高导热宽频强吸收吸波弹性体材料通过将氮化硼、石墨烯等二维纳米材料进行高效剥离、与纳米铁氧体颗粒杂化、采用高效均匀的混合搅拌和高精度的压延成型工艺制备而成，具有导热吸波性能、力学性能好、硬度低等特点，其导热系数大于3wm-1k-1， 吸收频宽（RL<-10dB）高达 5GHz，最小反射损耗低于-50dB，达国内先进水平。

一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 杨钰萍 机电工程学院/测控技术与仪器 2016.9/2020.6 201631034227 刘玉洁 机电工程学院/测控技术与仪器 2016.9/2020.6 201631034210 黄祺 机电工程学院/测控技术与仪器 2017.9/2021.6 201731034414 黎峰 机电工程学院/测控技术与仪器 2017.9/2021.6 201731034425 李正煜 机电工程学院/测控技术与仪器 2018.9/2022.6 201831034413 任星星 机电工程学院/测控技术与仪器 2016.9/2020.6 201631034306 杨柳 外国语学院/英语 2016.9/2020.6 201631131301 胡玉莲 外国语学院/英语 2016.9/2020.6 201631131304 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 陈波 外国语学院/测试计量技术及仪器 实验师 传感器技术 四、项目简介 本项目以电磁流量计的励磁技术为切入点展开研究，了解了已有励磁技术的优缺点，合理推导双向梯形波具有的优点——既有稳态部分利于数据采集与处理；又存在缓慢的上升和下降沿可减少微分干扰。故设计了双向梯形波励磁拟解决现有励磁技术微分干扰过大的问题，并可提高电磁流量计在流速测量中的精度。该项目一旦成熟推向市场时，可实现系列化生产，对提高流量流速测量精度，扩大电磁流量计的应用范围有较大的现实意义。

碳纳米管的优越电磁波吸收性能， 在军事领域及民用领域里有潜在的 巨大用途。碳纳米管吸波材料对于国家安全、隐形作战装备研制、具有十 分重大的意义。碳纳米管 /聚合物复合吸波材料还可广泛应用于民用领域， 可用于抗静电、电磁屏蔽，减少或者消除电磁波对人体的伤害及电磁设备 的干扰。 本研究显示碳纳米管 /聚合物复合吸波材料具有优良的雷达波吸收性 能，具有广阔的市场空间和应用前景。

1 成果简介随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高，环境污染、疾病监测、食品安全等民生热点日益受到人们的关注。如何对上述问题进行简单、快速的监控，将一些危害降至最低，保障人民生活和生产，这就需要一种可实时实地检测、操作简便的多应用传感器件。 表面等离子体波（ SPP）传感器是一种基于光学检测的传感器件，被广泛用于药物筛选、食物检测、环境监测和细胞膜模拟等方面。相对于目前常见的化学、电子、力学等传感器，SPP 传感器拥有实时检测、无需标记、对被检测物无损害、探测方法简单等众多优点。为了降低成本、 稳定性能、减小体积，集成型 SPP 传感器件的成为了现今研究热点。然而现有的集成型 SPP 传感器件普遍存在灵敏度低，探测范围小等问题，限制了其应用的推广。 课题组从 2006 年开始合作从事集成型 SPP 传感器件研究，在清国家 973 项目、自然科学基金重点项目、教育部清华大学自主研究项目等项目资助下， 创新性提出一种基于 SPP-介质波导异质垂直耦合器的可集成生化传感芯片，并对传感芯片的传感特性和应用进行了深入研究和探索。芯片的特点和性能如下：可集成，芯片体积小，可与便携设备集成；可批量生产，价格低廉；灵敏度较传统的集成型 SPP 传感器件高出一个数量级；可实现对传感区域的精确或者大范围调节；可实现对纳米量级大小的物质的探测；传感性能稳定，应用领域广泛。上述优点表明该芯片可以工厂大批量生产经营，也可以用于实验室的科研研究，在化学，生物，医学等多 个领域均有应用价值。查新表明，国内外目前尚未发现有相似原理的器件。 图 1 (a) 集成型 SPP 传感芯片与一元硬币尺寸对比图 (b) 传感芯片的显微镜照片2 应用说明可集成型 SPP 生化传感芯片在实验室经多次验证，可以实现对折射率液体以及纳米级薄层物质的高灵敏探测，并初步应用于对双酚 a（简称 BPA，一种塑料生长常用原料，每年生产将近 2700 万吨含 BPA 的塑料类物质， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的检测。实验结果表明，该芯片对于 BPA 的探测极限浓度可以达到 0.1ng/ml （欧盟公布食品准则中水含有BPA 的最高浓度为 1ng/ml）。3 效益分析由于目前国内尚无同类产品， 而且此产品在疾病检验，环境监测，药品鉴别等多个领域具有应用价值， 因此本仪器具有较大的市场推广空间。本传感芯片价格低廉，使用简便，对样品无二次污染，性能稳定，甚至对纳米量级的生化小分子探测均具有高灵敏度，相对于其他类型的传感器件， 具有明显的经济和技术优势。

本发明公开了一种复合波片光轴对准方法及装置。将待对准复合波片的两片晶片装在支架上之后分别安装在固定、旋转波片卡盘上；从光源发出的光经过起偏器后形成线偏振光；通过待对准的复合波片后，线偏振光偏振态发生变化；根据探测器探测到的透射光强信号可进一步获得待对准复合波片相位延迟波动量的变化幅值；比较相位延迟波动量的变化幅值的相对大小；通过电控旋转台控制旋转波片卡盘转动，直至将复合波片的光轴对准到所要求的精度范围内。装置包括光源，起偏器，固定波片卡盘，旋转波片卡盘，旋转检偏器，探测器，电控旋转台，计算机，步进电机和电控旋转台控制器。该方法可以实现对复合波片光轴进行高精度对准，装置简易，操作简单。

成果与项目的背景及主要用途： 吸波材料即雷达吸波材料（RAM），是指能够吸收衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能而消耗掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料。目前，随着电磁波污染的日益严重，吸波材料在民用领域具有极大的发展潜力。许多研究已证明，持续、高强度的电磁波照射会诱发细胞变异、诱发肿瘤、癌症等疾病，电磁波污染已成为世界各国本世纪重点治理的环境污染之一。不让电子设备发射电磁波是不可能的，所以消除电磁波污染最有效的办法就是使用吸波材料。这项属于电磁干扰（EMI）范畴的研究已在世界各国得到广泛重视和应用。 技术原理与工艺流程简介： 本项目研究制备含有不同含量及分布的碳纤维(毡)树脂基复合吸波材料，主要研究碳纤维(毡)排布方式、含量对于材料吸波性能的影响，通过调整参数，实现材料对电磁波的宽频吸收、高效吸收、选择吸收的目的；其次，通过对纤维(毡)表面改性、添加电磁损耗剂、改变基体种类等制备具有刚性和柔性基体吸波材料，同时对吸波机理进行研究，以求开发一种低成本、宽频、高效、轻质的吸波材料。试样的制备采用复合材料成型工艺压缩模塑。将环氧树脂与低分子量聚酰胺按质量比 2：1 搅拌均匀（E-44 型环氧树脂：低分子量聚酰胺树脂=100：50～100：100 质量比），在真空干燥箱中脱泡，然后浇注到事先预热的半溢式模具中，模具中预置碳纤维或碳毡。在透波层表面加一层 S-玻璃布，目的是达到与自由空间的阻抗匹配，在模具底部也加一层玻璃布，目的是抵消由透波层玻璃布引起的应力，使试样不致弯曲而造成测量误差。然后将浇注好的模具在 60℃，10MPa的压力下固化 2 个小时，得到所需的 180mm×180mm，厚度为 4mm 的正方标准试样。 技术水平及专利与获奖情况： 本研究通过两年多的大量实验，获得具有良好吸波性能和商用价值的环境功能材料。可用于消除环境空间中的有害电磁波。本课题组制备了材料样品，完成了 4 个专题的研究报告，发表论文 12 篇，申请专利两项。本研究已达到国际先进水平。 应用前景分析及效益预测： 随着电信业的飞速发展，吸波材料的应用已深入到通讯抗干扰、环保及人体防护等诸多领域。 成本估算： 环氧树脂/碳纤维复合吸波材料E-44 环氧树脂：15.4 元/公斤，低分子量聚酰胺树脂：24 元/公斤。碳纤维：300 元/公斤 每块试样用碳纤维：0.36 克 其他费用：电费，模具费，人工费 每块试样成本：约 4 元（180×180mm） 折合成本：约 120 元/平方米 应用领域：电磁波污染的防护，构筑微波暗室。 2、 连续碳纳米管纤维 成果与项目的背景及主要用途： 碳纳米管被誉为超级纤维，是 21 世纪的基础材料，具有优异的物理化学性质，其密度只有钢的六分之一，强度超过钢 100 倍，具有高导电导热性，导热性是铜的 5-8 倍，在高性能复合材料，能源电极，电场发射等多方面有重要的应用前景，世界各国和大公司都争先投入抢占碳纳米管市场，近年来产业发展迅猛。连续碳纳米管纤维是无数碳纳米管构成的长纱线，轻于碳纤维，有高柔性，具有碳纳米管所有结构和功能特性，可编织和成型，较碳纳米管更接近应用，在制备高性能复合材料方面，极具潜力，可用于宇航、汽车用高性能复合材料、风力发电叶片、导电导热材料、电力传输电缆、高强编织物，智能纺织和柔性光电器件等。 基于天津大学的气相法制备连续碳纳米管纤维技术，研发碳纳米管纤维量产化技术，制备万米连续碳纳米管纤维材料, 研发碳纳米纤维复合材料和相关新材料，在国内率先推出碳纳米纤维新产品，主导国内市场，开拓国际市场。 技术原理与工艺流程简介： 本方法是一步制备连续碳管纤维的方法，具有工业化应用前景。2010 年天津大学技术团队取得关键制备技术的突破，纺出千米连续的碳纳米管纤维，为产业化提供了基础。气相纺丝法是以含碳原理和催化剂输入到高温炉中，在气流中生长碳纳米管并组装成丝，用机械的方法纺出碳纳米管纤维的新方法。主要成果包括发明了乙醇/丙酮混合碳源，发明了水密封反应器和致密碳管纤维的纺丝方法。目前已经取得连续纺丝数小时数千米连续碳管纤维，在方法、技术和材料性能方面处于国际领先水平。 应用前景分析及效益预测： 碳纳米管的价格范围较大 2-20000 元/克，价格取决于碳管种类和纯度，有些容易合成，有些受制备限制，尚未量产化。目前市场上多壁管 2000 元/公斤，天津大学科技成果选编高纯碳管价格十倍以上。高纯单壁碳管尚未量产，目前仍以克量计，纯度 80%的单壁管价格为 60 美元/克，高纯（>90%）单壁管在 1000-2000 美元/克以上。连续碳管纤维为双壁管，纯度 90%，短期可参考单壁管价格 60-2000 美元/克。 应用领域： 高性能复合材料、导电导热材料、储能材料、功能电子和织物，产业领域航空航天、能源、环境、化工和纺织等。 合作方式及条件： 技术合作与专利转让 与国际知名企业和研究单位建立合作,引领碳纳米管纤维新产业的发展

北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院张芳副教授与美国Texas A&M University张人一教授团队开展合作研究，揭示区域雾霾形成的新机制，与驱动我国雾霾的长期趋势和辐射强迫变化的主要原因。研究显示，近几年，我国虽然重度雾霾发生频率减少，但中/轻度雾霾仍然频频发生，这主要由于在低的SO2浓度和中等相对湿度条件下黑碳（BC）表面的催化氧化反应所引起的颗粒物快速增长所造成。新发现的这种反应机制会增强BC气溶胶对大气的加热和对地表的冷却效应，降低边界层高度，加剧雾霾的发生和发展。但同时，增强的大气加热和地表冷却效应几乎可抵消，因此对大气层顶的总辐射强迫几乎无改变。研究结果表明，近期国家对工业源减排有效的减少了空气中SO2的浓度， 但控制SO2的浓度仅减少重度雾霾的发生频率，不会根本消除重度雾霾的发生与减少轻/中度雾霾发生的频率。指出需同时控制一次排放的黑碳以及其他污染气态物（NOx和NH3等）。 该成果第一作者为北京师范大学全球院张芳副教授。参加研究的其他团队还包括中科院大气物理研究所孙业乐研究员团队等。本研究得到国家自然科学基金和科技部国家重点研发计划资助。成果于北京时间2月10日发表在美国著名科学期刊《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America，缩写PNAS）上。 由于一系列强有效的减排措施，自2013年以来我国重度雾霾（日均PM2.5>200 μg m-3）发生的频率已明显减少。但研究团队基于长期观测资料的分析显示，过去15年（2004-2018年）轻/中度雾霾（PM2.5=100-200 μg m-3 ）天数平均达到全年的30%（~113天），且近几年并未呈下降趋势（2013和2018年分别达到176和227天），及重度雾霾的时有发生。如何解释这种雾霾的形成与趋势，仍然是我国研究学者所面临的具有挑战性的前沿科学问题。 本研究论文基于长期观测资料及短期强化观测、实验室烟雾箱模拟以及模型计算等多种手段和方法，从中国近几年强减排、强控制的情境下但雾霾仍然频频发生为着重点，针对我国高浓度水平的一次细颗粒物黑碳（Black Carbon, B）和气态前体物，设计并控制不同湿度条件开展了新鲜排放的BC暴露在大气中最常见的气态污染物（SO2,NO2和NH3）中的烟雾箱模拟实验，揭示BC表面催化SO2的氧化反应过程中硫酸盐的形成和增长、化学机理和影响因素。研究团队发现在极低的SO2浓度（几个ppb）和中等相对湿度（40%）下该反应就可快速生成PM2.5中的主要成分硫酸盐。进一步将实验室烟雾箱的结果应用到实际大气中硫酸盐生成的估算中，发现通过这种BC表面的催化反应途径对中/轻度雾霾和重度雾霾期间硫酸盐总量的贡献分别达到了90-100%和30-50%。此外，基于辐射传输模型模拟计算，还发现该反应机制显著增强了BC气溶胶对大气的加热和对地表的冷却效应，而这种反应机制对大气层顶的净辐射强迫的改变却很小。因此，这种新的机制不仅解释和厘清了为何在大力减排SO2的情境下，我国近几年中/轻度雾霾仍然频频发生的原因和化学机理；首次指出BC气溶胶对区域环境产生重要影响，对全球气候辐射强迫的贡献则可能微乎其微。该研究成果对我国及世界发展中国家合理制定减排措施以治理雾霾、改善空气质量及应对气候变化均具有切实有效的理论指引意义。 论文第一作者我校全球院张芳副教授多年来一直从事大气化学、大气物理以及全球气候和区域环境领域相关的研究，基于多种手段和方法（外场观测、烟雾箱实验和模型模拟等）开展大气细颗粒物（气溶胶）及其环境气候效应研究。近几年的研究主要集中在区域大气细颗粒物理化特性、二次转化和形成、老化和混合状态、吸湿核化（CCN）及其环境气候效应。相关成果发表在PNAS、Atmos. Chem. Phys.、Geophys. Res. Lett.、J. Geophys. Res.、Atmos. Environ.等领域内权威期刊等近70篇，Google 学术SCI总引1600余次， H-index 指数 19。

北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院张芳副教授与美国Texas A&M University张人一教授团队开展合作研究，揭示区域雾霾形成的新机制，与驱动我国雾霾的长期趋势和辐射强迫变化的主要原因。研究显示，近几年，我国虽然重度雾霾发生频率减少，但中/轻度雾霾仍然频频发生，这主要由于在低的SO2浓度和中等相对湿度条件下黑碳（BC）表面的催化氧化反应所引起的颗粒物快速增长所造成。新发现的这种反应机制会增强BC气溶胶对大气的加热和对地表的冷却效应，降低边界层高度，加剧雾霾的发生和发展。但同时，增强的大气加热和地表冷却效应几乎可抵消，因此对大气层顶的总辐射强迫几乎无改变。研究结果表明，近期国家对工业源减排有效的减少了空气中SO2的浓度， 但控制SO2的浓度仅减少重度雾霾的发生频率，不会根本消除重度雾霾的发生与减少轻/中度雾霾发生的频率。指出需同时控制一次排放的黑碳以及其他污染气态物（NOx和NH3等）。 该成果第一作者为北京师范大学全球院张芳副教授。参加研究的其他团队还包括中科院大气物理研究所孙业乐研究员团队等。本研究得到国家自然科学基金和科技部国家重点研发计划资助。成果于北京时间2月10日发表在美国著名科学期刊《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America，缩写PNAS）上。 由于一系列强有效的减排措施，自2013年以来我国重度雾霾（日均PM2.5>200 μg m-3）发生的频率已明显减少。但研究团队基于长期观测资料的分析显示，过去15年（2004-2018年）轻/中度雾霾（PM2.5=100-200 μg m-3 ）天数平均达到全年的30%（~113天），且近几年并未呈下降趋势（2013和2018年分别达到176和227天），及重度雾霾的时有发生。如何解释这种雾霾的形成与趋势，仍然是我国研究学者所面临的具有挑战性的前沿科学问题。 本研究论文基于长期观测资料及短期强化观测、实验室烟雾箱模拟以及模型计算等多种手段和方法，从中国近几年强减排、强控制的情境下但雾霾仍然频频发生为着重点，针对我国高浓度水平的一次细颗粒物黑碳（Black Carbon, B）和气态前体物，设计并控制不同湿度条件开展了新鲜排放的BC暴露在大气中最常见的气态污染物（SO2,NO2和NH3）中的烟雾箱模拟实验，揭示BC表面催化SO2的氧化反应过程中硫酸盐的形成和增长、化学机理和影响因素。研究团队发现在极低的SO2浓度（几个ppb）和中等相对湿度（40%）下该反应就可快速生成PM2.5中的主要成分硫酸盐。进一步将实验室烟雾箱的结果应用到实际大气中硫酸盐生成的估算中，发现通过这种BC表面的催化反应途径对中/轻度雾霾和重度雾霾期间硫酸盐总量的贡献分别达到了90-100%和30-50%。此外，基于辐射传输模型模拟计算，还发现该反应机制显著增强了BC气溶胶对大气的加热和对地表的冷却效应，而这种反应机制对大气层顶的净辐射强迫的改变却很小。因此，这种新的机制不仅解释和厘清了为何在大力减排SO2的情境下，我国近几年中/轻度雾霾仍然频频发生的原因和化学机理；首次指出BC气溶胶对区域环境产生重要影响，对全球气候辐射强迫的贡献则可能微乎其微。该研究成果对我国及世界发展中国家合理制定减排措施以治理雾霾、改善空气质量及应对气候变化均具有切实有效的理论指引意义。 论文第一作者我校全球院张芳副教授多年来一直从事大气化学、大气物理以及全球气候和区域环境领域相关的研究，基于多种手段和方法（外场观测、烟雾箱实验和模型模拟等）开展大气细颗粒物（气溶胶）及其环境气候效应研究。近几年的研究主要集中在区域大气细颗粒物理化特性、二次转化和形成、老化和混合状态、吸湿核化（CCN）及其环境气候效应。相关成果发表在PNAS、Atmos. Chem. Phys.、Geophys. Res. Lett.、J. Geophys. Res.、Atmos. Environ.等领域内权威期刊等近70篇，Google 学术SCI总引1600余次， H-index 指数 19。

无限大刚性障板振动源辐射声场长期以来一直是声学研究中的基本问题之一。本研究考虑了声场的非线性现象，如谐波产生、波形畸变等。特别是有可能将超声非线性效应应用于医学超声谐波成像或测量，为获得更高质量的超声图像提供一种新方法。 　　本项目主要在这三方面进行了研究：1、给出高斯展开法一个较严格的数学基础，改进了求解声源分布函数的高斯展开系数的方法；对高斯函数展开法进行了推广，研究了声学和光学中常用的一些源所辐射的场分布；研究了具有任意分布源声场的解析解，提出了声场分布的二维高斯束展开理论。2、研究了非线性二次谐波声场解析解和计算的新方法，使得非线性二次谐波声场分布计算大大简化；研究了平面和聚焦的活塞声场的二次谐波；在此基础上，给出任意形状和分布声源的非线性二阶声场的一般解析理论。3、建立了一套非线性超声测量系统和显微系统。研究超声显微镜测量液体和和生物媒质的非线性参量B/A的新方法，进行实验测量。 　　主要成果发表在JASA上，引起广泛关注。论文他引8篇，总57次。其中SCI他引7篇，43次。

本实用新型提出了一种适用于海绵城市建设的辐射渗井，包括筒状井体、第一出水管、第二出水管、进水管、第一栅网和第二栅网，井体侧壁从下到上依次设有第一出水口、第二出水口、进水口，井体底部细砂层，细砂层覆盖第一出水口，细砂层顶面从靠近第一出水口一端向远离第一出水口一端倾斜，细砂层上方设有粗砂层，粗砂层顶面从靠近第一出水口一端向远离第一出水口一端倾斜；第一栅网设置在第一出水口处，第二栅网覆盖在粗砂层上方，第二栅网上设有用于调节第二栅网倾斜度的调节阀；第一出水管、第二出水管、进水管分别与第一出水口、第二出水口、