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低成本、高性能的新颖热电化合物的研究
随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。
北京师范大学
2021-04-10
基因放疗引起放射性脑损伤相关SNP标志物
放疗是鼻咽癌首选的治疗方式，而放疗引起的放射性脑损伤是鼻咽癌患者最严重的晚期不良反应之 放疗是鼻咽癌首选的治疗方式，而放疗引起的放射性脑损伤是鼻咽癌患者最严重的晚期不良反应之 一。该不良反应往往具有不可逆性，极大地影响患者的生活质量。放射性脑损伤一旦发生，治疗颇为困 一。该不良反应往往具有不可逆性，极大地影响患者的生活质量。放射性脑损伤一旦发生，治疗颇为困 难，因此，对接受放疗的鼻咽癌患者进行放射性脑损伤发病风险预测，对高危个体提前采取针对性的保护措施，实现肿瘤的个体化治疗，显得尤为重要。 本发明公开了DISC1FP1基因上的SNP位点rs10501719作为与肿瘤放疗引起的放射性脑损伤发病风险相 关的标志物的应用。同时，制备得到一种预测肿瘤放疗引起的放射性脑损伤发病风险的试剂盒，利用该试 剂盒检测SNP标志物分型，联合患者临床信息可以更加全面准确的评估鼻咽癌患者发生放射性脑损伤的患 病风险。
中山大学
2021-04-10
植物-环境信息快速感知与物联网实时监控技术及装备
项目属现代农业技术领域，围绕农田信息快速感知、稳定传输和精准管控三大瓶颈难题，在植物养分/生理/病害信息快速感知，土壤水/盐/养分特性多维快速测试，农田复杂环境下信息无线稳定传输，基于作物生长需求的物联网环境调控和肥水药精准管理等核心技术取得了重大突破，自主研制了系列产品和系统，总体达到了国际同类研究先进水平，部分达国际领先水平。相关成果已经在全国20 多个省市的农田、果园与设施农业等推广应用，取得了重大经济和社会效益，对推动我国数字农业和农业物联网技术的发展具有重要意义。
浙江大学
2021-04-11
基于国际标准的通用物联网技术成果应用
oneM2M是欧洲电信标准化协会（ETSI）联络美国、中国、日本和韩国的通信标准化组织，成立国际标准化组织，共同开展物联网业务层国际标准的制定。oneM2M协议是应用层中的上层协议，以HTTP、CoAP、MQTT等协议作为通信载体，将自己的语义封装在HTTP等应用层协议之中。NB-IoT是3GPP针对低功耗广覆盖类业务而定义的新一代蜂窝物联网接入技术，主要面向低速率、低时延、超低成本、低功耗、广深覆盖、大连接需求的物联网业务，NB-IoT物联网协议是低层协议，二者的关系如图1所示。
图1 协议体系关系图
基于多协议转换的研究以及系统模型方案的设计与分析，提出NB-IoT设备接入oneM2M的系统模型，如图2所示。NB-IoT设备：搭载了NB-IoT芯片的一套设备，包含了数个传感器。运营商服务器：负责接收NB-IoT设备数据包，并将其存放于平台数据库中。协议转换节点：将NB-IoT设备信息接入oneM2M系统中的核心模块。oneM2M平台：具体保存资源以及对外展现资源的平台。
图2 NB-IoT设备接入oneM2M系统模型架构
本成果基于NB-IoT和oneM2M标准，研究构建的工业互联网全系统通用技术，包括基于NB-IoT硬件系统的嵌入式开发及其低功耗的解决方案；NB-IoT终端与运营商云平台系统的协同通信机制；运营商云平台系统与oneM2M企业私有云平台的通信机制；oneM2M工业企业的数据的统一表示，实现工业互联网大数据的深度人工智能应用。
北京邮电大学
2021-05-09
一种治疗痛经的隔药灸脐中药组合物
本发明涉及中药领域一种治疗痛经的隔药灸脐中药组合物。解决了内服中药存在的止痛效果差、治疗周期长、口感差和针刺疗法适用不广泛的问题。有效治疗妇女痛经，减轻妇女痛苦，提高妇女生活质量；且用药都为中药，无毒副作用；采用隔药灸脐的治疗方法，具有简、便、验、廉、捷的优点，集中了穴位、灸法、药物的多重作用，具有显效快、疗效确切、无痛苦的优点。
山东中医药大学
2021-05-07
一种治疗痤疮的外用中药组合物及其制备方法
本发明提供了一种有效、安全且无痛苦的治疗痤疮的外用中药组合物及制备方法，直接作用于病变部位，治疗痤疮，具有简、便、廉、验、捷的特点，便于临床推广应用。
山东中医药大学
2021-05-07
固相力化学制备聚合物超细粉体新技术
聚合物超细微粉是经过一定工艺过程制备的具有微米到纳米尺寸的聚合物粉体材料，具有独特的性能，应用广泛。然而由于聚合物强韧性、低软化温度，实现聚合物的超微细化难度较高。传统的机械粉碎法能耗高，对强韧性聚合物需深冷粉碎，有时需引入酸碱介质，且达到的粒度有限。本项目利用具有自主知识产权的固相磨盘形力化学反应器独特结构产生的强大挤压剪切力或在优选的助磨剂共同作用下实现脆性、弹性和强韧性聚合物如PP、PS、PE、PA6、SBS等的有效粉碎，可制备粒度可达微米级的单一聚合物超细微粉、混合聚合物超细微粉、聚合物共混物超细微粉以及聚合物/无机物复合超细微粉。
四川大学
2021-04-11
嵌段共聚物节能、环保的聚合反应挤出技术
苯乙烯与二烯烃嵌段共聚物包括苯乙烯类热塑性弹性体（SBS, SIS,）、溶聚丁苯橡胶，星型SSBR, 星型SIBR等的橡胶材料，以及透明高抗冲聚苯乙烯K树脂。目前，前者在全世界已形成了数百万吨的生产能力和消费量，广泛的应用于轮胎橡胶，改型沥青，热溶胶，压敏胶，制鞋，聚合物改性等领域；后者K树脂由于将橡胶嵌段的球粒直径控制在纳米数量级，因而同时具有优良的透明性、抗冲击性、抗弯折疲劳和加工性能，因此在医用包装材料，医用器械材料，办公用品、家用电器、汽车、化工、仪表等领域都具有极广的应用，这是通用高分子材料所无法替代的，但是目前我国K树脂尚未成功工业化。本项目采用聚合反应挤出技术，该技术以挤出机为反应器，充分利用螺杆挤出机对高粘度介质也具备有效传热、传质的特点，将单体聚合与高聚物加工两个过程合二为一，实现无溶剂本体聚合，直接在挤出机中几十秒钟内由单体聚合成超高分子量聚苯乙烯、苯乙烯类热塑性弹性体、K树脂等。本项目通过混合单体进料方法，得到的聚合物经NMR，IR，DMA，GPC，TEM，SEM，AFM测定及理论分析发现其为（SB）n多嵌段的共聚物。B橡胶嵌段的分散相尺度在自然状态下呈纳米级球状分布。有高达220％以上的超高断裂延伸率。在液氮中冲断面呈现出典型的韧性断裂形貌。该技术成熟度已达到可中试阶段。如采用分段加料的方式，由单体一步本体聚合得到当今世界上必须用耗能、污染的溶液聚合法方可得到的SBS、SIS等嵌段聚合物，其技术成熟度同样已达到可中试的阶段。该技术已申请了3项国家发明专利，具有完全独立的知识产权。
华东理工大学
2021-04-11
物科院赵云山教授在《Advanced Functional Materials》发表研究论文
物科院赵云山教授在低维材料热电输运领域取得重要进展。热电材料通过将环境中废热直接转为有效可利用的电能，为当前能源危机提供了一种可持续、绿色便捷的能源补给途径，如何提高热电材料热电特性成为学者不断讨论和研究的话题。二维半导体材料作为后硅半导体时代重要部分，其具有较高载流子迁移率和较大的有效电子质量，其在热电领域中应用近年来也引起了广泛关注。在该工作中，研究人员报道了“能带工程”可以显著提高新型二维半导体材料PdSe2的热电特性，其功率因子可高达1.5 mWm-1K-2。通过退火处理可以降低接触电阻，同时能够有效去除杂质缺陷和有机物残余。研究人员把热电器件在480K环境中退火4个小时，发现PdSe2导电性提高了将近10倍，同时电子载流子迁移率达到210 cm2V-1S-1，最终热电因子提高了将近3倍。通过对比不同厚度的PdSe2样品热电特性，研究人员发现，越薄的PdSe2呈现出更好的导电和热电特性。第一性模拟计算证实，随着厚度降低，导带中有额外的能带出现，两个能级发生了简并，从而提供更多电子态密度和创造更多电子通道。考虑PdSe2晶格低对称性导致的较低热导率，研究人员预测室温下其ZT可达0.1，优越于目前报道的其他二维半导体材料。此研究证实，热退火处理和“维度工程”能显著提高材料的新型二维半导体PdSe2热电特性，从而为当前不断涌现的二维半导体材料在低维热电领域提供了新思路。该工作对于探索低维材料应用于物联网自供电领域具有深远意义。
南京师范大学
2021-02-01
基于超陡摆幅器件的极低功耗物联网芯片
随着集成电路的发展，功耗问题越来越成为制约的瓶颈问题。特别是在即将到来的万物互联智能时代，物联网、生物医疗、可穿戴设备和人工智能等新兴领域更加追求极低功耗，尤其是极低静态功耗。面向未来庞大的物联网节点应用的需求，极低功耗器件及其电路芯片受到越来越多的关注。受玻尔兹曼限制，传统晶体管的亚阈摆幅存在理论极限，这一限制是阻碍器件功耗降低的关键因素，基于传统CMOS晶体管的集成电路已经无法满足物联网节点等对极低功耗的需求。 本项目基于标准CMOS工艺研制新型超陡摆幅隧穿器件，并进一步研发具有极低功耗的物联网节点芯片。新型超陡摆幅隧穿器件采用有别于传统晶体管的量子带带隧穿机制，可突破亚阈摆幅极限，同时获得比传统晶体管低2个量级以上的关态电流性能，具备极其优越的低静态功耗性能。通过超陡亚阈摆幅器件及电路技术的研究和突破，可促进我国物联网芯片产业的发展，显著提高物联网节点的工作时间，具有重要的应用价值。
北京大学
2021-02-01