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面向生物医药和精细化工绿色高效制造的微流控技术
1. 痛点问题
化学工业是我国国民经济的支柱产业，集中于生产基础和大宗化工原料，而面向高端制造业和战略性新兴产业的产品，其比重不足10%。化工产业正受到国外技术壁垒和国内消费结构升级及生态环境保护要求提高的多重压力，需要加快转型升级，迈向高端化和绿色化。
针对传统医药中间体、精细化工生产设备技术革新的研究方向，微反应器和微流控技术的研究和应用成为国内外研究机构的研究热点。微反应器和微流控技术自上世纪九十年代提出，就受到学术界和产业界的广泛关注。微反应连续化生产技术是一项在新世纪中具有革命性的技术，是生物、化学、化工等交叉前沿的方向；2009年，25家国际著名跨国公司和研究机构将微化工技术列入化工产业发展新方向，联合启动了构建所谓灵活、快速、未来化工厂的“F3计划”。医药中间体、精细化工产品由于产量小，目前普遍采用传统的反应釜等设备，单批次生产，存在原料利用率低、污染排放量大,生产过程安全性较差，难以适应可持续发展的需要。解决医药中间体、精细化工生产的环保、安全、效率等问题，是目前广大中小型生产企业实现跨越式发展的关键。
2. 解决方案
微反应器/微流控技术：以微结构元件为核心，在微米或亚毫米受限空间内进行的流动、传递和反应过程，它通过减小体系的分散尺度强化混合、分散与传递，提高过程可控性和效率，以“数量放大”为基本准则，将实验室成果可靠地运用于工业过程，实现大规模生产。
目前，微反应器/微流控技术已经从研究阶段向工业化生产阶段发展，相关技术及产品的应用正处于快速增长的阶段，在生物医药、化妆品、环保等领域，都有着广泛的应用需求。采用微反应器成套技术，在实现化学品生产的连续化同时，具有低能耗，高效率，低排放，高安全性等一系列优势。
1) 本项成果基于微化工技术，结合先进的生产装备自动化技术，提供面向生物医药制造领域的绿色高效的微流控技术生产方案。
2) 同时，结合先进智能制造技术，可以构建全自动的集成化工艺平台，实现智能化、绿色化的生产工艺及装备的整体应用。
清华大学
2021-09-08
一种制备氢氧化铝微粉联产碳酸钾的方法
公开了一种铝酸钾溶液碳分法制备氢氧化铝微粉并联产碳酸钾的方法。以氢氧化铝、氢氧化钾、去离子水为原料制备铝酸钾溶液，加入表面活性物质，用二氧化碳分解至pH值为12‑13，停止碳酸化分解，沉淀物经分离、干燥得微粉氢氧化铝；母液接着进行深度碳酸化，将溶液中残余氢氧化钾、生成的碳酸钾全部转化为碳酸氢钾，然后老化、过滤除去不溶物；滤液减压蒸发浓缩，冷却结晶，得到的碳酸氢钾固体经热分解得碳酸钾产品。
青岛农业大学
2021-04-13
一种基于微流场技术实现硫代磺酸酯烷基化的方法
本发明属于有机化学合成领域，涉及一种基于微流场技术实现硫代磺酸酯烷基化的方法。将硫代苯磺酸酯类化合物1与化合物2、铁催化剂、配体、第一溶剂混合，得到混合液；将混合液泵入至微流场反应装置的微流场反应器中进行光反应，即得硫代产物3。本发明以廉价易得的铁催化剂在紫光照射下激发产生自由基的方式激活反应活性较低的烷烃，与硫代磺酸酯交叉偶联实现室温下硫代烷基化修饰反应。该方法条件温和，无需添加外源性的氧化剂及昂贵的过渡金属络合物，同时通过微流场技术强化了反应过程，提高了反应效率，大大缩短了反应时间，为相关产物的规模化放大制备奠定了强力的基础。
南京工业大学
2021-01-12
一种在液体环境中制备高精度微透镜阵列的方法及制造系统
本发明涉及微透镜阵列打印技术领域，本发明提供了一种在液体环境中制备高精度微透镜阵列的方法及制造系统，能够在液体环境中通过受约束的界面振动产生液滴的打印技术来实现高精度微透镜阵列的制备，通过X、Y、Z三轴运动平台控制压电陶瓷喷头于载液容器内的载液中通过界面振动产生液滴依次打印微透镜形成微透镜阵列，该方法可制作尺寸可编辑的微透镜阵列，且具备极高的稳定性。本发明改变了微透镜阵列的制备环境，打印过程中载液对液滴可以进行有效的保护，可以避免或缓解在使用易挥发的打印材料时出现的挥发与制备过程中气流影响微透镜形状等问题，使微透镜阵列制作过程更稳定。
南京工业大学
2021-01-12
一种间位油基于微流场反应技术氨解制备硝基苯胺的方法
本发明属于化学合成领域，涉及一种间位油基于微流场反应技术氨解制备硝基苯胺的方法。将间位油与氨水、催化剂混合，得到混合液；将混合液泵入微流场反应装置的微流场反应器中进行氨解反应，即得硝基苯胺。本发明采用微流场反应装置单项进料合成硝基苯胺，硝基苯胺的选择性高，总产率达到99.2％，产品的总纯度不低于99.0％。本发明采用微流场反应装置合成硝基苯胺，可以极大的降低反应的时间，最快可达12s，并提高反应产率，节能环保。本发明提供的合成方法通过微流场反应技术可以连续不间断地进行生产，生产能力大，产品质量优良，且成本降低。
南京工业大学
2021-01-12
一种高层建筑抽蓄储能风光智能微网系统及控制方法
本发明公开了一种高层建筑抽蓄储能风光智能微网系统及控制方法，包括风机组件、光伏阵列组件、抽蓄机组、及微网中央处理器；风机组件、光伏阵列组件、抽蓄机组连接在低压母线上；主电网能提供可靠的能源支持；微网和主电网由并网变压器、并网开关、公共连接点连接；微网中央处理器根据可再生能源的发电量和负荷需求量，管理调度系统能量分配；并实时监控系统状态，及时处理各类故障，实现微网在并网、离网两种模式间的无缝切换。本发明将可再生能源集成在高层建筑中，能源结构可持续发展，并利用建筑高程差将抽水蓄能机组作为储能设备，具有对电网负荷变化反应快速、调节灵活，调峰、填谷、调频、调相和事故备用的良好运行性能。
华中科技大学
2021-04-14
自主飞行器平台
机器人研究中心自主研制的自主飞行器平台，用于控制旋翼飞机，实现旋翼飞机的自我控制。目前，市场上现存的自主飞行器平台存在功能单一、移植性差、自我控制不稳定等问题。自主飞行器借助先进的控制理论技术，实现自主飞行器自主起降、悬停、避障等多种功能，在自主飞行器平台市场具有广阔的市场发展前景。 国内外对采用以遥控直升机为基础进行旋翼飞行器的全自主高机动飞行控制的研究必将继续推进，研究成果也会被更广泛应用。我们设计了一套完整的四旋翼自动控制系统。该系统不仅包括控制算法的设计，还包括传感器、控制板等相关硬件平台的实现。
电子科技大学
2021-04-10
“海哨兵" 波浪滑翔器
项目成果/简介:2017年5月到9月，中国21世纪议程管理中心确定了“海哨兵”波浪滑翔器在黄海中部千里岩海域和我国南海海区的试验方案。期间，“海哨兵”波浪滑翔器完成了青岛千里岩环岛长航程测试，历时99天，航行里程达3600公里。此外，“海哨兵”波浪滑翔器在南海进行了台风极端海况下的生存能力测试，验证可生存H1/10浪高为33米。南海“天鸽”和“帕卡”两次台风极端海况测试期间（经历最大浪高9.2米），实现了气象参数（风速、风向、气温、气压）和水文参数（水温、水压、浪高、浪周期）等参数的测量。2017年11月，中国21世纪议程管理中心组织专家对“海哨兵”波浪滑翔器的第三方海上试验进行验收，专家认为“海哨兵”波浪滑翔器的平均航行速度、自主导航精度、位置保持精度、环境观测功能、极端海况生存能力等各项性能指标达到国内最高水平。“海哨兵”波浪滑翔器是一型利用其特殊双体结构转换波浪起伏为前向动力的无人自主航行器。他具有长期连续航行、自主导航定位、人工智能识别等功能，按照5~1米/秒的速度可实现1年1万公里的海上连续航行而无需能源补给，从而完成海水表层温盐、流场、波浪以及大气层下垫面风、温、气压等环境参数连续走航测量，增加特定声、光、电传感器可以实现水下、水面和空中目标监视和探测。项目阶段:工业化生产阶段效益分析:中国海洋大学/海洋国家实验室研究团队对“海哨兵”波浪滑翔器进行了型号系列化的拓展，以满足不同的功能需求。直到目前，已经小批量生产大型波浪滑翔器10套、中型波浪滑翔器10套和小型波浪滑翔器30套，并根据客户需求对波浪滑翔器技术进行了广泛拓展应用研究。当前，“海哨兵”波浪滑翔器占我国绝大部分波浪滑翔器产品订单和市场销量，“海哨兵”波浪滑翔器是我国高技术研究发展计划资助项目研制成果实现快速产业化的经典范例。“海哨兵”波浪滑翔器是我国第一型完成了产品转化并具有质量保障的可靠性产品，是我国首次通过招投标流程市场化销售的波浪滑翔器技术产品。2017年12月27日参与中山大学风暴潮观测项目设备的公开招投标程序并顺利中标，中山大学大气科学学院采购小型波浪滑翔器，总中标金额人民币136 万元。知识产权类型:其他技术成熟度:通过中试技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无
中国海洋大学
2021-04-11
自主飞行器平台
机器人研究中心自主研制的自主飞行器平台，用于控制旋翼飞机，实现旋翼飞机的自我控制。目前，市场上现存的自主飞行器平台存在功能单一、移植性差、自我控制不稳定等问题。自主飞行器借助先进的控制理论技术，实现自主飞行器自主起降、悬停、避障等多种功能，在自主飞行器平台市场具有广阔的市场发展前景。
电子科技大学
2021-04-10
撞击流结晶器
由溶液生产晶体产品技术装备（中国专利号Chinese Patent ZL No 03235520.3）。流动结构与立式循环撞击流反应器有某些相似。利用撞击流促进微观混合的优越性质，可控制适当且均匀的的过饱和度，从而可制得粗大均匀的结晶体；实验结果还证明撞击流可以提高结晶成长速度。该结晶器适用于冷却结晶、蒸发结晶和反应结晶。可以间歇、也可以连续操作。本室可承担结晶器系统设计，提供不同规格发结晶器，或转让技术。 本实用新型的目的，是克服上述现有技术的不足，利用撞击流新技术，提供一种微观混合性质良好，同时适用于冷却和反应结晶，易于控制过饱和度及其均匀性，从而能够制得良好结晶产品的装置。 该结晶器可以连续操作；对于结晶生长缓慢的物质如某些有机物，也可以间歇操作。 连续操作时，原料液体通过进料管连续加入结晶器。结晶一定时间后，较稠厚的晶浆下流至结晶器底部的分级腿；适当形式的输液泵经清液管从结晶器上部的溢流堰中抽取上层清液通过管道送入该分级腿进行水力分级；粗大结晶和部分母液通过出料管卸出，送至液固分离设备；细小结晶被分级液送回结晶器。间歇操作则是将原料液一次加入结晶器，在控制适当的条件下经过一定时间完成结晶后卸出，送去进行液固分离。间歇操作不需要使用分级腿、溢流堰、输液泵和管道。 与现有的结晶装置相比，本实用新型撞击流结晶器具有下述显著的优点： (1)利用了撞击流强化微观混合的特点，更容易为结晶过程提供均匀的过饱和度环境； (2)结晶器中具有理想混合－无混合串联循环的特殊流动结构，更适合结晶过程的特点； (3)可用于反应结晶操作； (4)由于良好的微观混合条件保证了均匀的过饱和度，料浆循环量小，只要保证晶体能够悬浮即可，因此动力消耗较省。
武汉工程大学
2021-04-11