一、产品介绍        MXY8002光电技术应用开发综合实验平台针对光电器件应用开发而设计，由光学平台、数字仪表及电子元器件平台、线/面阵CCD相机的原理与应用及数据采集输入输出端口、计算机系统、线/面阵CCD相机数据采集软件等部分构成，平台配备各种电源接口及0-200V高压可调电源和0-12V 低压可调电源，可为学生搭建各种实验电路提供电源。学生能够利用平台自行搭建各种光学系统、光电传感器的变换及处理电路，完成各种关于光电技术方面的应用开发设计，从各方面提高学生的动脑动手能力及创新意识，帮助高校培养光电技术人才。  1、光学平台 光学平台为导磁材料，可利用磁性底座与光学配件及电子元器件搭建出几何光学、物理光学、光电检测与光电控制等系统，并与仪器内部的数据采集系统相结合完成各种实验系统。 2、数字仪表、电子元器件平台 平台提供2块数字电压表（四位半），2块数字电流表（四位半）和1块自动更换量程的数字照度计，这些数字仪表可以应用在电路中进行各种电路参数的测量。此平台还配备各种电阻、电容、可调电位器、二极管、三极管、集成运算放大器、光电耦合器件和现场可编程逻辑器件（CPLD）等。 3、线/面阵CCD相机的原理与应用及数据采集输入输出端口 平台面板上安装有线/面阵CCD相机的原理与应用及数据采集输入/输出端口，输入端口与平台内部的线阵CCD相机的数据采集卡与面阵CCD图像传感器的数据采集卡构成一整套数据采集系统，通过USB总线接入计算机，完成各种测量、振动、扫描及各种图像采集与处理等功能软件的开发与设计工作。输出端口提供线/面阵相机的数字驱动信号及模拟输出信号，学生可以通过示波器对这些信号进行观察，从而了解线/面阵CCD的工作原理与应用，进而通过CPLD进行开发设计，提高学生动脑能力。 4、计算机功能软件 平台配备有各种功能软件，包括线阵CCD尺寸测量、角度测量、位移测量、条码识别、图像扫描软件，面阵CCD边缘与轮廓检测、物体的尺寸测量、图像的点运算、图像的几何变换、图像采集与参数设置、投影与差影图像分析、图像的滤波与增强、形态学处理、旋转与缩放、颜色识别与变换等图像处理软件。不但提供DEMO演示软件还提供SDK软件开发包，供学生进行二次开发。 外形尺寸：680mm(长)×550mm(宽)×230mm(高)    重量：25kg 二、教学目的 1、了解并掌握各种光学配件及其实验的原理和应用； 2、了解并掌握各种光电传感器的工作原理、变换电路、处理电路； 3、了解并掌握线阵CCD的原理及其应用； 4、了解并掌握面阵CCD的原理及其应用； 5、了解CPLD的应用开发技术； 6、培养学生动脑动手能力及创新意识； 三、配置内容  1、平台电子元器件    ① 光电二极管2只；   ② 光电三极管2只；   ③ 光敏电阻2只；   ④ 硅光电池1只；    ⑤ 发光二极管R、G、B、W四色各1只；    ⑥ PIN光电二极管1只；    ⑦ 雪崩光电二极管（APD）1只； 2、平台实验装置   ① LED点光源装置1支；    ② 光电器件安装装置2件；   ③ 热释电实验装置1件；   ④ PSD实验装置1件；   ⑤ 光栅莫尔条纹实验装置1件；    ⑥ 线阵CCD相机及夹持器1套；       ⑦ 线阵CCD数据采集卡1块；    ⑧ 50mm相机镜头1个；       ⑨ 尺寸测量实验装置1件；    ⑩ 倾角测量实验装置1件；    ⑾ 条形码识别实验装置1件； 3、光源配置   ① 白色远心照明光源1只；   ② 650nm点型3mw半导体激光器1只；    ③ 650nm线型3mw半导体激光器1只； 4、夹持器具配置   ① 磁性底座4个；    ② 底座支撑杆6个；   ③ 一维调整架1个；    ④ 二维调整架1个；    ⑤ 三维调整架1个； 5、连接线配置   ① 300mm连接线40颗；    ② 500mm连接线10颗；    ③ 线阵CCD相机连接电缆线1颗； 6、光学元器件    ① 15mm焦距双凸透镜1只；    ② 50mm焦距双凸透镜1只；    ③ 70mm焦距双凸透镜1只；    ④ 100mm焦距双凸透镜1只；    ⑤ 150mm焦距双凸透镜1只；    ⑥ －60mm焦距透镜1只；    ⑦ 20×20×20mm色散棱镜1只；    ⑧ φ36×4半透半反镜2只；    ⑨ 物屏、像屏及支架1个；    ⑩ 分划板1支；    ⑾ 10×目镜1支    ⑿ 多孔板架1个；      ⒀ 可调宽度狭缝1个；    ⒁ 600l/mm光栅及支撑调整架1个；      ⒂ 色散棱镜支架1台；    ⒃ 多缝板1只；    ⒄ 光偏振实验装置1件；       ⒅ 扩束镜1个；    ⒆ 刀片1片；       ⒇ 干板架1个； 四、能够完成下述实验内容： 光电传感器件原理与特性的实验 1、光源发光光谱特性实验； 2、光度辐射度参数测量的实验； 3、光敏电阻特性参数及其测量； 4、光敏电阻伏安特性实验； 5、光敏电阻的变换电路； 6、光敏电阻时间响应特性； 7、光电二极管光照灵敏度的测量； 8、光电二极管伏安特性的测量； 9、光电二极管时间响应特性的测量； 10、硅光电池在不同偏置状态下的特性参数及其测量； 11、测量硅光电池在反向偏置下的时间响应； 12、光电三极管光照灵敏度的测量； 13、光电三极管伏安特性的测量； 14、光电三极管时间响应的测量； 15、光电三极管光谱特性的测量； 16、光电耦合器电流传输比的测量； 17、光电耦合器件伏安特性的测量； 18、光电耦合器件时间相应的测量； 19、热释电器件基本原理实验； 20、热释电器件光谱响应的测试实验； 21、PSD位移传感器特性参数的测量； 22、雪崩光电二极管（APD）特性实验； 23、PIN光电二极管特性实验； 光电检测技术实验 1、线阵CCD原理与驱动实验； 2、线阵CCD尺寸测量实验； 3、光栅与莫尔条纹实验； 4、线阵CCD角度测量实验； 5、利用线阵CCD识别条形码； 6、利用夫琅和费衍射进行的测量； 现代光学实验 1、用远心照明光源测量薄凸透镜的焦距； 2、位移法测量薄凸透镜的焦距； 3、组装显微镜系统； 4、组装透射式幻灯机； 5、双缝干涉原理与现象； 6、夫琅和费单缝衍射原理与现象； 7、夫琅和费圆孔衍射原理与现象； 8、菲涅耳直边衍射实验 9、光的偏振实验； 二次开发实验 CPLD应用技术方面的实验 1、编写与设计时钟逻辑电路实验； 2、编写与设计2160像元的线阵CCD驱动电路实验； 3、编写与设计线阵CCD二值化数据采集系统逻辑电路； 4、编写与设计流水线上测量通过某一工位工件数量的系统； 六、 平台配套文件资料 1、实验指导书1本； 2、软件：平台软、硬件使用手册等内容； 3、实验录像光盘1套 ；                                                  备注：客户自行配置示波器。

模具是现代工业中不可缺少的关键装备之一，市场潜力巨大。为避免模具过早失效，模具型腔及相对运动件表面必须具有高硬度及自润性，以达到耐磨、减磨、耐蚀及抗疲劳的作用。因此,表面强化技术是充分发挥模具潜力、提高其使用寿命的一条行之有效的途径，它是国内外模具工业与技术的主要发展方向之一。为此,东南大学研究了镀液配方中主盐、还原剂、络合剂、稳定剂、分散剂等对模具表面镀层的硬度、耐磨性、结合力、表面光洁度、耐腐蚀性等的影响规律，优化的纳米改性层硬度为HV900以上，纳米改性层与模具基体结合力大于150MPa，处理后表面光洁度不低于处理前；处理前后表面厚度变化小于30mm；纳米改性后塑料成型模次提高30%以上。 /line此外，采用先进的反应磁控溅射离子镀方法，研究开发了Ti－Al－C－N系纳米复合硬质涂层，系统研究了碳含量，铝含量，氮流量，沉积温度和偏压对涂层微观结构和性能的影响。研究表明涂层的性能与微观纳米结构密切相关，通过工艺参数优化后的纳米复合TiAlCN涂层具有HV2400的显微硬度，同时具有0.2的低摩擦系数，并且具有良好的膜基结合性能和抗氧化性能。

北京工业大学铸造耐磨材料课题组主要研究铸造耐磨材料强韧化、高温耐磨材料组相协同控制和 离心复合铸造耐磨高速钢轧辊。开发的耐磨高速钢轧辊（辊环）、多元低合金钢挖掘机斗齿、大型球  磨机复合衬板、烧结机耐磨蚀篦条、低破碎率铬系耐磨铸铁磨球、微合金化高铬铸钢轧机导辊、硼钛  微合金化（超）高锰钢、高铬耐磨复合烧结矿筛板（筛网）、耐磨耐蚀导电辊、高炉溜槽耐磨衬板、  爆炸焊接轧机衬板和高硼铸钢耐火制品模具等产品，已成功应用于宝钢、昆钢、江铜等大型企业，取    得了显著的经济和社会效益。已主持国家自然科学基金 3 项、科技部中小企业创新基金 5 项、北京市教委项目 4 项。荣获国家技术发明二等奖 2 项，国家科技进步二等奖 1 项、教育部技术发明一等奖 2 项，云南省、陕西省技术发明一等奖各 1 项

Ø  成果简介：这种纳米润滑材料的使用方法与普通润滑油一样，不仅解决降低摩擦的要求，而且在机器与设备的额定工作制度中修复被摩损的表面，并具备如下卓越的优点：将摩擦系数降低到 f=0.0031-0.0073；在摩擦表面微区域形成“玻璃-陶瓷-金属”型薄膜，使表面层硬化到微硬度690-720 HvConst； 冲击强度大于50 kgf/mm2；恢复零件的几何尺度，消除间隙和减少摩擦表面之间的缝隙到最适宜尺度；不用拆卸就可以完成机器设备针对磨损所需要的维

近几年来，纳米材料的研究风糜全球，在高科技领域中有如下应用：光催化有机物降解材料；保结抗菌涂层材料；阻燃，抗紫外线材料；敏感器元件材料；复合材料的增硬增韧等，应用范围日益广泛。目前，我们能提供以下几种纳米材料的制备,应用和性能检测方法，如：二氧化钛，二氧化锌，二氧化铈等，这些氧化物的生产已达到批量（2公斤）以上，纳米二氧化钛能使树脂的硬度提高8倍，韧性也有很大提高。

炭质多孔炭材料的可控制备及用于水处理及气体吸附。

1. 高品质纳米钛白粉的研究及结构化成型纳米二氧化钛由于具有良好的化学稳定性、高比表面积、热稳定性、无毒性等特点，并易于与负载金属间产生SMSI效应，在催化工业中得到了广泛应用，诸如：火电厂尾气脱硝处理、VOCs(挥发性有机化合物)催化燃烧处理、柴油车尾气排放控制等。以火电厂的烟气脱硝SCR催化剂为例，纳米级钛白粉作为催化剂载体，占催化剂粉体的80‒90%，总成本的40‒50%，是SCR脱硝催化剂的重要组成。但是目前全球只有日本和欧洲的少数厂家可以生产高品级纳米钛白粉。在我国，目前应用于催化剂工业的纳米钛白粉尚未完全国产化，这是烟气SCR脱硝催化剂等环保催化剂的价格居高不下的主要原因之一。大多数国内SCR脱硝催化剂是通过引进技术、设备和纳米钛白粉粉体等原料，其后自行压缩制作蜂窝式、板式等催化剂，并没有完全掌握催化剂中所有成分的制作及依据不同燃料尾气进行配比的技术经验和诀窍。总体上说，SCR脱硝催化剂在国内基本还处于“来料加工”的状态(即使是国内市场份额较大的东方凯特瑞、无锡龙源等企业)。我们研究室通过探索钛白粉的物化性质、成型性及催化性能三者之间的关系，尝试从科学角度去构建适用于SCR脱硝催化剂等环保催化剂的纳米钛白粉的制备关键技术。进而在此基础上，制备高品级的纳米钛白粉，包括钨钛，硅钛，钒钛等一系列产品，达到国外同类产品技术水平。同时通过探讨不同因素在蜂窝状脱硝催化剂成型过程中的影响，制备工业级别的蜂窝状催化剂，从而最终改变目前国内烟道气脱硝催化剂尚处于的“来料加工”状态，掌握完全自主的知识产权。在研究中，我们采用改进的水热合成法，在较为温和的条件下(< 100°c的低温、常压下)，以偏钛酸为原料出发，制备具有高比表面积和良好耐热稳定性的纳米钛白粉(图-1)。同时在制备钛白粉的过程中，充分考察浆料的ph值、杂质含量、助剂(钨、硅)等的添加、煅烧温度等对最终产品的影响。另一方面，在催化剂成型中，我们对添加剂种类、加入顺序、加入量和操作条件等对催化剂机械性能和活性等的影响进行了彻底的研究。在充分考虑泥团的酸碱，硬度，塑性等多种指标的前提下，采用独自的多段搅拌技术制备了蜂窝状催化剂(图-2)。在纳米钛白粉粉体及成型性研究的同时，我们对其作为载体或催化剂在脱硝、脱臭及光化学催化中的应用也开展了研究，例如电厂、大型锅炉、垃圾焚烧厂、船舶(新型轻质波纹板催化剂)等大型设备的烟气SCR脱硝催化剂、VOCs(挥发性有机化合物)催化燃烧催化剂等，以及小型工厂、自动车、民用等SCR脱硝、VOCs催化燃烧等。图-3为纳米氧化钛在VOCs催化燃烧中的应用，图-4为工业级火电厂脱硝用纳米氧化钛挤出型蜂窝状SCR催化剂，图-5为工业级柴油车尾气脱硝用涂层式蜂窝状催化剂。与商业钛白粉的耐热性对比(900°C 9 h in air)    不同掺杂物质对纳米氧化钛比表面积的影响图-1 高比表面积和良好耐热稳定性的新型纳米钛白粉2. 新型金属整体式催化剂载体(PCT专利WO2005/089939A1，日本专利2011-31162) 催化剂的活性组份、结构化载体和反应器三者集成化的思想，已成为当前催化领域重要的且被逐渐接受的新思维。从宏观尺度出发研制的具有结构化的整体式催化剂，由于糅合了催化剂设计和反应器设计，从而具有传质传热好、床层压降低、紧凑小型、工程放大简单等优点，有利于提高催化反应的活性和选择性等。在大气环保和催化燃烧等气固相反应中已得到广泛应用，在多相反应中也显示了巨大的潜力。但传统的涂层式整体式催化剂，因活性组分涂层与基材物性(堇青石或金属合金)的较大差异，使得涂层的粘附稳定性不高，易剥离的问题尚未得到完善解决。针对传统涂覆法制备的金属基体整体式催化剂(MMC)的活性涂层易剥离的瓶颈，以及近年来发展的非涂覆式MMC的比表面积小、孔道难以调控的缺点，我们利用多孔阳极氧化铝材料(PAA)的金属自生长氧化铝膜与金属基体间具有高度粘附性的特点，在保持其有序孔骨架结构的前提下，通过“阳极氧化-扩孔-水热反应-焙烧”的方法，对其孔道结构和化学特性进行改性修饰，制备一种具有大比表面积的新型非涂覆式MMC。在材料合成过程中，结合阳极氧化和扩孔处理对多孔膜的几何参数的调变，解析水热反应中拟薄水铝石层的形成机制以及由此带来的封孔效应，创新性地利用金属自生长和原位相变技术在MMC上实现大范围尺度可调的规则双孔道结构。在此基础之上，我们通过探索PAA催化剂的构效关系，获得既利于分散和反应又有利于扩散传质的孔道特征，发展了一套面向具体反应可控合成MMC的新方法。改性PAA膜与金属基材间紧密的一体化构造，实现了反应场上热量的快速供给与转移。高度可塑性的金属基材使得催化剂可以具有复杂的立体结构，确保了装置的低压损和小型化(图-6)。采用Al/Fe–Cr–Ni Alloy/Al覆层铝材制备的高温型PAA载体，实现了快速通电加热，从室温到1000°C仅需数秒，大幅提升了系统启动性和响应性(图-7)。另外，开发了金属中间扩散层技术和微小龟裂技术用于改善PAA膜在剧烈机械或热冲击下的韧性和稳定性，在40000次通电加热1000°C – 室温急冷的循环测试中，未发现PAA膜的剥落。在研究PAA载体的同时，对其在环保和新能源领域，尤其是对系统压损、启动性、热应答性/热耦合、轻质化及小型化等具有严格要求的体系中的应用，均开展了长期的研究，例如自动车尾气脱硝处理，VOCs/CO/NH3的催化燃烧，甲烷/甲醇/乙醇/DME/煤油的重整制氢等等。3. 贵金属替代型高效催化燃烧(含尾气污染的催化燃烧治理)目前在工业催化燃烧中，主要以贵金属为活性组分，多使用颗粒状充填反应器或堇青石蜂窝状反应器。主要问题是：① 贵金属催化剂性能优异，但价格昂贵；② 设备较为庞大，能量利用率低和运转费用过高，从而严重限制了向中小型企业的普及应用。贵金属替代催化剂和高效节能的紧凑型反应器的开发成为该领域的主要发展趋势。我们对于有机挥发性气体VOCs、CO及NH3的催化燃烧净化，使用多种类型的催化剂进行了研究。主要包括：传统的粒状负载催化剂、负载型改性PAA整体式催化剂、Bulk型复合金属氧化物催化剂、改性TiO2催化剂、含碳素的非贵金属催化剂等。目前为止，所开发的Bulk型Cu-Co系、Cu-Mn系、Fe-Mn系等催化剂，在芳香族(苯、甲苯、二甲苯)的燃烧上接近贵金属催化剂。在CO、NH3、乙酸乙酯、己烷等的燃烧上达到或超越贵金属催化剂(表-1)。当前，我们在整合PAA改性修饰技术和复合金属氧化物技术的基础之上，正在从事负载非贵金属的PAA催化燃烧催化剂的开发，并把它用于化工供热源及大气污染的燃烧治理(VOC、NH3、CO、HC等)。充分利用金属整体式催化剂在可塑性和传热性上的优异性能，通过合理的催化剂成型及反应器设计，提高放/吸热耦合性，实现高效节能和小型化的目的(诸如采用Multi-tube型、Wall-type型、多层同心圆等反应器设计，在平板状催化剂的两侧分别设置燃烧反应和换热介质)。同时，在结合金属整体式催化剂特性的基础之上，根据具体的用途对反应体系进行合理的工艺设计。例如对于低浓度大风量尾气的处理，采用“浓缩–燃烧”一体化设计，并在反应启动阶段采用通电启动催化反应(图-8)。图-8 大中小型VOCs催化氧化处理系统4. 多功能型重整制氢催化剂的研究 (日本专利2011-31162) 碳氢化合物的重整制氢主要用途为PEFC燃料电池的制氢及H2和CO化工原料的制备。但是由于重整制氢多为强吸热反应，反应体系对吸/放热的耦合有严格要求，另外PEFC制氢的启动性和小型化等也被较多地关注。2004年起，我们启动了多功能重整制氢催化剂的开发(甲烷、DME、甲醇、乙醇、煤油等)，为降低催化剂成本，使用低价Ni为主要活性成分(图-9)。为解决镍催化剂中常出现的镍氧化、结焦、烧结等失活问题，在孔道控制的基础之上，通过Nickel Aluminate中间层及痕迹量贵金属添加等技术的开发，制备了具有较高寿命并且可以自活化•自复活的AAO镍催化剂。在与商业催化剂（SÜD–CHEMIE的RUA和FCR-4，新日本石油的RUA-2）的对比测试中，该催化剂表现出更加优异的性能。使用都市煤气13A为原料，3000h静态寿命测试及500回DSS模式测试(Daily startup and shutdown)均取得良好结果(图-10)。基于板式通电加热型PAA催化剂的水蒸气重整制氢的测试结果表明，采用阶段式通电加热，系统启动时间可从传统的外加热式的1h缩短为10min，从而为实现PEFC的快速启动提供了有力的技术保障。多用途是该催化剂的重要特点。除天然气的水蒸气重整之外，在甲醇、乙醇、灯油的水蒸气重整，甲烷直接部分氧化重整，甲烷二氧化碳重整等体系中均取得了良好结果。迄今为止，在非贵金属催化剂中，多功能型重整催化剂尚未见报道。目前的主要工作是：1) 催化剂的进一步改良优化；2) 以流程集成化和强化传热为目的，进行Multi-tube或Wall-type型反应器的设计(重整–燃烧一体化) (图-11)；3) 整合非平衡式“CO2吸附–重整”一体化设计，超越CO的SHIFT反应的平衡限制，例如采用CO2吸附技术，或催化膜反应器等；3) 生物质原料(生物质甲醇、乙醇、甲烷等)的重整制氢，及CO2的重整等研究；5. 整体式催化剂的新用途在上述研究的基础之上，我们根植于材料化学工程国家重点实验室和化学工程与技术国家一级重点学科，进行跨专业跨学科的合作，充分发挥整体式催化剂的特点，逐步拓展其在能源和环保等领域中的应用，例如：1) 金属基催化剂的放电电极和催化反应效果的叠加2) 再生式环控生保系统二氧化碳的Sabatier反应3) 加氢、裂解、C1及C2合成4) 水污染治理上的应用5) 传统化工领域的技术革新，例如，在催化精馏中实现流道设计用的塔填料与反应用的催化剂的一体化构造，用以实现装置的小型化、降低床层压降以及解决催化精馏常出现的液泛等问题。