现阶段所设计的存算一体器件单元结构如图 1 所示： 器件的基本结构由波导和功能层（由下到上分为加热层、电极层、保护层、相变材料（硫系化合物）层）所构成。拟通过在当前流行的绝缘层上硅(SOI)光子平台上集成四氮化三硅光波导的方式实现器件的光学读取功能，即在非常厚的硅衬底层上生长一层绝缘层二氧化硅和波导层，然后在基片上通过光刻、显影、刻蚀等工艺制备四氮化三硅波导。功能层主要用于实现器件的电学写入功能。加热器层的主要用途是与相变材料层形成电接触，通过较小的接触面积使接触处的热量集中，从而可以在较小的电压或电流下使相变材料发生相变。因此需要加热器层具备较好的导热和导电性能，同时在近 C 波段具有较低的光损耗，可采用石墨烯。电极层可用于提供相变材料器件单元所需要的编程电脉冲。当前拟采用硒掺杂的相变材料合金（如 GSST）作为器件的核心功能层的相变材料。该材料在通信/非通信波段显示了极低的光损耗和更高的品质因数，且相变前后在通信 C 波段具有足够大的光学常数反差，可在更恶劣的高温环境下进行操作，适用于硅基光子器件应用。 采用的主要技术手段包括： ① 依托于相变材料的电致和光致相变特性，通过电学编程、光学读取的方法实现器件的存储、算术运算和逻辑运算功能：  存储功能的实现：拟利用相变材料晶态低透过率和非晶态高透过率分别代表二进制中的‘1’和‘0’，实现数据存储（编程）功能。例如在电极两端施加合适的电脉冲，所产生电流流经加热层时，生成的热量主要集中在加热层和相变材料层接触处，使得接触处的相变材料发生相变，实现存储功能。在完成上述编程操作后，从器件波导输入端输入读取连续光。由于相变材料功能层对光强的吸收能力在编程和非编程区域间存在着显著的差异，因此当输入光经过波导后，其能量会因为相变材料编程区域的吸收而发生改变，进而显著改变输出光强能量。所以通过测量输入输出光强的能量之比（即透过率），可实现对先前编程区域的读取。  算术和逻辑功能的实现：通过调整编程电脉冲的幅度和宽度可以动态调控相变材料的相变程度，使得器件的中间透过率值可用于代表不同的数值，实现多级存储功能。所以拟采用输入脉冲数量对应加数的方法实现标量加法计算。同时由于所设计器件的读取连续光输出功率可视为读取连续光输入功率和器件透过率的乘积，因此可采用将输入功率和透过率作为被乘数和乘数的方法实现基本乘法运算。除此之外还可以将器件功能层的初始状态设置为非晶相，把晶化脉冲幅值和不足以产生晶化的脉冲幅值分别作为输入逻辑‘1’和‘0’；同时设定一个判定阈值并与编程后器件透过率的变化率进行对比，把高于和低于阈值的透过率变化率分别作为输出逻辑 ‘1’和‘0’；通过合理选择编程脉冲有望实现各种逻辑功能输出。 ② 基于器件透射率可调特性验证其实现神经突触的可行性。并依托所设计人工突触构建人工神经网络芯片，实现图像、语音和文本识别功能：  突触可塑性是大脑记忆和学习的神经生物学基础，也是人工类脑器件需要实现的首要功能。为实现突触可塑性，拟把相变材料和波导之间的耦合区域视为仿生神经突触，左右两端电极分别代表突触前和突触后，分别施加在两端电极上的电脉冲则作为突触前和突触后刺激。通过调节从左右两端电极输入耦合区域的电脉冲时间差对耦合区域的光透过率进行连续调控，进而依托于上述存算理论模型和实物器件仿真和实验实现仿生神经突触的脉冲时序依赖可塑性（Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  将不同波长的光脉冲序列输入所设计的突触单元, 经过相变材料的作用，脉冲强度发生变化，对应于乘法器。进而借助于微环结构，将不同波长的脉冲导入进同一波导中，该功能类似加法器。相加后的脉冲光强较小时，读取光与微环发生共振，在输出端口没有光强输出。当光强达到一定的阈值后，读取信号不再和微环发生共振，而是传播到输出端口。这一过程类似神经元脉冲信号的激发，实现了非线性激活函数的功能。利用上述的单个神经元结构，验证其监督式机器学习和非监督式机器学习。对于监督式机器学习，权重的数值通过外部管理器设置；对于非监督式机器学习，不再需要外部管理器来设置权重值，而是通过输出光脉冲进行反馈控制，调整权重值。在单个神经元结构的基础上，更复杂的光学脉冲神经网络结构，证明该结构的可扩展性。拟设计的神经网络中的每一层结构包括三个功能单元，即收集器、分发器和神经突触结构。收集器将上一层不同波长的光脉冲信号收集到同一根波导中，分发器将光脉冲分发给多个神经元，神经突触结构则产生光脉冲信号，输入给下一层结构。基于上述结构实现图片、语音和文本的识别。 创新性分析：①首次研究了一款基于“电学编程、光学读取”模式的光电混合存算一体化器件。与传统电学存算一体化器件相比,拟研发的器件可以进行长距离的信息传输，具有传输带宽高、信号间延迟低、损耗低、抗干扰、集成密度高等优点。②采用硒(Se)掺杂的相变材料作为存算一体化器件的核心功能材料。与采用其他相变材料的存算一体器件相比，以硒参杂的相变材料作为功能材料的存算一体器件有望展现出极低的光损耗。③提出了一种基于“电学脉冲刺激、光学权重调节”的人工神经突触。该突触器件有望成为未来通用型人工神经突触，填补了光电混合型人工突触的技术空白。 先进性分析：①所提出的光电混合工作模式使得该存算一体化器件不但具有传统集成电路的高密度特性，且兼具光通信技术的宽频带、低延迟、抗干扰的优越性能。②所采用硒参杂的相变材料不但继承了传统材料具有的快速相变转化速度、低功耗和稳定性强等特性，且本身在通信波段非晶态透明的同时还保持了相变前后足够大的光学性能差异的特点。③所设计的突触继承了人工电子突触和全光突触的优点，具有高集成度、低功耗、超快响应时间、稳定性强等优点。 独占性分析：根据已取得成果正在撰写专利，以获得该关键技术的独有权。 

项目成果/简介:作为一种新的太阳能电池电池技术，有机太阳能电池具有低成本、柔性、半透明、可大面积溶液印刷等优点；在应用方面，可与当前基于硅等的无机太阳能电池形成优势互补。特别指出的是，与钙钛矿太阳能电池相比，有机太阳能电池还具有环境友好的优点，在使用过程中以及使用后处理方面不会产生重金属污染，其所使用的少量有机材料都是可降解的有机染料类化合物。效率、成本和稳定性是所以太阳能电池能否应用的关键要素。有机太阳能的效率目前和其它最好的太阳能电池之间的差距正在迅速缩小，目前我们实验室已经获得超过 1515%的效率，是有机太阳能电池领域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大优势，有机材料分子结构多样性，成本低廉；寿命方面，因成本低廉，产业界对有机太阳能电池寿命的要求不如无机太阳能电池，10 年左右的寿命可以完全满足商业化应用，已有研究表明，OPV 寿命达到 5-7 年没有问题，随着研究深入，提高的 10 年以上会很快实现。 本项目围绕有机太阳能电池的关键材料开展系统研究，1）提出了新的材料设计理念，发展了系列具有独立自主知识产权的活性层材料；2）发展了成熟的高效率有机太阳能电池制备工艺技术，制备了系列高效率有机太阳能电池光伏器件，不断刷新领域内最高太阳能电池光电转化效率；3）制备了低成本、可溶液印刷柔性的透明电极，应用于有机太阳能电池，获得了与目前常规透明电极，如 ITO，完全相当性能。应用范围:目前有机太阳能电池正处在从实验室走向实际应用的黎明阶段，因其优点和特点，在可穿戴设备、建筑一体化等领域将会产生巨大的需求市场。当前国内外多家实验室已开展完全面向实际应用的研究开发，随着研究的不断深入，有机太阳能电池的商品化生产应用将会很快实现。效益分析:1. 具有完全自主知识产权的高效有机太阳能电池活性层材料，且合成简单，成本低； 2. 具有成熟的高效有机太阳能电池制备工艺； 3. 具有自主知识产权的低成本、高性能柔性透明电极，不仅完全适用有机太阳能电池，亦可广泛应用了其它相关领域。

成果简介：本发明涉及一种季铵盐-氟硅丙烯酸酯嵌段共聚物抗菌涂层材料。通 过可逆加成-断裂链转移自由基或大分子引发剂自由基聚合的方法，制备聚二甲 基硅氧烷-b-[聚甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯-b-聚甲基丙烯酸六氟丁酯-b-聚 (甲基丙烯酸六氟丁酯-co-甲基丙烯酸羟乙酯)]2 多嵌段共聚物。然后加入 1-碘 辛烷进行季铵化反应，制得季铵盐-氟硅丙烯酸酯嵌段共聚物。该方法的优点是 反应操作简便，反应条件温和，反应过程具有较好的可控性。制备的多嵌段共聚 物具有良好的成膜性和抗菌性能。这种多嵌段共聚物可以广泛应用于抗菌涂层材 料。 成果水平： 国内领先 应用范围：广泛应用于织物、室内装饰、建筑物的内、外墙、顶棚或地面、以及 家具表面。 市场分析及前景：微生物广泛存在于自然界，通常细菌适宜繁殖生长的自然条件 为温度 23℃～38℃，相对湿度为 85%～100%，因此在温湿地区的建筑物内外墙 面，以及家具表面等适合细菌生长的表面，它们繁衍迅速．并由此生出各种酶、 酸和毒素的代谢产物，从而影响物品的外观与质量，污染环境，危害动植物的生 长和人类的健康，我国南方地区多雨潮湿，很容易滋生细菌，抗菌涂料具有筑装 饰和防霉作用的双重效果，具有广阔的应用前景。目前抗菌涂料的研发处于初始 阶段，具有良好的发展前景。 主要技术指标：抗菌性能： 测试方法：琼脂平板法。 测试结果：在 37℃下，对大肠杆菌、枯草杆菌等进行 24 小时培养，具有显著的 抗菌效果。 合作方式：技术转让，100 万元。

本发明涉及一种聚偏氟乙烯基扣式与卷绕式超级电容器及其电极材料制备方法。该方法包括：（1）聚偏氟乙烯混合液制备；（2）聚偏氟乙烯复合膜制备；（3）对复合膜活化处理，制得扣式与卷绕式超级电容器的聚偏氟乙烯膜电极材料。以聚偏氟乙烯膜材料为扣式与卷绕式超级电容器的电极，制备成扣式超级电容器与卷绕式超级电容器。本发明制备的电极材料，不用直接添加活性物质，其成本低、充放电速度快、工艺简单；制备的扣式与卷绕式超级电容器充放电性能好、循环寿命长；且电极材料可加工为任意大小，其厚度大约为85～120μm，符合器件小型化的要求及扩大其应用范围。

本发明公开的生物活性仿生磷酸钙纳米材料，是含硅、锶、锌和镁中至少两种元素的纳米磷酸钙颗粒，其组分以氧化物形式表示的质量百分数含量为：CaO？40～55％；P2O538～44％；SiO20～0.3％；SrO？0～5.5％；ZnO？0～3.5％；MgO0～4.5％；H2O？3～8％，上述组分之和为100％，且SiO2、ZnO、MgO和SrO至少两种物质不同时为0。其制备方法是向模拟体液中添加含侧链羧基的链式聚合物溶液，并加入含硅、锶、锌和镁中至少两种离子的无机盐溶液，反应陈化，析出微量元素协同掺杂的仿生磷酸钙纳米粒，过滤、洗涤、干燥而成。这种纳米材料在骨组织中能持续降解并同步释放钙、磷酸根离子和微量元素，适宜于人体骨齿损伤修复应用。本发明具有制备工艺简单、纳米粒形貌和尺寸容易控制、微量元素复合比例易于操控等特点。

本发明公开了一种可生物降解的生物活性掺锶硫酸钙材料、制备方法及应用。其制备方法是将含Ca2+和Sr2+的溶液与十二烷基磺酸钠溶液混合，再将该混合溶液滴加到持续超声和搅拌处理的含SO42-的无机盐溶液中，析出掺锶二水硫酸钙微粒，经过滤、洗涤、干燥后，在150~170oC热处理后转化为掺锶α-半水硫酸钙微粒，再按固/液比0.5~2.0的比例将掺锶α-半水硫酸钙微粒与生理盐水调和形成糊状物，经水化反应并固化形成的材料。这种材料在骨损伤中持续降解并释放钙、锶和硫酸根离子，适宜于各种人体骨齿损伤修复、药物缓释等应用。本发明具有制备工艺简单、微粒形貌和尺寸容易控制、锶摻杂比例易于操控等特点。

本发明公开了一种表面氧缺陷多孔金属氧化物材料及其制备和应用。所述表面氧缺陷多孔金属氧化物材料的制备方法包括以下步骤：1)将金属盐溶解于有机溶剂中，形成透明溶液、2)将步骤1)中的透明溶液与软膜板剂混合，得到二者充分均匀分散的分散液，充分混合形成金属盐凝胶、3)将步骤2)中得到的金属盐凝胶制备成干凝胶、4)将步骤3)中得到的干凝胶高温煅烧，所得灰分即为表面氧缺陷多孔金属氧化物、本方法能够同步合成出表面氧缺陷多孔金属氧化物材料。制备方法相对简单，在形成多孔结构的同时增加了材料表面的氧空穴浓度，改变了材料的电子结构，可应用于吸附、光电催化及电池领域。

传统的Al2O3-TiN复合材料制备设备及工艺复杂，生产效率低下，成本高，不利于 复合材料的推广应用。本发明将两种粒径不同的Al2O3粗细颗粒作为骨料，α-Al2O3、 TiO2、Al粉作为细粉按比例混合模压，采用流动氮气气氛下常压原位反应烧结。在合理 的升温速率、合理的烧结温度以及保温时间下制备Al2O3-TiN多孔陶瓷材料。用金属作 结合剂取代传统烧结结合，可以降低制品的烧结温度，烧结后制品中的金属与原料中的 物质原位反应形成难熔化合物。

简介：本发明公开了一种空心纳米碳球组装介孔碳纤维材料的方法，属于介孔碳材料的制备技术领域。该方法以氨三乙酸和可溶性金属亚铁盐或镍盐为原料，溶剂热法合成金属配合物纤维前驱体，将配合物纤维前驱体在密闭条件或氩气气氛下焙烧可得由核壳结构纳米球组装的碳/金属氧化物(金属)复合物，将复合物纤维中纳米球的核(金属氧化物(金属))经酸蚀后，即可获得富含羧基基团、由纳米空心球组装而成的碳纤维材料。本发明的制备方法具有工艺简单，溶剂可回收再循环利用，制备成本低廉等优点；所制备的碳材料由纳米空心球组装而成，结构新颖，在吸附、催化剂载体等领域具有良好的应用前景。

本发明涉及微孔过渡族金属有机框架材料及其制备和使用方法，该材料的结构式为：[Cu2(C29H14O8)(H2O)2]7(C3H7NO)(H2O)。采用将过渡族金属铜盐和5, 5’-(9H-芴-2, 7-二基)间苯二甲酸在溶剂热条件下制备，工艺简单，成本低。将微孔过渡族金属有机框架物活化后具有不饱和金属位点以及空旷的不带有端基配位水的微孔。该材料热稳定性好，具有良好的小分子气体乙炔、乙烯、乙烷和甲烷储存性能，具有从乙炔和甲烷、乙烯和甲烷或乙烷和甲烷的混合气体中选择性分离甲烷的性能，以及从乙炔和二氧化碳的混合气体中选择性分离乙炔的性能。