为了成功地研制板坯连铸机，首先必须完成铸机力能参数和力学强度研究。力能参数方面的研究主要包括：结晶器振动模态参数动力学研究、拉矫机矫直力及拉坯阻力的研究等；力学强度方面的研究主要包括钢包回转台、中间罐车、振动机构框架、拉矫机机架等重要部件的强度、刚度及动力学研究等。同时，为了考核连铸机实际装备水平，还应对板坯连铸机的力能参数和力学强度进行现场实测，我校在这些方面都进行了深入研究，并取得了丰硕成果。 在消化移植武钢的大型弧型板坯连铸机的工作中，我校承担了板坯连铸机力能参数和力学强度的研究工作，在研究中应用了三维有限元法、最优化设计、模态分析、频谱分析等先进设计分析方法，取得了精确的计算结果。并在大规模系统测试的基础上，运用了系统仿真等现代手段，使我国的铸机分析研究达到新的水平。 武钢连铸机经过三年的研究和制造，于1989年投产一次成功，月产量超过原设计指标，铸坯合格率达到了99.78%，该项目荣获国家科技进步一等奖和冶金部科技进步一等奖

碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料，因其具有重量轻，强度高，耐高低温等优良特点，近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、土木建筑等领域。碳纤维复合材料在质轻高强的同时，还具有优良的耐疲劳性、耐腐蚀性以及比强度高导致的优良施工性能等，使得它在对于材料性能有着特殊要求的海洋领域的应用前景同样不可小觑。近年来，北京化工大学碳纤维复合材料在船舶制造、海上能源开发、海洋工程修复等领域不断探索新技术。 在船舶上的应用 相比于传统的造船材料，碳纤维复合材料具有天然的优势。首先，碳纤维复合材料具有良好的机械性能。用其制造船体，具有质轻低油耗的特性，而且建造工艺相对简单、周期短、成型方便，因此施工和维护费用远低于钢制船舶。同时由于碳纤维与树脂基体的界面能有效的阻止裂纹扩展，故材料具有良好的耐疲劳性能；此外，由于碳纤维表面的化学惰性，船体具有水生物难以附生，耐腐蚀的特性，这也是船舶建造选材非常重要的因素之一。 碳纤维复合材料具有良好的声、磁、电性能：透波、透声性好，无磁性，因此可以用于提高军舰的隐身性能。在舰船的上层建筑中使用复合材料不仅可以减轻船体的重量，而且通过在夹层中嵌入有滤波功能的频率选择层，就可以在预定的频率下发射和接受电磁波，从而屏蔽敌方的雷达电磁波。各种天线和有关设备都统一组合装备在该结构内，不易被腐蚀，更有利于设备的保养。研制出类似的封闭综合传感器桅杆，这种桅杆是由纳米技术制造的玻璃纤维与碳纤维复合后作为增强体而制成。它可以让各种雷达波束和通信信号相互之间不受干扰地通过，并且损耗极低。碳纤维复合材料还可应用在舰船的其他方面。例如，在推进系统上可用作螺旋桨［和推进轴系，减轻船体的振动效应和噪声，多用于侦察舰和快速巡航舰。在机械和装备上可用作方向舵，某些特殊的机械装置和管道系统等。此外，高强度的碳纤维绳索在海军军舰的缆绳和其他军用物品上也有较为广泛的应用。 民用游艇大型游艇一般为私人所有，价格昂贵，要求质量轻，强度高，耐用性好。碳纤维复合材料可以应用于游艇的仪器表盘和天线，方向舵以及甲板、船舱、船舱壁等增强结构中。传统的复合材料游艇主要由玻璃钢制成，但是由于刚度不足，满足刚度设计要求后往往船体过重，而且玻璃纤维是致癌物质，国外逐步禁用。如今的复合材料游艇中碳纤维复合材料的使用比例大大增加，有的甚至全部采用碳纤维复合材料。例如超级游艇“巴拿马”号双桅船，船身和甲板采用了以碳纤维／环氧树脂为蒙皮。乙烯酯树脂夹层复合材料，pvc泡沫和碳纤维复合材料，桅杆吊杆均是定制的碳纤维复合材料，只有部分的船身使用了玻璃钢。空载重量仅有45t。速度快，油耗低，性能卓越。 在海洋能源开发上的应用 海底油气田近年来，碳纤维复合材料在海洋油气开发领域的应用越来越广泛。海洋环境下的腐蚀，高压，水底暗流流动带来的强剪切作用对材料的耐腐蚀性，强度和疲劳性能提出了严格的要求。碳纤维复合材料在海洋油田开发中有着明显的质轻、耐久、抗蚀方面的优势：一个1500m水深的钻井平台，其钢制系缆的质量就达6500t左右，而碳纤维复合材料密度是普通钢材的1/4，若使用碳纤维复合材料取代部分钢材将显著减少钻井平台的载重负荷，节省平台的建造成本；抽油杆的往复运动，由于管外海水压力与管内压力不平衡极易引发材料的疲劳断裂，而用碳纤维复合材料即可解决这一问题；由于海水环境耐腐蚀，其在海水中使用寿命比钢材要长，且使用深度更深。碳纤维复合材料可以用作油田钻井平台中的生产井管、抽油杆、储藏槽、海底输油管、甲板等部件。制造工艺分为拉挤成型工艺和湿法缠绕工艺。拉挤成型法一般用在普通管材和连接管上。缠绕法一般用作储槽和压力容器的表面，也可用在各向异性的柔性管道之中，其中碳纤维复合材料以特定的角度缠绕排列在铠装层之中。碳纤维复合材料的连续抽油杆是一种类似胶片的带状结构，柔韧性很好。使用碳纤维抽油杆能明显提高出油量，减少电机的载荷，相比之下更节能。而且碳纤维复合材料抽油杆比钢制抽油杆更耐疲劳，抗腐蚀性能更好，更适合应用在海底油田的开发中。 海上风电资源丰富，是未来发展的重要领域，也是风电技术最先进、要求最高的领域。我国海岸线约1800km，岛屿6000多个，东南沿海及岛屿地区风力资源丰富且易于开发。近年来大力促进海上风电能源的开发已经得到了有关部门的支持。风力发电叶片90%以上重量由复合材料组成。海上风力大，发电功率大，势必要求更大的叶片和更优良的比强度和耐久度。显然，碳纤维复合材料能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求，和玻璃纤维复合材料相比更适合应用于海洋领域。碳纤维复合材料在海洋风力发电中具有显著的优势。碳纤维复合材料叶片质量低，刚度大，模量是玻璃纤维制品的3~8倍；海洋环境下湿度大，气候多变，且风机24h工作。叶片耐疲劳性较好，能较好的抵御恶劣的天气；改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率；利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤；降低风力机叶片的制造和运输成本；具有振动阻尼特性等。 碳纤维复合材料用于海洋工程建筑，主要利用其轻质高强耐腐的特性，以筋索材及结构件的形式，替代传统钢筋建材，解决海水侵蚀钢筋、运输路途遥远运输成本高的问题。已应用于海上岛礁建筑、码头、浮动平台、灯塔塔架等。

利用赤泥和粉煤灰以及煤矸石等为主要原料，制备出用于废水和废气治理的吸附材料，多次循环使用之后经过一定的处理可以用于混凝土骨料继续使用。赤泥用量在50％～60％，粉煤灰用量为20～30％，烧结温度范围为1100℃～1125℃左右，可以获得符合要求的多孔吸附材料产品。制品的颗粒抗压强度可以达到8MPa以上，吸水率在40％左右。应用于工业废气和废水的治理。可以部分替代活性炭，降低成本，达到“以废治废”的目的。

本成果通过对我国纺织特色城镇产业结构和产品结构调整、清洁生产、资源回收、提高污水收集处理率和河道综合整治等方法对城镇水环境进行综合整治，在保持经济持续发展的同时逐步实现水环境质量的改善。 该综合治理技术已在江南一些纺织城镇实施，水环境质量明显改善，社会经济效益良好。

石化企业中许多压缩机、换热器等设备及其管道系统都存在强烈的振动现象。强烈的振动会使设备的焊缝、管道与附件的连接部位等处发生松动或疲劳断裂，轻则造成泄漏，重则引起爆炸，由此引发的安全事故屡见不鲜。常规的减振方法多为加固定刚性支撑、加装缓冲罐等，这些方法均存在一定的局限性和不足。欲降低系统的振动，关键是消耗其振动的机械能，新型阻尼减振技术的原理就是消耗掉系统振动所产生的能量，同时保证不将振动传到其它设备上。新型阻尼减振技术的特点如下： （1）可以提高整个设备系统阻尼，同时不将振动传到其它设备上。 （2）可以在不停机的状态下，实现设备在线安装，不用维修，使用寿命长。 （3）在所有自由度上对振动的反应都毫不延迟。 目前该技术已经成功应用于中石化巴陵分公司换热器壳程出口管线减振改造项目、中国石化沧州分公司离心压缩机及出口管道系统减振改造项目、中国石化济南分公司空冷器集合管管线减振改造项目、中国石油抚顺石油三厂往复式氢气压缩机出口管道减振技术改造项目等。有效抑制了设备的振动，解决了长期存在的重大安全生产隐患，得到了企业的一致好评。可以降低系统振动幅值达60%以上，提高石化设备及管道系统的运行安全性和稳定性。适用于石化、电力行业中各种泵、往复压缩机、离心压缩机、换热器和塔设备等常见设备及管道系统。在国家大力发展石化产业的大背景下，以压缩机、换热器等为核心的大型石化装备市场不断扩大。新型阻尼减振技术立足于解决泵、往复压缩机、离心压缩机、换热器和塔设备等常见设备及管道系统的振动问题，能够有效降低系统振动，提高设备运行安全性和稳定性。其市场需求大，市场前景广阔，具有广泛的社会经济效益。

我国每年农林固废、城市厨余垃圾等生物质固废中近 60%被焚烧或随意处置，严重污染环境，也是造成雾霾的重要原因之一。南开大学生物质资源化工程中心多年来致力于以生物质固废为原料生产有机肥系列技术的研究应用，获得了高效降解木质纤维素、淀粉、蛋白质、油脂等的细菌、放线菌和真菌，构建了微生物菌种库和系列化菌剂；开发了可在 5-15 天内将生物质固废转化为有机肥料和富含有益微生物的生物有机肥生产工艺及系列化产品；自主设计研发了以布尔 玛金式搅拌装置为基础的微生物发酵装置，开发了系列化的微生物好氧/厌氧发酵装置。 本项目已申请国家专利 50 项，其中授权发明专利 10 项、实用新型专利 5 项；代表性 SCI 论文 5 篇，出版专译著 7 部；本项目有关技术已被深圳芭田公司、天津百利阳光公司应用，近三年产生了显著的经济、社会和环境效益；本项目已获得 2017 年中国产学研合作创新成果一等奖。

该项目属于粉末冶金学科。高性能特种材料具有其他材料不具备的特殊性能，在高技术领域中具有不可取代的关键作用。然而，这类材料往往硬度高、脆性大，难以采用传统技术加工制备，成为许多国防和民用高技术装备发展的瓶颈。为此，项目基于粉体流变成形原理，研发了难加工材料的近终形制造新技术，广泛应用于国防和民用高技术领域。

“高性能稀土镁合金薄板带生产技术”项目是以北京市科委经费支持为起源、以国家“十二• 五”科技支撑计划为发展，以北京科技大学与美国波音公司国际合作开发高性能稀土镁合金等为基础，逐步形成的一项特色科技成果。通过系统地研究铸轧、挤压板坯热轧、铸锭热轧和热处理过程中镁合金组织演变机理与性能控制技术等，研发出具有高成形性能的稀土镁合金；实现了高精度镁合金板成卷轧制过程自动化控制及精整、表面处理技术的开发，并完成了高精度镁合金专用轧机机组及控制装置的研发设计及应用，在此基础上研发出高性能稀土镁合金薄板带生产工艺技术。

 设施蔬菜是解决我国北方冬半年蔬菜供应和促进农民增收的重要产业，辽宁是我国设施蔬菜重要产区。然而设施蔬菜连作和不科学施肥等导致的土壤障碍日趋严重，已成为制约设施蔬菜提质增效和绿色发展的瓶颈问题。为此，项目组自“八五”以来针对该问题开展了系统研究，主要创新成果如下：     1.首次探明了设施番茄和黄瓜土壤障碍的主因是偏施氮肥导致的土壤酸化，明确了均衡施肥可明显缓解土壤障碍发生，实现了设施土壤障碍的理论突破。30年蔬菜长期施肥定位试验表明，长期过量偏施氮素化肥导致土壤严重酸化，进而使土壤理化性质和微生物区系劣变，病原尖孢镰刀菌数量增加 4.3 倍，作物产量 和品质下降；而有机无机肥均衡配施，缓解了土壤障碍发生。进一步的日光温室 蔬菜有机无机肥均衡配施长期连作试验表明，番茄与自根黄瓜连作 24 茬植株长势 和产量与第 1 茬无显著异，虽土壤理化性质、微生物区系及根际酚酸类物质等 随连作茬次增加而有所变化，但未达土壤障碍程度，也未发生枯萎病等土传病害。从而证实了我国设施蔬菜土壤偏施氮肥引起的障碍远大于土壤连作障碍。     2.首次明确设施番茄和黄瓜土壤最佳营养指标，创建设施蔬菜科学施肥模 型，研制出设施蔬菜土壤健康保持施肥方案，实现了设施蔬菜绿色可持续生产的技术突破。兼顾设施蔬菜生产效率与土壤健康保持原则，明确了设施番茄和黄瓜土壤氮磷钾钙镁最佳营养指标，建立了以设施土壤最佳营养指标（A）、目标产量需肥量（W）和土壤供肥能力（Y）为核心的施肥量（M）模型，即：M= b W（b={1.5+ (A-Y)/A}）；综合 7100 多份北方设施果菜土壤分析结果，研制出以 有机肥为主增钾补钙的北方地区设施果菜土壤施肥方案。推广应用后，土壤健康 保持效果显著，其中 28 年间连作 56 茬日光温室番茄产量未出现显著减产。     3.首次从作物-土壤-肥料-环境互作角度分析构建了设施蔬菜土壤障碍分级标准，率先创建了设施蔬菜土壤障碍生态安全防控策略，实现了土壤消毒的农 药零使用，为设施土壤障碍的绿色防控奠定了基础。通过对全省 5465 份设施果菜土壤分析，构建了日光温室蔬菜健康土壤、轻度障碍土壤、重度障碍土壤三个等级划分的土壤理化性质、养分含量和生物学特性等参数标准，综合定位试验结 果，创建了设施蔬菜健康土壤保持、轻度障碍土壤生态安全修复和重度障碍土壤 生态安全高效利用的策略，解决了设施土壤农药消毒污染环境的弊端。     4.研制出设施蔬菜轻度障碍土壤修复和重度障碍土壤营养基质高效栽培技术，攻克了日光温室蔬菜土壤障碍绿色防控的技术瓶颈。针对轻度障碍土壤修复，构建亩施膨化鸡粪（或等量营养有机肥）2000kg+粉碎稻草 1000kg+生石灰 44kg+ 复合肥(13-7-13)30kg 和膨化鸡粪 2000kg+生物炭 500kg+生石灰 44kg+复合肥 30k 两个优良配方，降低当茬土壤尖孢镰刀菌数量 71%～93%，番茄增产 30%以上。 针对重度障碍土壤，研制的农业废弃物营养基质限根栽培和嫁接防病高效栽培技术，实现番茄与黄瓜年亩产 2.5 万 kg 高产记录，节水 23.6%，节肥 26.4%。     项目获授权发明专利5件，制定地方标准5部，发表论文133篇，编写著作与教材 16 部。近 3 年累计推广 202 万亩，增产 40 亿 kg，增收 77 亿元；并减施化肥 26%以上，少用农药 18%以上，累计节约生产成本 12.8 亿元。

成果内容：用仿细胞膜结构聚合物涂覆改性生物材料及器件可得到优异的血液相容性及组织相容性。研发的仿生涂层构建技术可简便地用于多种医疗管路、导管及器械表面改性，显著降低蛋白质吸附达90%、细菌粘附99%、凝血及补体激活均减少80%以上。相关研究连续获得6项国家自然科学基金项目资助；获授权发明专利20项；关键技术通过陕西省技术成果鉴定，发明的仿细胞膜结构聚合物涂层的构建及调控技术国际领先。 成果用途： （1）仿细胞膜人工肺（高端产品）。血液蛋白质吸附减少90%，血小板粘附减少96%，凝血及补体激活均减少80%以上。抗血栓形成时间延长10倍。 （2）对血液透析器涂覆改性后可获得具有仿细胞膜涂层的血液透析器。可以显著降低对血液蛋白质吸附、血小板粘、凝血及补体激活等不良反应，从而大大降低病人在血液透析过程中出现瘙痒、头晕、恶心、呕吐、不宁腿综合征等过敏性不适症。 （3）将仿细胞膜结构聚合物涂层构建在导尿管、人造血管等管路内、外表面，可获得高效抗菌、抗凝、润滑等性能优异的医用导管。 成果成熟度：中试产品阶段（已解决关键技术，需要合作进行产业化攻关） 转化方式：技术转让、合作开发 成果授权情况 专利号 专利名称 专利状态 ZL201110203771.7 利用RAFT聚合技术在材料表面构建仿细胞外层膜结构涂层的方法 授权 ZL201110205373.9 仿贻贝粘附蛋白和细胞膜结构共聚物及其制备方法和应用 授权 ZL200910219143.0 一种仿细胞外层膜结构修饰涂层制备的方法 授权 ZL201310469385.1 一种通过聚多巴胺涂层构建功能化表界面的方法 授权 ZL201510013872.6 含磷酰胆碱和聚乙二醇的功能聚合物及其抗污涂层的构建方法 授权 ZL201610120275.8 功能型仿细胞外层膜立体结构涂层的构建方法 授权 ZL201510014112.7 贻贝粘附和细胞膜抗污双仿生多臂PEG及其制备方法 授权 ZL201910027531.2 一种仿生聚合物及制作耐久性双仿生聚合物涂层的方法及应用 授权 202011156925.7 一种两性离子聚合物与肝素复合涂层和制备方法及其应用 受理 202010000137.2 一种交联稳定聚合物刷涂层的构建方法 受理