材具有高的硬度、强度及导电率，分别可达190HV、600MPa及84%IACS，而带材的延伸率和软化温度分别可达9.4%及578℃，满足了高强度和高导电引线框架铜合金的性能，为工业化生产提供了重要依据。

利用化学方法制备纳米纤维素、壳聚糖及环糊精等改性或交联产物，并用于含染料废水等絮凝和吸附，取得良好效果。 关键技术 （1） 生物质高效絮凝剂制备工艺技术，得到絮凝剂产品。 （2） 生物质高效吸附剂制备工艺技术，得到吸附剂产品。 知识产权及项目获奖情况 一种疏水化 ß-环糊精基阳离子聚电解质的制备方法及应用ZL201310165653.0； 一种有色废水的复合絮凝脱色方法 ZL201410184236.5； 一种反应性纤维素阳离子化改性剂的制备方法及应用 ZL201410184221.9 项目成熟度 部分工艺已中试。 投资期望及应用情况 成果可在印染废水处理领域推广应用。

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 离子液体是第一种由离子组成的液态熔盐，作为一种新型绿色介质或“软”功能材料可应用于分离，催化，材料，新能源，石油化工等诸多领域。本技术通过利用高效清洁的电离辐射接枝技术结合化学手法相结合将离子液体牢固化学键合负载到不同的载体上，得到一系列新型固体材料，兼具了离子液体与载体的特征，能够显著提升离子液体的利用率，无需引发剂，接枝产物中不残留催化剂等优点。目前已经成功将多种离子液体成功固载到微晶纤维素微球、二氧化硅微球、聚苯乙烯微球等基材，制备出一系列新型吸附分离用途的分离层析树脂材料。