成 果 简 介 变极性等离子弧立焊工艺是航天航空、高压开关和石油化工领域最具发展前景的铝合金焊接工 艺之一，已成为我国新型运载火箭、航天飞行器等航天产品的必选焊接工艺，目前国际上只有加拿大LIBIRDI 和美国AMET 公司具有该技术，并且只是高价格提供装备，无法提供工艺技术支持。本项目基于国家自然科学基金和国家科技重大专项，独立开发完成变极性等离子弧焊接成套装备与工艺技术，将 焊接工艺技术与自动化焊接成套设备相结合，研究的变极性等离子焊接设备及工艺具有完全自主的知识 产权， 可大幅提高我国航天产品的制造工艺水平，进而增强我国航天产业在国际市场上的竞争力。

1 成果简介随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高，环境污染、疾病监测、食品安全等民生热点日益受到人们的关注。如何对上述问题进行简单、快速的监控，将一些危害降至最低，保障人民生活和生产，这就需要一种可实时实地检测、操作简便的多应用传感器件。 表面等离子体波（ SPP）传感器是一种基于光学检测的传感器件，被广泛用于药物筛选、食物检测、环境监测和细胞膜模拟等方面。相对于目前常见的化学、电子、力学等传感器，SPP 传感器拥有实时检测、无需标记、对被检测物无损害、探测方法简单等众多优点。为了降低成本、 稳定性能、减小体积，集成型 SPP 传感器件的成为了现今研究热点。然而现有的集成型 SPP 传感器件普遍存在灵敏度低，探测范围小等问题，限制了其应用的推广。 课题组从 2006 年开始合作从事集成型 SPP 传感器件研究，在清国家 973 项目、自然科学基金重点项目、教育部清华大学自主研究项目等项目资助下， 创新性提出一种基于 SPP-介质波导异质垂直耦合器的可集成生化传感芯片，并对传感芯片的传感特性和应用进行了深入研究和探索。芯片的特点和性能如下：可集成，芯片体积小，可与便携设备集成；可批量生产，价格低廉；灵敏度较传统的集成型 SPP 传感器件高出一个数量级；可实现对传感区域的精确或者大范围调节；可实现对纳米量级大小的物质的探测；传感性能稳定，应用领域广泛。上述优点表明该芯片可以工厂大批量生产经营，也可以用于实验室的科研研究，在化学，生物，医学等多 个领域均有应用价值。查新表明，国内外目前尚未发现有相似原理的器件。 图 1 (a) 集成型 SPP 传感芯片与一元硬币尺寸对比图 (b) 传感芯片的显微镜照片2 应用说明可集成型 SPP 生化传感芯片在实验室经多次验证，可以实现对折射率液体以及纳米级薄层物质的高灵敏探测，并初步应用于对双酚 a（简称 BPA，一种塑料生长常用原料，每年生产将近 2700 万吨含 BPA 的塑料类物质， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的检测。实验结果表明，该芯片对于 BPA 的探测极限浓度可以达到 0.1ng/ml （欧盟公布食品准则中水含有BPA 的最高浓度为 1ng/ml）。3 效益分析由于目前国内尚无同类产品， 而且此产品在疾病检验，环境监测，药品鉴别等多个领域具有应用价值， 因此本仪器具有较大的市场推广空间。本传感芯片价格低廉，使用简便，对样品无二次污染，性能稳定，甚至对纳米量级的生化小分子探测均具有高灵敏度，相对于其他类型的传感器件， 具有明显的经济和技术优势。

数控等离子切割机行业属于高端装备制造产业和战略性新兴产业，实现其完全国产化有助于我国由制造大国到制造强国转型，具有重要战略意义。等离子切割机包括机械和电控两大部分，后者又包括等离子电源、数字控制系统CNC以及其他六大重要配件。 本项目创新技术如下：（1）部分斩波的三相PWM整流器技术和软上电技术；（2）两级交错并联模块化BUCK型DC-DC变换器；（3）高压低频引弧装置、高灵敏弧压调高器以及自动气控箱等；（4）ECAN总线实时信息传输技术；（5）智能自动套料软件。 本项目技术水平如下：（1）等离子切割电源支持直流260A，电流控制误差≤2%，电流纹波系数≤5%。（2）数控系统CNC控制轴数：2－4轴联动；控制精度：±0.001mm；坐标范围：±99m；（3）工件切割质量的5大指标达到国外同类产品的性能，如切口棱边垂直度接近1.5度-2.5度）。支持全时、自动、高效的平面切割和坡口切割，支持自动套料。 本项目实施过程中，与上海方菱计算机软件有限公司密切合作，2013年12月获得上海产学研合作优秀项目奖一等奖（中小微企业），2015年11月获得第17届中国国际工业博览会创新奖。

利用大功率等离子体处理危险有害的废弃物和一般的焚烧方式大不一样，等离子体火炬的中心温度可高达摄氏2～3万度，火炬边缘温度也可达到3千度左右。当高温高压的等离子体去冲击被处理的对象时，被处理物的分子、原子将会重新组合而生成新的物质，从而使有害物质变为无害物质，甚至能变为可再利用的资源。

项目成果/简介: 机械球磨是一种传统制粉技术，虽应用广泛，但效率较低，介质污染严重等。同时，单一机械能难以诱发材料活化、相变和反应等，不易实现对材料结构的精确控制，部分化合物难以合成。这使得传统球磨在制备高性能功能粉体方面面临极大发展瓶颈。 该技术首次提出将冷场等离子体引入机械球磨过程中，发明了一种高能效、高活性、低污染的介质阻挡放电等离子体辅助球磨（简称等离子球磨）技术及其装备（国家发明和国际PCT专利：ZL2005100362319，ZL201410815093.3，PCT/CN2014/094856），利用近常压下不同气体在球磨罐中形成的高能量电子的非平衡等离子体和机械球磨的协同作用，促进了粉末的组织细化、合金化、活性激活和化合反应等，不仅极大提高了球磨效率，使球磨时间减少了近10倍，显著降低了球磨污染，而且能够形成独特的结构显著提高材料的性能。 该技术先后得到广东省自然科学基金、广州市科学研究计划等支持，发表SCI论文40余篇、申请发明专利15余项；3项专利授权企业实施生产等离子球磨机，2016年至今共销售到30多家高校、研究所和企业。等离子球磨结构示意图等离子球磨应用材料体系知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国际领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无

本发明涉及等离子体的应用技术，尤其是一种等离子体诱导组织再生的装置。一种等离子体诱导组织再生的装置，包括输入模块、脉冲发生模块、人机交互系统和活性室温等离子体发生模块，输入模块输入电能，通过脉冲发生模块产生高频高压脉冲，所输出的高频高压脉冲由人机交互系统根据处理剂量需求调节，活性室温等离子体发生模块在高频高压脉冲的作用下产生人体可安全接触的低温等离子体，低温等离子体呈射流状喷出，产生的等离子体在垂直于喷射方向的不同横截面上的决定性活性基团实时时空分布呈现圆环形，长度为2～8cm，呈紫色，温度介于10℃～40℃之间。该装置能够在不伤害表皮组织的前提下，激活组织细胞如皮肤毛囊干细胞，促进其再生。

机械球磨是一种传统制粉技术，虽应用广泛，但效率较低，介质污染严重等。同时，单一机械能难以诱发材料活化、相变和反应等，不易实现对材料结构的精确控制，部分化合物难以合成。这使得传统球磨在制备高性能功能粉体方面面临极大发展瓶颈。 该技术首次提出将冷场等离子体引入机械球磨过程中，发明了一种高能效、高活性、低污染的介质阻挡放电等离子体辅助球磨（简称等离子球磨）技术及其装备（国家发明和国际PCT专利：ZL2005100362319，ZL201410815093.3，PCT/CN2014/094856），利用近常压下不同气体在球磨罐中形成的高能量电子的非平衡等离子体和机械球磨的协同作用，促进了粉末的组织细化、合金化、活性激活和化合反应等，不仅极大提高了球磨效率，使球磨时间减少了近10倍，显著降低了球磨污染，而且能够形成独特的结构显著提高材料的性能。 该技术先后得到广东省自然科学基金、广州市科学研究计划等支持，发表SCI论文40余篇、申请发明专利15余项；3项专利授权企业实施生产等离子球磨机，2016年至今共销售到30多家高校、研究所和企业。 等离子球磨结构示意图 等离子球磨应用材料体系

等离子体增强化学气相沉积（PCVD）技术是在一定温度和气压的真空炉内通入工作气体，产生辉光放电，激活沉积反应，从而在基材表面形成耐磨损、抗氧化的陶瓷涂层。本项目为PCVD工业生产型设备及模具强化成套技术，1999年1月通过了国家教育部组织的技术鉴定，认为该项目在设备总体结构的优化设计、逆变式脉冲直流等离子体技术、脉冲直流PCVD法制备高性能TiN陶瓷涂层和

流动分离不仅会导致飞行器的升阻比骤减、油耗剧增，甚至会引起机翼的剧烈振动，从而降低其使用寿命。全球范围内基于等离子体激励器的主动控制技术的研究正方兴未艾。课题组所研发的锯齿形激励器能够在高雷诺数O(105)下有效地抑制流动分离。该研究首次对三维等离子体激励器在流动分离方面的应用进行了实验验证。