“石墨烯微结构的精准调控及其应用”首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 近年来，石墨烯领域未获得突破性应用成果，也未找到“杀手锏”应用领域，关键是石墨烯结构调控不到位。一个基本的共识是，对石墨烯材料的结构进行设计和调控，有助于在光电器件、能源转化存储、重大疾病诊疗、污染物治理等领域取得重大突破。上海大学吴明红院士领衔的研究团队聚焦“石墨烯微结构的精准调控及其应用”取得了开创性的研究成果，首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制，在Nature及其子刊上发表十余篇系列论文，获得国家自然科学二等奖。负责人吴明红是中国工程院院士、俄罗斯工程院和俄罗斯科学院外籍院士，获国家杰出青年基金、教育部长江学者及创新团队发展计划等支持。团队依托有机复合污染控制工程教育部重点实验室，推动基础科研成果向应用转化，在生物医学、环境治理等领域取得了相关应用突破。 一、主要理论突破 聚焦于研究主题，团队在以下三个方面取得重要突破： 1）为解决传统方法制备的石墨烯缺陷多，无法量产的问题，团队在分子水平上首次使用分子融合法实现了高品质单晶石墨烯量子点的可控制备。通过对单晶石墨烯量子点精准的物理化学性质调控实现了不同亚细胞器的定位，有力推动了石墨烯量子点在生物成像、重大疾病诊疗中的应用。 2）为解决单层石墨烯容易聚集的难题，团队通过“原位复合与还原”一步法调控策略，获得单层石墨烯复合催化材料。团队首次在该材料上观测到光生电子空穴对分离的皮秒级超快过程，发现并揭示了单层石墨烯高效抽取和快速传输光电子这一重要规律，为高质量单层石墨烯复合材料在催化等领域的广泛应用奠定了坚实的理论基础。 3）精确调节石墨烯层间距，可以将石墨烯有针对性地应用于离子筛分、污染物选择性吸附等广泛领域。团队通过金属水合离子的层间插入控制氧化石墨烯层间距，在国际上首次实现了层间距在超小尺度上（1 Å）的精确控制。 二、在黑臭水体治理、地表水水质提升上的应用 地表水内源污染治理的关键是削减河道污染负荷，重建水生生态。团队以层间距可控石墨烯为基质，发展了水环境污染生态修复的叠层材料。以石墨烯为基体的复合微生物在其表面生长并形成生物膜，通过石墨烯和生物膜的协同作用，对水体污染物进行高效截留、吸附并降解。该复合技术运行成本低，治理周期短，工艺简单，无需底泥疏浚即可将地表水提升至IV类水以上水质指标，对河水的COD、氨氮和总磷，去除率达到80%以上。目前，团队已与上海宝山区政府建立多个石墨烯治理黑臭水体示范基地，显著提升当地水质环境水平。 三、石墨烯负极材料的钠离子电池储能系统应用 锂资源的匮乏，不足以支撑锂离子电池在储能市场的广泛应用，其成本较高的弊端也逐渐显露。同时国内外化学储能市场需求越来越大，促使研究者们利用资源丰富的钠元素组装得到钠离子电池。 经过对钠离子电池材料体系筛选和研究，本团队核心材料选用普鲁士蓝及其类似物作为钠离子电池正极，碳基材料作为钠离子电池负极。其中普鲁士蓝制备主要采用沉淀法及水热法，能耗更低。此外，普鲁士蓝能够作为一种染料进行使用，其安全性非常高。经过一系列放大，正极普鲁士蓝材料的充放电比容量达到160 mAh/g，碳负极材料的充放电比容量达到300 mAh/g。经过中试线生产预制，单体电池工作电压在3.2 V左右，能量密度在100 Wh/kg以上。单体电池在穿刺、挤压、外部短路、及破坏后浸水测试的情况下，均没有发生自燃和爆炸等情况，安全性高。 目前，拟搭建5条钠离子电池储能全自动生产线及相关配套设施，研发生产低成本、高安全、长寿命钠离子电池关键材料，实现高性能钠离子电池产品产业化，预计至2026年项目达产后，年产值达约22.5亿元；年亩均产值1666万元。 四、石墨烯传感材料在呼吸式血糖仪中的应用 我国糖尿病人数众多，并逐年上升。血糖检测仪与检测试纸市场规模约为460亿元，然而国外品牌却占市场份额大半。现有血糖仪采取长期有创刺血检测，存在很大感染风险，给病友带来巨大的生理和心理上的痛苦。呼吸式血糖检测无创，吹气即可检测，完美解决市场痛点。 糖尿病患者呼吸的气体中，可检测的VOCs较异常，需要高灵敏度的气体传感器进行识别。但是，常规气敏传感材料检测限与响应恢复能力不足，且难以在复杂气体氛围中实现特异性检测。团队通过对石墨烯带隙和表界面特性的精确调控，实现皮秒级载流子空穴的形成，从而实现对气体分子的快速响应，解决气体传感器灵敏度、选择性和响应恢复迅速的关键科学问题。研发的呼吸式血糖仪可满足确诊病友的日常检查、实现医院、公共场所快速筛查、手机APP记录管理以及网上专家互动诊断等功能，具有无创伤、无痛苦、便捷即时（15s）等特点，是首款呼吸式血糖检测产品。目前已二类医疗器械证书，即将已进入临床阶段。

成果简介：在研究物质的性质时，经常需要知道微粉颗粒的比表面积大小。在橡胶工业中常用的补强剂为固体分散颗粒炭黑，它的比表面积对所填充的橡胶的物理性能产生很大的影响；在催化领域，催化剂的比表面积是表征催化剂化学物理性能的一个重要参数；在冶金、建筑材料等方面的生产和研究中也经常需要知道微粉颗粒的比表面积，所以，微粉颗粒比表面积的测量被许多科学技术领域所关注。本项技术为一种微粉表面积动态氮吸附测量方法及测量仪器，仪器具有良好的测量准确性和重复性，并且操作方法简单，测量速度高。微粉比表面积测量仪由气路系统、

通常，减少固-液接触是增强表面超疏水性的常用手段，根据Cassie-Baxter方程，固-液接触面积的减小，有利于提高表观接触角和降低滚动角。但由于接触面积的降低，必然导致微/纳结构承受更高的局部压强，从而更易磨损，这就意味着超疏水性和机械稳定性在提高一种性能时必然导致另一种性能下降。该论文基于全新思路，首次通过去耦合机制将超疏水性和机械稳定性拆分至两种不同的结构尺度，并提出微结构“铠甲”保护超疏水纳米材料免遭摩擦磨损的概念。结合浸润性理论和机械力学原理分析得出微结构设计原则，利用光刻、冷/热压等微细加工技术将装甲结构制备于硅片、陶瓷、金属、玻璃等普适性基材表面，与超疏水纳米材料复合构建出具有优良机械稳定性的铠甲化超疏水表面。该工作在集成高强度机械稳定性、耐化学腐蚀和热降解、抗高速射流冲击和抗冷凝失效等综合性能的同时，还实现了玻璃铠甲化表面的高透光率，为该表面应用于自清洁车用玻璃、太阳能电池盖板、建筑玻璃幕墙创造了必要条件。研究人员将该表面应用于太阳能电池盖板，实现了表面依靠冷凝液滴清除尘埃颗粒的自清洁方式，为少雨地区提供自清洁太阳能电池的解决方案。基于玻璃装甲化表面的自清洁技术可巧妙地利用雨或雾滴消除粉尘、鸟类粪便等污染，长期维持太阳能电池高效的能量转换，并节省传统清洁过程中必需的淡水资源和劳动力成本。该论文创新的设计思路和通用的制造策略展示了铠甲化超疏表面非凡的应用潜力，必将进一步推动超疏水表面进入广泛的实际应用。

　　拟针对复杂光滑表面加工原位测量、半导体材料生长监控、MEMS膜层材料特性等研究领域应用中，动态检测所带来的基准面形变化大、形变动态范围大、检测速度要求高等难题，提供一种光滑表面形变高精度瞬态测量技术。最大可测形变量可达150微米，精度优于1微米，测量速度优于10帧每秒。 　　本项目研究团队长期从事精密光电测试及成像理论和技术科研工作。在国家自然科学基金等支持下，深入研究了基于部分补偿法和数字莫尔移相干涉的光学面形测试理论和方法，形成了光学面形高精度测量的系统理论，并研发了光学面形高精度测量原理样机，在中国空间技术研究院、中国计量研究院、清华大学深圳研究生院等重要科研单位得到应用，解决相关的技术难题。先后申请国家发明专利18项，已获授权13项，发表学术论文30余篇。

大幅度提高奥氏体不锈钢表面硬度（1000HV以上），抗磨损性能，抗疲劳性能，抗应力腐蚀开裂性能，抗点蚀性能。

微纳材料表面纳米包覆是提升其功能特性的关键，是微纳制造研究领域的国际前沿，亦是航空航天、能源环保、发光显示等领域的共用技术。纳米包覆面临着精度不可控、不均匀、不致密等“顽疾”。团队提出多场耦合克服微纳材料内聚力的离心流化策略，保障了微纳材料充分分散包覆后的固有物化特性；揭示离心压差补偿的动态包覆机理，实现了可控致密的均匀包覆层制备；提出行星流化的微纳材料分散策略，国际首创行星流化原子层沉积装备，批量一致性达99%以上。申报技术受到包括美国斯坦福大学、阿贡国家实验室等机构，美国、德国、加

本成果将全息技术与超颖表面的三维调制、偏振复用、波长调制、主动相变材料、非线性调制、集成液晶调制显示、算法优化等结合，研究并设计了多种基于超颖表面的多维信息显示技术，为提高信息显示的存储密度、多彩多自由度显示等提供了更高性价比的选择方案，具有极高的应用前景和推广市场。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 超颖表面作为一种全新的信息载体在近几年得到迅猛发展，其能够灵活地调控光波前，超薄紧凑的特性能够极大地解决传统设备笨重，灵活性差，应用场地受限的问题。并且，其适合在多维度信息显示等领域应用和推广。项目组在超颖表面的多维信息显示领域做出了许多有意义的贡献。将全息技术与超颖表面的三维调制、偏振复用、波长调制、主动相变材料、非线性调制、集成液晶调制显示、算法优化等结合，研究并设计了多种基于超颖表面的多维信息显示技术，为提高信息显示的存储密度、多彩多自由度显示等提供了更高性价比的选择方案，具有极高的应用前景和推广市场。 基于超颖表面的多维信息显示技术的体积小，构造灵活多样，结构特征明显，能够复用多种光学特性，为信息显示，特别是全息显示领域到了创新性变革。因其能够彻底摆脱传统光学的限制，提高信息容量和显示多样性。该技术可在微纳量级达到成像和显示的极佳效果，有望在数据存储，超分辨率显示，光学加密，增强现实，智能设备等领域发挥能以想象的优势。

悬赏金额：10万元 发榜企业：深圳市豪龙新材料技术有限公司  需求领域：精细化工 产业集群：先进材料产业集群 技术关键词：光刻树脂; 光刻胶; 特种硅树脂; 高性能硅橡胶; 紫外光固化技术

为了提高液压油缸表面光洁度，在实际生产中，一般采用表面镀硬络的生产工艺。可移动海水养殖网箱固桩油缸在研发过程中，由于海水腐蚀性强，维修不便等特殊工况，对表面镀层的要求很高，特别是附着力、耐腐蚀性等指标要求更高。二、为了提高油缸的美观度以及耐腐蚀性，油缸表面一般采用喷漆工艺。在可移动海水养殖网箱固桩油缸实际研发过程中，由于海洋作业环境海风侵蚀、海水锈蚀以及阳光照射等特殊工况，油漆更易剥落，影响使用寿命。三、液压油缸属于执行原件，需要一整套系统（包括泵、阀）保证独立完成作业任务。不同于陆地作业，在海洋作业中，为了保证正常作业，对于油路走向、系统设计要求更高。四、液压油缸的密闭性是保证油缸正常作业的关键技术，直接关系到油缸的性能和使用寿命。传统生产加工中，对于缸体的精加工一般使用磨床、以及抛光工艺增加缸体的光洁度。但是在海洋作业中，由于海水压力，对油缸的密封性提出了更高的要求，这一方面要采用功能强大、密封性好、使用寿命更长的密封原件，另一方面就是要通过精加工提高缸体的光洁度。

数控技术、机电一体化、机械制图