项目成果/简介: 陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐老化、抗压强度高等诸多优点，但有一个致命的缺点——脆性。柔性陶瓷材料作为一种新型材料，在通讯、电子、医学、航空、航天、军事等高技术领域都被广泛应用。如电子计算机的高速硬盘转动系统需要柔性陶瓷轴承；导弹、火箭发射装置的关键部件如透波、鼻锥等要用耐高温和抗氧化能力极强的柔性陶瓷做天线罩，才能承受高温气流的冲刷、摩擦 研究团队通过对纯钛酸铝原料制备钛酸铝柔性陶瓷技术的改进，以TiO2、Al2O3为原料，辅以Fe2O3、MgO、SiO2等添加剂，通过固相反应、固相烧结制备出柔性钛酸铝陶瓷。能够降低烧结温度，且制备的钛酸铝陶瓷具有更高的强度和柔性。将其制备成具有柔性的钛酸铝陶瓷材料，将有传统陶瓷材料没有的特性，并且能够进一步提高其抗热震性，使得柔性钛酸铝陶瓷能应用于更为苛刻的环境中，并且在工业生产中用途更广、市场大、前景好。可弯砂岩可弯砂岩微观结构图知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无

陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐老化、抗压强度高等诸多优点，但有一个致命的缺点——脆性。柔性陶瓷材料作为一种新型材料，在通讯、电子、医学、航空、航天、军事等高技术领域都被广泛应用。如电子计算机的高速硬盘转动系统需要柔性陶瓷轴承；导弹、火箭发射装置的关键部件如透波、鼻锥等要用耐高温和抗氧化能力极强的柔性陶瓷做天线罩，才能承受高温气流的冲刷、摩擦 研究团队通过对纯钛酸铝原料制备钛酸铝柔性陶瓷技术的改进，以TiO2、Al2O3为原料，辅以Fe2O3、MgO、SiO2等添加剂，通过固相反应、固相烧结制备出柔性钛酸铝陶瓷。能够降低烧结温度，且制备的钛酸铝陶瓷具有更高的强度和柔性。将其制备成具有柔性的钛酸铝陶瓷材料，将有传统陶瓷材料没有的特性，并且能够进一步提高其抗热震性，使得柔性钛酸铝陶瓷能应用于更为苛刻的环境中，并且在工业生产中用途更广、市场大、前景好。 可弯砂岩 可弯砂岩微观结构图

柔性轴承是指在外部力或力矩的作用下，利用材料的弹性变形在相邻构件间产生相对转动的一种铰链结构形式。相比传统的刚性轴承，柔性轴承有许多优点：1. 无间隙和摩擦，可实现高精度运动；2. 无磨损，寿命长；3. 免润滑，免维护；4. 可真空应用。 柔性轴承的主要技术指标：1. 行程：材质与几何形状决定其运动行程的大小；本单位研制的GCSFP-3柔性轴承行程可达±25°；2. 精度：由柔性铰链的轴漂大小决定，轴漂越小，精度越高；本单位研制的GCSFP-3柔性轴承轴漂在10°转角时仅为0.8um；3. 刚度：非功能刚度/功能刚度的比值，该比值越大越好；GCSFP-3的径向刚度/旋转刚度比值为34.65；GCSFP-3的轴向刚度/旋转刚度比值为2.32；4. 疲劳寿命：决定了柔性轴承的可循环工作次数。GCSFP-3柔性轴承在±5°转角下达100万次；±10°转角寿命达18万次。

本发明公开了一种石墨烯-碳纳米管复合全碳超轻弹性气凝胶及其制备方法。它包括以下步骤：（1）将1重量份的氧化石墨烯分散于10~4000重量份的水中形成氧化石墨烯分散液；（2）将1重量份碳纳米管分散于5~4000重量份的氧化石墨烯分散液中，得到氧化石墨烯-碳纳米管分散液；（3）将氧化石墨烯-碳纳米管分散液进行冷冻干燥或超临界干燥，得到氧化石墨烯-碳纳米管复合气凝胶；（4）将氧化石墨烯-碳纳米管复合气凝胶采用化学还原法还原或高温热还原法还原，得到石墨烯-碳纳米管复合全碳超轻弹性气凝胶。本发明的工艺简单，过程绿色环保，所得到的全碳超轻气凝胶具有低密度、高导电率、高比表面积、弹性温度范围广等优点。

本发明公开了一种超高比表面积硫氮共掺杂多孔石墨烯的制备 方法及产品，该方法包括：选用含角蛋白的生物质材料为原材料，以 其同时作为固体碳、氮、硫原料，首先初步碳化，再通过碱性溶液减 压吸附，再经过高温活化处理，然后酸洗真空干燥得到石墨烯。利用 角蛋白特殊链状及环状结构，将生物质角蛋白直接转化为超高比表面 积的硫氮共掺杂多孔石墨烯。石墨烯的氮含量可高达 5.0at.％以上，硫 含量达 1.0at.％以上，比表面积高达 1

本实用新型提供一种柔性驱动机构，包括驱动单元、力放大单元、控制单元和储能单元。驱动单元通过镶嵌有单向轴承的力放大单元放大输出力作用于储能单元。驱动单元通过不断往复运动将能量输入储能单元中，当储能单元中的弹性能达到所需的要求时，通过通信单元遥控控制单元将储能单元中储存的弹性能一次性释放出来，以实现步行、爬行、滚动、跳跃、突进多种功能以及功能之间的相互切换。本实用新型采用智能软材料作为驱动器，其机电转换效率高，能量密度大，噪音低。并且大部分的结构都可以使用柔性材料进行替代，抗破坏能力强；同时柔性驱动机构通过与不同外壳的组合可以同时实现步行、爬行、滚动、跳跃、突进多种功能，可以应用于机器人，玩具，能量收集等多方面。

主要技术指标 （1）．工作温度：≤500℃ （2）．工作压力：≤20MPa（表压） （3）、规格；25、50、100、200、500、800ml。另可根据用户需求定做。 （4）.操作方法                   1、高压水热合成反应釜用全不锈钢材料，外壳材质为304材质。 2、高压水热合成反应釜使用温度在500度以下，500度以下；工作压力≤20MPa 3、高压水热合成反应釜采用硬密封的原理，不会泄漏。 4、高压水热合成反应釜使用时将法兰上的螺栓松开，溶液杯取出溶液装入杯中，然后放在釜体内，将上盖密封槽与杯体上密封球面装在一起，注意：把紧螺栓时要对立面把紧，用力要均匀。不要一次性将任何一个螺栓把紧，当对立面螺栓均匀用力把紧时，再用力将所有螺栓对面把紧，方可进行操作升温。 5、高压水热合成反应釜当温度达到要求时，准备取出溶液杯将螺栓对立面均匀松开，不允许一次性将任何一个螺栓全松开，那样会损伤上盖密封槽和杯体上端密封面。 6、高压水热合成反应釜注意保护杯体上端密封球面，不能有磕、碰伤，或其它污物。 7、高压水热合成反应釜使用时注意清理上盖密封槽内的杂物，不能有污物和杂质，如不清理干净使用时会泄漏。 8、高压水热合成反应釜上盖外端中心带有密封丝堵，它是用来检验溶液杯密封进气试压接口。日常或使用过程中，不要将它打开，防止泄漏。 9、高压水热合成反应釜在使用过程中，如有泄漏现象返厂修复。   有下列情形的，不在保修范围。 （1）釜体磕、碰变形或严重损伤。 （2）溶液杯体上端密封球面有磕、碰伤痕 （3）釜体上盖密封槽有磕、碰划伤等。

石墨烯是材料科学领域的一颗迅速崛起的明星，开启了二维材料的大门。作为纳米光电子器件广泛使用的理想电极材料，石墨烯除了具有优异的弹性和刚度外，还具有最高的载流子迁移率(104-105 cm2 V-1 s-1)。然而，石墨烯作为一种典型的半金属材料，它的零带隙极大地限制了其在半导体工业的应用。自石墨烯被发现以来，它的零带隙一直是世界范围内最具挑战性的难题之一。  多年来，人们一直致力于解决这一关键问题，最主要的打开石墨烯带隙方法可以概括为下面两种。第一种是通过掺杂、吸附、衬底相互作用、外加电场、应变、建立二维异质结等方法直接打开石墨烯的带隙。不幸的是，在打开石墨烯带隙的同时，保持其具有超高载流子迁移率的线性电子色散的多种尝试，至今仍未成功。第二种方法是开辟新的路径，寻找新的具有超高载流子迁移率（线性色散）的二维材料，如二硫化钼、硅烯、锗烯和磷烯等，它们构成了新的二维材料家族。遗憾的是，迄今还没有发现任何具有类似石墨烯线性电子色散和超高载流子迁移率的二维半导体。 北京大学物理学院史俊杰教授及其研究团队注意到：钙钛矿材料具有多样的组成和结构，如ABX3(具有三个不同原子位置的三维结构)、A'2[An-1BnX3n+1] (二维Ruddlesden-Popper型结构)、A'[An-1BnX3n+1] (二维Dion-Jacobson型结构)、A'2An-1BnX3n+3(二维111型结构)和AnBnX3n+2(二维110型结构)等，为材料设计提供了一个理想和庞大的平台。此外，钙钛矿结构中阳（阴）离子价态的劈裂和置换，阳（阴）离子的混合等，为组分工程提供了更多的可能性，从而极大地调节了所设计的钙钛矿材料的电子结构（带隙和电子色散）及物理、化学性质，为寻找具有新奇性质的材料开辟了一条新的道路。图注：左图为二维Ca3Sn2S7钙钛矿结构示意图，中图为它的三维线性色散能带图（带隙0.5 eV），右图为它的光吸收系数，并与光伏明星材料MAPbI3及Si的光吸收系数作对比。 最近，他们在硫化物钙钛矿的研究中，意外发现了一种新奇的稳定且环境友好的二维钙钛矿半导体Ca3Sn2S7材料，它具有类似石墨烯的线性Dirac锥电子色散，直接的本征准粒子带隙0.5 eV，超小载流子有效质量0.04m0，室温下载流子迁移率高达6.7×104 cm2V-1s-1，光吸收系数高达105 cm-1（超越钙钛矿光伏明星材料MAPbI3）, 从一个全新的角度实现了打开石墨烯带隙的梦想。该研究将会为二维钙钛矿材料的设计和研发提供新的思路，并进一步促进半导体产业的发展。

氧化铁石墨烯复合材料目前涉及的电化学方面的应用包括锂离子电池、超级电容器和燃料电池。氧化铁（包括Fe3O4，α-Fe2O3和γ-Fe2O3）是制作电化学器件非常有前途的材料，不仅具有成本低、无毒性、化学稳定性好等优点，还具有较高的理论电容量。但在实际使用时又因为自身导电性的不足以及反应的循环稳定性差等问题受到了限制。石墨烯因其具有超高的比表面积，较高的导电性，优异的化学和热力学稳定性，以及独特的光、热、机械性能，成为了非常合适作为制作电化学能源存储和转化器件的材料。负载氧化铁在石墨烯上，不仅能够弥

超导体临界磁场是指在外加磁场下超导态转变成正常态所需的磁场强度。它是超导的基本性质之一，也是决定超导体应用的一项重要指标。第一个被发现的超导体——水银，它的临界磁场仅有几十毫特斯拉。近年来人们发现，某些厚度仅有几个原子层的薄膜可以在几十特斯拉的磁场下保持超导，这大大超出了人们的预料。为了解释这个现象，人们提出了伊辛配对机制，认为这是由于这一类特殊材料的晶格不具备中心反演对称性，参与超导配对的电子具有了锁定的自旋取向所致。在此框架下，人们通过在非中心对称的材料中寻找，又发现了多个具有巨大临界磁场的超导体。然而，也有人认为这完全是材料维度效应所导致的，挑战了伊辛配对机制。同时，伊辛超导理论的一个重要预言——临界磁场的低温发散行为也一直未被实验验证。最近，清华大学物理系张定副教授和薛其坤教授领导的中德合作团队，打破了此前理论的限制，首次在具有高对称性的材料——锡烯薄膜中观测到了数倍于理论预期的临界磁场，并清晰地观测到了温度逼近绝对零度时临界磁场的发散行为，给出了伊辛超导非常强的证据。北京时间3月13日，相关研究成果以《锡烯薄膜中的第二类伊辛配对机制》（“Type-II Ising pairing in few-layer stanene”）为题在线发表于《科学》（Science）上。图1. 实验测得的锡烯超导中奇异的上临界磁场行为。颜色代表样品的电阻（紫色区间为正常态，深蓝色区间为超导）。圆圈标出了不同温度下的上临界磁场。实线和虚线代表了不同的理论模型，其中红色为本工作中提出的第二类伊辛配对机制。左下和右上的示意图分别画出了锡烯的原子结构和能带。薛其坤教授研究团队长期从事原子级可控的高质量薄膜的制备和物性探索，在二维超导领域发现了单层铅膜超导、单层铁硒/钛酸锶界面高温超导和双原子层镓膜超导的格里菲斯奇异性等。2018年，团队核心成员张定副教授等人首次发现灰锡薄膜—锡烯—具有超导电性（ 《自然-物理》Nature Physics, 14，344（2018）），随后发现其面内上临界磁场超过了常规超导体的上限—泡利极限。为了进一步深刻理解锡烯的二维超导特性，研究团队与德国马普固态研究所的约瑟夫-福森（Joseph Falson)博士和尤根-斯密特（Jurgen Smet）教授合作，利用极低温强磁场下原位旋转测量技术，系统测量了不同厚度锡烯样品在近乎整个超导温度区间上临界磁场的变化行为，发现上临界磁场不仅超出泡利极限，而且在温度逼近绝对零度时仍无饱和迹象，这是典型的伊辛超导行为。由于锡烯具有中心反演对称性，这些行为不能用现有的伊辛超导理论解释。为了理解这一令人困惑的现象，清华大学物理系徐勇副教授和北京师范大学刘海文研究员等开展了深入的理论研究。论文链接：https://science.sciencemag.org/content/early/2020/03/11/science.aax3873