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多功能原位微扭转测试仪
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
微米尺度材料、人工肌肉、微型发动机等已经成为机械制造、生物医疗、航空航天等领域必不可少的部分，对它们的扭转力学性能的表征、致动特性的研究、扭矩的计量等是十分必要的，但是如今面临着缺少可靠的微扭转测量设备的重大难题。本技术针对这一难题，开发了多功能原位微扭转测试仪，将测试装置的分辨率提高nNm量级，使其具有高分辨率、高精度、大量程、高稳定性、高可靠性的特点，适宜在不同环境（如温度、湿度等）下使用，为今后微纳米力学领域的实验研究、人工肌肉的制备等方面提供了技术支撑。
华中科技大学
2022-07-27
稀土掺杂非磁过渡金属对“铁磁/非磁”纳米自旋泵浦器件的磁性调控
成果介绍铁磁（FM）/非磁（NM）结构的双层膜中发现的自旋泵浦（spin pumping）效应是磁学和自旋电子学中的一个突破性发展，因此吸引了众多的研究兴趣。它和铁磁层自旋极化电流相关，同时又和非磁层的自旋轨道耦合有直接联系。本项目采用具有较高的自旋轨道耦合系数的稀土金属调制非磁层，运用铁磁共振和输运两种方法，并结合结构、磁性和同步辐射分析等手段，研究不同稀土掺杂对铁磁/非磁过渡-稀土合金（Py/NM-RE）复合纳米双层膜的结构和界面的影响，得到自旋泵浦强度、界面混合电导以及非磁层的自旋轨道耦合强度和自旋扩散长度的调控规律。从而探索该复合纳米双层膜中的界面自旋泵浦效应和非磁层自旋轨道耦合对自旋动力阻尼的影响机制。这些研究结果将有利于开发新型复合磁性材料和新型强自旋-轨道耦合的非磁材料，有利于集成多功能自旋器件。
东南大学
2021-04-11
新型固体润滑添加剂材料
新型固体润滑剂层状金属磷酸盐材料具有具有类似于传统固体润滑剂二硫化钼、石墨的层状结构。该产品作为固体润滑剂添加到润滑脂中，通过合理的基础油复配技术，独特的工艺和配方设计，制备的润滑脂产品具有杰出的极压、耐磨、宽温润滑性能，满足多水、多尘和复杂工况的需要。技术指标： Cu-α-ZrP(Cu(OH)2Zr(HPO4)2· 2H2O)是浅蓝色粉末，粒径分布均匀， 在 400-600nm 范围。 作为固体润滑剂添加到锂基润滑脂中， PB（N） 值为 980N（加入量为 5.0 wt %），在同等条件下，比添加 MoS2 润滑脂的 PB 值高 58.8%，表现出优良的润滑性能。
太原理工大学
2021-05-05
固体废物基环保新材料
在工业生产中，有大量固体废物产生，如污泥、赤泥、钢渣、化工废渣等， 固体废物的减量化、无害化和资源化是目前的潮流和发展的趋势。 针对以上各种问题，本项目以工业固体废物为主要原料，开发出了轻质、 超轻污泥陶粒制备工艺；发明了用于处理高浓度难降解有机废水的轻质阴、阳 极水处理滤料、抗板结系列粒状铁碳微电解填料；发明了用于工业废水深度处 理的基于固废陶粒的水处理技术；发明了基于污泥陶粒的绿色建材混凝土砌块 和适用于民用建筑的室温调节，具有显著节能效果的污泥陶粒—多元脂肪酸相 变材料，取得了系列创新性的研究成果。环境效益、经济效益和社会效益显著。 本项目包括一套完整的固体废物基环境友好材料成套技术，包括轻质/超轻 污泥陶粒、污泥与工业固体废物基微电解粒状材料的研发、工业化生产及实际 应用。
山东大学
2021-04-13
利用矿山固体废料( 尾矿、废石)
建筑装饰用微晶玻璃（商品名玉晶石）是微晶玻璃的一种，是一种新型人造石材。玉晶石主要用作建筑物内外墙、地面、柱面装饰面料，桌面、厨房、卫生间台面，尤其适用于地下建筑。它是用一定成分的砂、石原料经熔融—水淬成玻璃质细粒—成形—升温晶化而成的多晶陶瓷，为结晶相与玻璃相的复合体。其抗压强度、抗折强度、光泽度、硬度、耐酸碱性等性能均达到或超过高档天然花岗石材（见下表），尤其是其没有放射性、易制成异形（如弧形）、花纹美观、颜色可按市场需要人为调配、并可配出天然石材所没有的色调（如兰色）等优于天然花岗石的性能。而价格相当于中档石材，如白色玉晶石可与白色大理石—汉白玉类比，前者 300 元／平方米，后者高达 600～800 元／平方米，因而备受建筑业青睐。其主要成分是 SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Na2O、K2O 等，许多尾矿废石的成分与之相似，在玉晶石原料中可占到 30%以上，若再加上一些废玻璃等，固体废料在原料中可占 80～90%。
北京科技大学
2021-04-13
利用矿山固体废料(尾矿、废石)
建筑装饰用微晶玻璃（商品名玉晶石）是微晶玻璃的一种，是一种新型人造石材。玉晶石主要用作建筑物内外墙、地面、柱面装饰面料，桌面、厨房、卫生间台面，尤其适用于地下建筑。它是用一定成分的砂、石原料经熔融—水淬成玻璃质细粒—成形—升温晶化而成的多晶陶瓷，为结晶相与玻璃相的复合体。其抗压强度、抗折强度、光泽度、硬度、耐酸碱性等性能均达到或超过高档天然花岗石材（见下表），尤其是其没有放射性、易制成异形（如弧形）、花纹美观、颜色可按市场需要人为调配、并可配出天然石材所没有的色调（如兰色）等优于天然花岗石的性能。而价格相当于中档石材，如白色玉晶石可与白色大理石—汉白玉类比，前者300元／平方米，后者高达600～800元／平方米，因而备受建筑业青睐。其主要成分是SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Na2O、K2O等，许多尾矿废石的成分与之相似，在玉晶石原料中可占到30%以上，若再加上一些废玻璃等，固体废料在原料中可占80～90%。 本项技术为我校承担原冶金部科研课题的成果。我们提供技术服务为广东汕头、重庆涪陵和安徽安庆三家企业建成了用普通原料的微晶玻璃饰材生产线，分别于2000年、2001年和2004年投入批量生产，规格2000 mm×1000 mm×20 mm，产品经国家建材质量检测中心检测，达到国家优等品标准。 2000年8月份中央电视台“走近科学”栏目播放的《微晶玻璃》，即在北京科技大学摄制，以我们的技术及汕头国份公司微晶玻璃饰材生产线作为实例。2003年1月我们的技术通过了国家教育部鉴定，鉴定意见认为，达到国内领先水平。总之，我们提供的微晶玻璃饰材生产技术，已通过了生产实践的检验，可以负责任地说，本项技术为成熟技术，没有技术风险。因已有生产实践经验，可以只做用当地原料的少量实验室试验，不再做中试，即可进行试生产，为用户节约投产前的费用。我们为客户服务一般采用技术服务方式，实行交钥匙工程，并负责对操作工人的培训，保证投产成功。
北京科技大学
2021-04-13
磁-电耦合复合材料与磁探测新方法
在过去的二十年里，磁电材料因其在磁传感器、能量回收器、微机电系统、可调微波器件等工程领域的应用潜力，一直以来得到了研究者的广泛关注。为了实现强的磁电耦合，北京大学工学院的研究者们利用不同的压电和压磁材料制备了诸如0-3型、3-1型、2-2型和2-1型的磁电复合材料。 北京大学工学院实验室通过激光处理压磁材料FeBSi合金(Metglas)，提出了1-1型的磁电复合结构。实验测试得出：1-1型磁电材料具有超高的磁电系数（超过7000 V/cm Oe），相比于现有结果提高了接近7倍。当被测磁场频率为复合材料的谐振频率时，在室温条件下测到了1.35×〖10〗^(-13)Tesla的微弱磁场，这是块体磁电复合材料领域的重要突破。该研究还发现，激光快速退火处理可以显著降低压磁材料在谐振频率点的交流损耗，从而提高1-1型磁电结构的机械品质因子。此外，1维（1D）的结构也有利于降低退磁因子，并增强磁通聚集效应。
北京大学
2021-02-01
磁- 电耦合复合材料与磁探测新方法
项目简介 在过去的二十年里，磁电材料因其在磁传感器、能量回收器、微机电系统、可调微波器件等工程领域的应用潜力，一直以来得到了研究者的广泛关注。为了实现强的磁电耦合，北京大学工学院的研究者们利用不同的压电和压磁材料制备了诸如0-3 型、3-1 型、2-2 型和2-1型的磁电复合材料。北京大学工学院实验室通过激光处理压磁材料FeBSi 合金 (Metglas)，提出了1-1 型的磁电复合结构。实验测试得出：1-1 型磁电材料具有超高的磁电系数（超过7000 V/cm Oe），相比于现有结果提高了接近7 倍。当被测磁场频率为复合材料的谐振频率时，在室温条件下测到了1.35×〖10〗^(-13)Tesla 的微弱磁场，这是块体磁电复合材料领域的重要突破。该研究还发现，激光快速退火处理可以显著降低压磁材料在谐振频率点的交流损耗，从而提高1-1 型磁电结构的机械品质因子。此外，1 维（1D）的结构也有利于降低退磁因子，并增强磁通聚集效应。应用范围基于磁电耦合效应，该项研究课题组首次提出了磁电磁通门的结构设计，旨在对微弱直流磁场进行探测。这个磁电磁通门具有梭形结构，对于1nT 的直流磁场输入，磁电磁通门输出信号的相对变化相比现有的结果提高了4-5 倍，为磁异常探测在导航、医学诊断等领域的应用创造了可能。项目阶段本课题组同内窥镜团队合作，发展了基于磁电耦合原理的磁电传感器阵列和磁成像系统，研制了国内首台磁电磁成像样机。该样机核心组成部分由56 路磁电传感器、驱动电路、信号采集与处理、磁成像显示等构成。该磁成像系统不仅能够检测磁性金属物的存在，而且还能准确判断其位置、姿态，定位偏差纵向在1.2cm 以内，横向偏差在0.5cm 以内。另外，通过对金属棒扫描和采集信号的微分处理，还可以判断金属棒的长、径比值。该项研究提出的磁成像系统在安检、医学上人体内磁性药囊实时监测方面具有较大应用价值。知识产权已申请相关专利。合作方式 技术转让、合作开发。
北京大学
2021-04-11
关于原子核壳演化的研究
当原子核的核子数（质子或中子）为2，8，20，28，50，82，126的时候，原子核性质会表现出格外的稳定性，这些数字被称之为原子核的“幻数”。Mayer 和 Jensen等人利用包含了自旋轨道耦合的壳模型对幻数进行了成功的解释，他们开创性的工作被授予1963年诺贝尔物理学奖。随着对远离稳定线原子核性质的研究，人们发现在某些区域原子核壳结构发生了显著变化，与传统壳模型的描述很不一致。为此人们给出了很多理论解释，其中张量力作为新壳演化的重要原因，近些年成功地解释了核素图中多个质量区域新的壳演化规律，受到人们的广泛关注。 双幻核132Sn（Z=50，N=82）附近由于实验数据缺乏，人们对该区域壳结构是否会发生变化一直存在着争论。因此，实验上进一步研究该区域的壳演化特征，探讨壳演化内在机制是一个非常重要而有趣的课题，对理解核天体物理中的快中子俘获过程也有重要意义。图1. 奇质量Ag同位素第一个1/2-态和9/2+态 图2. (a) 理论计算的质子有效单粒子能能级差的系统性演化 曲线。(b) 中子在h11/2轨道的占据 近期，核物理与核技术国家重点实验室的李智焕、华辉课题组和合作者在日本理化学研究所开展了对123Pd和125Pd核的β衰变实验研究，首次在衰变子核123Ag和125Ag 的低激发能区发现了具有β放射性的同核异能态。利用新发现的同核异能态，讨论了奇质量Ag同位素中由πg9/2 和 πp1/2两个轨道形成的Z=40次闭壳能隙在N=82附近的演化（见图1）。研究表明在N=82处，Z=40次闭壳能隙可能存在明显的减小。为了进一步了解壳演化的微观机制，使用包含了张量力的壳模型计算了这个质量区单粒子轨道的演化，结果显示相比于N=50处，Z=40次闭壳能隙在N =82处存在明显的减小，张量力对 Ag 同位素中πg9/2 和 πp1/2 轨道以及 Z=40 次闭壳能隙在接近 N=82 时的演化起到非常重要的作用（见图2）。研究工作发表在近期《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 122, 212502 (2019)]上。 研究论文第一作者是北京大学博士生陈志强，李智焕和华辉为该论文的共同通讯作者。研究工作得到了科技部项目和基金委项目的资助。
北京大学
2021-04-11
遥控核化侦察机器人
电子科技大学
2021-04-10