这一项目以新一代大型电站锅炉、核反应堆及蒸汽发生器、流化床、石油天然气高效开采和储运等设备中的复杂多相流与传热传质问题为具体研究对象，同时对上述具体工业应用中带共性的基本现象进行重点研究，以便得出具有普遍意义的多相流热物理理论，取得深入系统的成果，既为上述工业发展提供扎实的理论基础，又为建立多相流热物理新年的学简直体系作出贡献。

"该项目针对大型基础设施实时监测与灾害预警的迫切需求，历时10余年科技攻关，突破了多项重要理论与核心关键技术。提出了基于双重约束的光纤光栅非均匀应变传感理论，形成了复合材料光纤内植工艺与光纤金属化封装新工艺，攻克了传感精度低、成活率低与耐久性差三大难题；在国内外首次突破了大型基础设施裂隙水流速监测难题，破解了大型基础设施多场耦合监测技术障碍，发明了系列专用光纤光栅传感器；组建了超大容量光纤光栅传感网络，构建了大型基础设施安全监测多元信息一体化综合感知系统；提出了基于离散应变反演递推的形态传感方法建立了基于多场信息的灾变判据，解决了大型基础设施灾害综合预警的重大难题。形成了从“传感理论—封装工艺—传感结构—传感器—采集系统—预警方法”成套技术体系。成果获得2018年度国家科技进步一等奖、2018年度山东省科技进步二等奖项，纳入行业标准3项，获国家发明专利29项，实用新型专利34项，软件著作权15项，发表SCI论文52篇，EI论文62篇，产品出口英国、德国、新加坡、马来西亚等国家，同时产生了巨大的经济效益及社会效益，对大型基础设施安全监测与灾害预警行业发展具有重要的推动作用。本项目成果主要

本项目在国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、陕西省教育厅专项基金以及企业委托项目的基础上开展研究，旨在从根本上提高人们的安全意识水平、提升安全投入动力，控制或减少三类危险源，以期预防事故、提高煤矿安全水平。   本成果属于能源经济与管理领域的安全管理软科学研究成果，在神华宁煤集团红石湾煤矿、西安重工装备制造集团、宝鸡秦源煤业有限公司、郭家河煤业有限责任公司、陕煤铜川矿业有限公司得到了广泛应用，取得了显著的社会和经济效益。经过研究，共发表论文80余篇，编著3本，英文期刊论文10余篇，被EI和ISTP检索10多篇，项目经陕西省科技厅组织评审，达到了国内领先水平。

利用一束高强能量的飞秒中红外光激发反应体系里催化剂的一个振动，然后用另外一束超宽频的飞秒光探测这个振动的激发对反应物上所有振动频率的影响。通过扫描激发频率，催化剂上的任意振动激发对反应物的振动频率的影响就被直接测量下来。利用简单的物理原理，这种振动的相关性可被定量地转换成化学键与化学键之间的夹角，进而转换成催化剂与反应物结合成的反应中间体的三维结构。

成果介绍团队针对互联网发展困境，借鉴核武器以氢弹作为次结构的创新思路，提出以互联网体系结构为主结构，以基于辐射-复制模型的播存网络为次结构的双结构新型网络，既能维持互联网的平滑演进，又能以较小变革代价实现互联网体系结构功能和性能的显著提升。进而聚焦互联网中内容大数据难找难管、良莠不齐、混乱失序等棘手难题，提出双结构网络的原创性内容基元统一内容标签UCL，为内容大数据治理与网络空间安全提供国家顶级标准支持。该成果破解了发展未来网络必然面临的演进与重构两难困局，提出了”主次协同、优势互补”的未来网络原创性二元架构，牵头制定了国家标准GB/T 35304-2017，应用于基层党员教育的100万个自然村。技术创新点及参数1、核心技术一：基于UCL国标的内容安全保障技术普惠、简单、可信的内容安全保障，富语义表达-UCL成链-物证要素绑定标准化元数据，传感网胡万物互联。2、核心技术二：虚拟/物理世界绑定的物证链技术逻辑与物理自洽的认证、溯源与追责，物证链技术，UCL双签名技术。3、核心技术三：AI+UCL的综合集成智能分析技术海量数据智能关联与知识萃取技术，Meta Synthesis，UCL知识空间。市场前景该成果破解了发展未来网络必然面临的演进与重构两难困局，提出了”主次协同、优势互补”的未来网络原创性二元架构，牵头制定了国家标准GB/T 35304-2017，建立了涵盖国家顶级标准、欧美发明专利、国家发明专利群、专业特色奖项、典型领域应用示范等的重大自主创新技术体系。成果在多个领域和企业得到广泛应用，支撑构建的全国基层党员教育系统已覆盖超过100万个自然村，还在“一带一路”应用示范中发挥重要作用，产生显著社会效益和经济效益。

利用微流控技术辅助非溶剂致相转化的方法，制备具有非对称结构的多孔陶瓷材料，包括中空纤维陶瓷膜，中空纤维陶瓷/碳复合膜和中空陶瓷微球等。

强度和韧性的“倒置关系”是材料研究领域长期存在的难题。大量的实验表明，随着金属材料内部晶粒尺寸的降低，在强度获得提升的同时，韧性将大打折扣。目前，广泛采用的高强材料韧化策略有：（1）改变组分，通过引入和调整材料的多种主要元素，同时激活多种塑性变形机制，高熵合金材料就是采用这种思路；（2）改变微结构，在材料内部引入一种或多种梯度分布的微结构，避免由于特征长度突变带来的性能突变，有效克服金属材料强度和韧性的失配问题，这种材料被称为梯度纳米结构材料。 图1 梯度结构金属材料的类型（摘自：李毅，梯度结构金属材料研究进展，中国材料进展，2016, 35: 658-665）人工制备的梯度纳米金属结构主要包括以下几种：梯度晶粒，梯度位错，梯度孪晶，梯度固溶物，梯度相，以及包含两种以上的梯度混合结构。在已经发展成熟的金属材料内部引入梯度纳米结构，可以进一步提高其强韧性匹配能力。例如，通过表面研磨处理（SMAT）在孪晶诱发塑性（TWIP）钢表面引入大量的塑性变形，使其表面晶粒细化，随着深度的增加，晶粒细化的程度逐渐降低，同时塑性变形也会导致位错演化和孪晶的产生，因此在TWIP钢内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构。这种梯度纳米结构TWIP钢的强度可以提升50%，断裂应变仅从60%下降到52%，具有更高的强韧性匹配能力。目前，关于梯度纳米结构TWIP钢的研究集中于实验，反映物理机制的本构模型研究还鲜见报道。西南交通大学力学与工程学院张旭教授与德国马普钢铁所、中国钢铁研究总院等机构开展合作，指导博士生陆晓翀发展出考虑位错滑移和变形孪晶等物理机制的微结构尺寸相关晶体塑性本构模型。依托DAMASK平台将该模型移植有限元，并对梯度纳米结构TWIP钢的单轴拉伸变形行为展开模拟，揭示了其微结构演化与宏观性能之间的关系，量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。相关研究工作已在金属材料与固体力学交叉领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》上在线发表，论文题目为Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP钢的单拉实验数据验证该模型的合理性，结果表明该模型对不同尺寸下的应力应变响应和应变强化行为都可以较好地描述，特别是细晶TWIP钢硬化率曲线中的up-turn效应。通过对内变量演化的分析及对比性模拟，作者发现这种up-turn效应源自于细晶中显著的背应力。 图2 对比不同晶粒尺寸TWIP钢的单拉实验和模拟结果由于梯度纳米结构TWIP钢的微结构十分复杂，晶粒数目众多，通过采用三维均匀化方法，建立了宏观试样尺寸的有限元模型。通过对每层单元赋予不同的晶粒尺寸，初始位错密度和孪晶体积分数，离散地描述材料内部微结构的梯度分布，并通过梯度网格划分方法进一步减少单元数目。对于材料表层微结构变化剧烈的区域，采用密度较高的网格，以保证更加精确地描述微结构的梯度变化。 图3三维均匀化方法示意图作者利用发展的晶体塑性模型，对均匀和梯度纳米结构的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP钢的单拉变形行为进行模拟。结果表明，在合理描述均匀结构TWIP钢应力-应变响应的基础上，通过引入微结构的梯度分布，无需修改任何参数就可以较好地描述梯度纳米结构TWIP钢的单拉力学行为。通过对比变形云图，作者发现均匀和梯度纳米结构TWIP钢的表面都会变的粗糙不平，但梯度纳米结构的表面粗糙度更加明显，产生的应变局域化形成了两个凹陷区，且凹陷区在垂直于平面方向也会发生收缩。随着深度的增加，收缩程度逐渐降低。通过对比性模拟，作者发现表面凹陷区的出现就是梯度纳米结构TWIP钢韧性略微下降的原因。而应变局域化的产生与表面纳米层晶粒的应变强化能力有关，提高表面纳米晶的硬化能力，就可以抑制表面凹陷区的出现和韧性的下降。此外，作者通过分析不同层位错密度的演化，进一步证实了上述观点。作者还通过对比性模拟量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。结果表明：强度的提升源于梯度位错结构，梯度晶粒和梯度孪晶结构有助于保持材料的应变强化能力。 图4 均匀结构和梯度纳米结构TWIP钢的模拟结果对比分析。