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高性能车辆底盘结构创新设计与协同控制关键
"2019年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）科学技术进步奖一等奖。项目组经过数年的研究，创新设计底盘驱动/制动、转向、悬架等系统的关键组件，构建了智能底盘多智能体动态协调控制架构，提出纵向、横向及垂向耦合集成与协同控制技术，形成以四项创新点为代表的技术群： 1、驱动/制动关键部件结构优化设计及车辆行驶敏捷性、稳定性协同控制技术。鉴于现有研究多聚焦于车辆驱动/制动系统独立控制且忽视内在耦合关系，割裂影响机理、系统结构及控制方法。从驱动/制动系统结构优化与方法设计两个方面，提出融合路面附着系数估计的车辆驱动防滑（ASR）、能量回馈型制动防抱死系统（ABS）及制动力精细调节技术、驱动/制动协同的车辆稳定性强鲁棒控制技术，解决车辆行驶敏捷性与稳定性控制所面临的参数摄动、控制时滞、多执行器耦合与冗余等难题。 2、车辆线控转向系统优化设计及转向操纵主动控制技术。针对转向系统存在的耦合摆振、结构参数时变不确定和线控时滞问题，项目组分别提出了考虑悬架与摆振问题耦合机理的车辆系统优化设计技术、减轻操纵负荷的前轮主动转向驾驶员共享控制技术和全电控四轮线控转向轨迹精确跟踪及横摆稳定性控制技术。
东南大学
2021-04-10
氧化石墨烯增强超高性能混凝土的开发和应用
本技术采用先进的氧化石墨烯分散技术，实现了氧化石墨烯在超高性能混凝土的可控分散，进而制备出超高韧性、超高耐久的水泥基材料。本技术通过从纳微观尺度上对水泥基材料水化产物的改性，克服了传统水泥基材料本质上脆性行为的弊端，产品能够在严苛的服役环境中长期（大于 100 年）保持优异的服役状态。同时，相比于现有的纳米混凝土改性技术，本技术使用的纳米外加剂-氧化石墨烯制备工艺简单，价格优势明显，改善效果更为显著，使该产品具有较大的经济优势。
青岛理工大学
2021-04-22
高性能低成本无钴金属陶瓷材料制备技术
传统的硬质合金工模具材料耐磨性和强韧性难以兼得，而其中的钨、钴元素属于稀有贵重元素。本项目所采用的Ti(C,N)基金属陶瓷不但具有较高的硬度、耐磨性、红硬性、优良的化学稳定性和高温抗氧化性、与金属间极低的摩擦系数、无磁性、而且还具有较高的强韧性，不含稀有贵重元素，其制造成本仅为硬质合金的35～40%，已在市场上得到较广泛的应用。该成果发明了系列无钴金属陶瓷强韧化、无磁化制备技术，开发了系列高性能低成本无钴金属陶瓷材料，是硬质合金理想的升级替代材料，也具有陶瓷材料、聚晶立方氮化硼等超硬材料难以相比的强韧性。技术特征该材料主要性能指标可达：硬度≥92.2HRA，抗弯强度≥3250MPa，断裂韧性≥9.4 MPa·m1/2。获得相关授权国家发明专利8项，相关技术曾获国家技术发明二等奖，达到国际先进水平。应用范围:主要用途：①适用于制作各种可转位刀片，用于难加工材料的干式切削；②适合用于制作加工磁性材料的刀具和成型模具；③用于碳纤维预浸料的切割时，使用的稳定性和寿命大大高于目前进口产品；④适合于制作电子元器件生产及激光加工生产线中的专用模具，综合性能优良；⑤适合制作苛刻环境下使用的密封环和耐磨件。
南京航空航天大学
2021-04-10
高性能可换钻尖式多刃多尖钻头（群钻）
钻削加工是机械制造行业中孔加工的最主要方法，钻头是切削刀具中使用频率最高、应用最为广泛的刀具。多刃多尖钻头（倪志福钻头）“好用，但难磨”是业界公认的，该技术产品的的推广应用的关键问题是“重磨”。胡思节教授采用可换钻尖的形式制造高性能的多刃多尖钻头，改变传统整体钻头结构，使用钻杆和刀片可分离的结构形式，钻杆可多次重复使用，刀片磨损后可快速更换,刀片更换后的定位精度可以达到0.02mm，彻底解决了多刃多尖钻头钻尖“重磨”的难题，为多刃多尖钻头的大面积推广使用铺平了道路。钻尖形式根据多年的研究成果，采用独特的多刃多尖的结构形式(且这些钻型只能用我们自己研发的特有的五轴数控钻尖磨床来加工)。钻尖刀片采用高硬度耐磨的硬质合金材料制造，把“好钢用在刀刃上”，可节约90%以上昂贵的硬质合金材料(硬质合金材料的价格是制造刀杆材料价格的10倍以上)，从而大大降低可换钻尖式硬质合金钻头的制造成本。
湖南大学
2021-04-11
高性能有机染料及重金属离子吸附剂
利于镣基层状双氢氧化物LDH纳米材料比表面积大、层间阴离子可以交换的 特点，先后研发了 NiFe系、NiCo系、CoFe系LDH吸附剂，实现了对有机染料 亚甲基橙色M0、重金属离子Cr6+、As3+的吸附
重庆大学
2021-04-11
离心压缩机及风机进口导叶调节性能改进研究
由于节能的需要，离心压缩机和通风机运行的经济性一直为人们所重视。以往的研究大多将注意力集中在提高离心压缩机和通风机在设计工况点运行的效率上，然而，大多数离心压缩机和通风机在实际运行时都是在一定工况范围内工作，仅在一个工况点运行的情况较少。因此，改进离心压缩机和通风机的调节性能，提高它们在变工况范围内的运行效率，是实现节能的另外一条重要途径。进口导叶是离心压缩机和通风机中广泛使用的一种调节方法，过去对它的研究不多，因此，开展进口导叶研究对离心压缩机和通风机运行节能有重要实际意义。
西安交通大学
2021-04-11
高性能复合型髋关节股骨假体材料及产品
研发阶段/n目前国内生产使用的主要是金属关节，虽然其价格低廉，但仍存在断裂、腐蚀、股骨头磨损等问题，进口人工关节价格昂贵。高纯氧化铝生物陶瓷适用于矫形关节假体部件的替代材料及制品，是一种生物相容性好、耐腐蚀及耐磨损的生物惰性材料。氧化铝陶瓷与金属复合的人工关节，结合了陶瓷生物相容性好、耐磨及金属抗折强度高、韧性好的优点，开发生物陶瓷与金属复合及配伍的人工髋关节，能改变目前国内无生物陶瓷人工关节生产的局面，提高我国人工关节产品的档次，参与国外产品的竞争，为我国髋关节患者提供高质量、价廉的人工髋关节产品
武汉理工大学
2021-01-12
基于虚拟激励法的新型复杂桥梁结构抗震性能研究
该成果建立了新型复杂桥梁结构的虚拟激励法理论，应用该理论针 对三维钢结构拱桥、自锚式悬索桥等复杂桥型进行研究，提出了适合于软土地区的地震动场、自功率谱及相干函数等模型，进行了抗震性能研究，发明了具有很强抗震性能的钢管混凝土腹杆组合箱梁，对于类似桥梁的抗震设计具有重要的参考价值；对拱桥的横向支撑钢管混凝土N型相贯节点进行了理论分析和试验研究，得出往复荷载作用下不同加强形式破坏特征一致的结论，可为大跨径组合桥梁的设计与
天津城建大学
2021-01-12
高性能连续纤维增强复合材料 3D 打印工艺
本项目以连续纤维增强热塑性聚合物基高性能复合材料零件直接3D打印为目标，采用连续纤维与热塑性聚合物为原材料，利用复合浸渍-熔融沉积的3D打印工艺实现高性能复杂结构复合材料构件的低成本一体化快速制造，打印的复合材料零件的拉伸与弯曲强度分别达到340MPa与390MPa,该技术既改进了传统3D打印零件强度不足的缺点推动了3D打印技术向工业化应用的进程，又克服了传统复合材料成型工艺成本高、周期长的技术瓶颈促进了复合材料在将来的进一步发展与应用，是一次具有革命性的创新与突破。该技术属于国内首创，获得多项自主知识产权，受到国内外越来越多机构的关注，在国内，本项目得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、载人航天等项目的支持，开展关于工艺机理与装备等方面的研究，探索该工艺在航空航天领域的应用前景，在国外，分别与德国、俄罗斯等研究单位合作对该工艺的材料以及结构设计开展研究，研究水平国内外领先。在当今全球3D打印领域快速发展的形势下，复合材料3D打印具有巨大的发展前景，据SmarTech预测，至2026年全球用于3D打印的复合材料收入将超过5亿美元，未来十年内复合材料将成为3D打印最主要的市场机遇，目前该项技术已经开发出了成熟的工业设备，形成了成熟的装备-材料-工艺体系，具备了商业化应用的条件，已经初步在复合材料轻质结构等方面得到应用，随着该技术的成熟，将来必将在航空航天、汽车交通甚至民用领域得到广泛的应用。本项目目前正在积极寻求具有热塑性复合材料界面改性、基体材料开发、复合材料结构设计以及复合材料应用等方面特长的合作单位共同推动该新型技术的工业化进程。
西安交通大学
2021-04-11
异质复合结构对n型BiAgSeS材料热电性能的显著强化
在可再生能源日益短缺及温室效应日趋恶劣的严峻形势下，Seebeck效应作为一种新的能源转化方式，可以有效地将日常生活及工业生产废热和不能被太阳能电池有效吸收的红外波段转化为亟需的电能，故而引起了科研工作者们的广泛关注。衡量热电材料能量转化效率的最重要的指标是其品质因子ZT(=S2σT/κ)，如何提高材料的品质因子是热电科研工作者们普遍关注的问题。 由于本征的纳米析出相以及价键非简谐性(bond anharmonicity)的存在, BiAgSeS具有非常低的本征热导率κ；然而，因其过低的载流子迁移率极大地限制了其功率因子S2σ。何佳清教授课题组巧妙地将在二维薄膜中广泛运用的调制掺杂(modulation doping)技术推广到三维块体BiAgSeS材料中，使用具有不同载流子浓度的异质晶粒构建三维复合结构，从而极大地提升了该材料中的载流子迁移率，使得功率因子S2σ相对于均匀掺杂的对照样品提升了约87%，进而显著地提升了BiAgSeS材料的热电转化效率。文章结合了透射电子显微术和理论计算对在n型BiAgSeS三维块体复合材料中运用调制掺杂改进载流子迁移率的物理机制做了深入的探讨；该工作对调制掺杂技术在三维块体热电材料中的广泛运用颇具启发意义。
南方科技大学
2021-04-13