基于面齿轮传动技术的某型号直升机传动系统及总成产品，掌握了关键部件面齿轮的理论分析、结构设计、生产加工等方面技术，成功研制了面齿轮加工专用刀具和专用数控机床，解决了面齿轮传动工程化应用的空白，具有国内领先水平。与合作单位开发的面齿轮产品己成功应用于某机型传动中，解决了面齿轮传动工程化应用的空白。 该成果主要针对轻型商用无人直升机传动巿场。未来几年，国内的直升机巿场将呈现持续明显上升趋势，根据中国民航部门预测，未来10年，我国的通用航空业年复合增长率将会达到20%以上，到2020年我国需要各类通用航空飞机约1万架至1.2万架，新建通用航空机场1000个，形成1500亿元以上的巿场容量。按占有直升机巿场的1%计算，项目总产值将超过15亿元，因此具有广阔的发展空间和应用前景。 新型面齿轮直升机传动产品较传统直升机传动结构体积减小10%、噪音降低6分贝、承载能力提高20%、TBO提高56%。 目前己获得包括面齿轮专用加工刀具及专用设备等相关发明专利8项，软件著作权3项。

针对船舶、机器人、航空、航天等装备制造业对齿轮传动精度、效率、功率密度和环境适应性及安装空间的特殊要求，结合传动机械学科前沿，开展空间变厚齿轮传动啮合理论、设计方法和高效精密加工技术研究，取得了如下创新性成果： 1）提出了基于公共节圆锥共轭啮合理论和空间变厚齿传动设计方法，实现了啮合区域可控，大大提高了空间变厚齿轮传动承载能力和精度；开发了平行轴、相交轴、交错轴空间变厚齿轮传动线接触控制设计分析软件。 (a) 基于公共齿条线啮合模型 (b)平行轴节圆锥 (c)相交轴节圆锥 (d)交错轴节圆锥 图1公共节圆锥共轭啮合理论 2）提出基于误差与承载变形耦合的变厚齿轮传动啮合性能控制、利用普通齿轮加工机床滚铣/磨削变厚齿轮机床参数调整方法，揭示了设计加工参数对啮合特性影响规律。 图2空间变厚齿轮传动啮合特性分析 3）提出了考虑空间变厚齿轮几何运动学、误差和轮齿弹性变形全周期多点啮合时变接触动力分析、变厚齿轮传动与结构耦合系统动力学分析方法，实现了变工况、变载荷、多误差耦合的空间变厚齿轮传动系统动态特性预估与振动噪声抑制。   (a)系统振动模态 (b)动态啮合力 (c)动态轴-轴承支撑力 图3空间变齿厚传动动力学特性 4）发明了变厚齿平行定轴和少齿差行星动轴精密传动，通过轴向调隙机构，实现零回差传动；开发了传动精度、效率高的平行轴变厚齿系列精密传动装置，用于伺服驱动、卫星定位机构中，传递精度达到国外先进水平，替代了进口。 5）提出了任意夹角空间变厚齿轮传动，开发了系列小夹角船用齿轮传动装置，通过平面相交和空间交错变厚齿轮传动实现倒车和顺车功能，满足了机舱狭小安装空间需求，减少船体吃水深度，降低行驶阻力，打破了德国ZF和美国Twin Disc垄断，填补国内空白，产品性能达到国外先进水平，实现批量出口。 (a) 系统布置 (b) 传动原理 (c)齿面印痕控制 图4小夹角变厚齿船用齿轮传动装置 本研究成果打破了西方发达国家对我国空间变厚齿传动领域重要装备及关键技术的垄断和封锁，满足特定使用工况、特殊空间安装方式及高精度、小体积、长寿命、高可靠性齿轮传动的需求，促进了科学发展、技术进步和经济增长，具有很好的市场推广应用前景，有望成为高性能传动产业新的经济增长点。

                                                     GC-DA1型液压传动测试实验台　 液压传动综合教学实验台主要用于各类工科大专院校的液压传动课程的实验教学。它采用先进的力士乐型液压元件和独特的模块化，直接构成插接方便的液压系统。学生通过自选式的实验，对液压系统的组成、液压系统的工作原理、压差与流量的特性、主要元部件的静、动态特性测试以及各种液压回路的测试有深刻的认识，从而提高了学生对液压系统的动手能力、设计水平,以及综合能力的运用。                                                   一、主要特点: 1、实验台结构：2.0mm金属板材制作，带有液压元件储存箱，表面亚银喷塑工艺处理美观大方，面板阳极氧化处理，T型槽铝型材操作平台。 2、元件模块化：各液压元件为独立模块设计，配有方便安装的底板，可以随意在通用铝合金型材板上组建各种实验回路，操件简单快捷。 3、连接 方 式：闭合式防漏快插接头使实验回路的组装更简便、快速可靠，连接密封性能好、不漏油、清洁、干净。 4、液压阀件性能：采用标准的工业级元件，国内名牌产品性能可靠、精度高。 5、软件及实训CAI课件： 提供功能强大的液压系统仿真软件。 液压仿真教学软件：可提供液压回路仿真设计及实训CAI课件，不仅可以对液压阀的结构进行演示，还可设计液压回路，并进行参数调整及仿真动作。学生不仅理解了减压阀的工作原理，而且有了亲临实际的感觉。软件具有以下功能： 软件可提供大量的液压标准元件图库，并可在回路中设置相关元件的技术参数。 b.软件可设计并绘制符合工业标准化的回路图，包括：液压回路图、电气控制电路图、液电-控制回路，并可列出元件表、输出图纸。 c.所设计的回路可进行动作仿真。包括：动作的点动、自动、暂停等多种形式 软件能够判别回路设计是否正确，并给出提示。     6、测量仪器：传感器测试精度可达到0.5级精确测量精度。 7、可扩展实验：在保证设备稳定的情况下提供极强的可扩展性，大铝合金面板组装平台为扩展提供了必要的硬件基础。 该设备能适应现代实验教学的先进性、开放性和可扩展性三个层次的实验教学要求，充分体现了该设备的机电一体化教学的多功用性。 A．部分机型软件对用户开放，供业主进行二次开发及科研设计。 B．在保证现有实验的前提下还可进行气动硬件的搭接，进行相应的气动实验； C．在硬件支撑下还可实现送料机构、机械手抓取机构、挖掘机机构等扩展实验。  8、易维护  易维护设计，维护检修工作量小，脱油前和脱油后元件分开放置、并设有回油盘可对资源进行回收实现二次利用。因为独特的防护和易维护设计，需维护的器件特别少且易于维护，运行状态下可以方便简单地维护，整机维护一次最多不超过1小时，工作量极小，且不需要经常维护。极大地提高了系统的灵活性  先进性、安全性、稳定性、可管理性以及可扩展性的全面要求 9、控制多元化：软件控制、PLC控制 、继电器控制 、时间继电器控制、手动控制等，。 10、系统安全性能：采用进口电机泵组，噪音低、压力流量自动限压。液压元件的*承受压力为31.5Mpa,额定工作压力为6.3Mpa，是安全的液压实验系统。电源带漏电保护，漏电（漏地电流超30mA自动断电）自动断开总电源，控制电路均为24V直流安全电压。 二、实验项目： 1.标准系列液压元件工作原理认识实验 液压元件能测试实验， (1) 液压泵的特性测试 1). 液压泵的空载性能测试 2). 液压泵的效率特性测试（机械效率、容积效率、总效率） (2) 溢流阀的特性测试 1). 溢流阀的静态特性测试(包括：调压范围、压力振摆、压力偏移、内泄露量、压力损失、卸荷损失，启闭特性)    (3) 减压阀的特性测试 1). 减压阀的静态特性测试（调压范围、压力振摆、压力偏移、内泄露量） 2). 减压阀的进口-出口特性曲线的测试 3). 减压阀出口压力-流量特性曲线的测试  (4) 调速阀的特性测试       1).变负载速度-负载特性和功率特性的测试       2).恒负载工况下功率特性的测试 3).进油调速阀调速的特性测试 (5) 节流阀速度负载特性测试 　　   1).变负载速度-负载特性和功率特性的测试 2).恒负载工况下功率特性的测试 （6）顺序阀的特性测试实验 1).压力特性测试 2.10大类扩展可达 90余种典型回路 （1）液压回路性能实验 1．节流节流调速回路性能实验      2. 回油节流调速回路 （2）压力控制回路          3.溢流阀调压回路        4. 多个溢流阀的二级调压 5.液压泵的调压回路 （3）减压回路          6.减压阀的速度控制回路       7.减压阀的二级进给回路 （4）卸荷回路        8．换向阀的卸荷回路        9．溢流阀与压力继电器的卸荷回路        10．先导式溢溢阀的卸荷回路 （5）平衡回路        11．顺序阀的平衡回路       12.单向节流阀的平衡回路 13.采用液控单回阀的闭锁（平衡）回路； （6）调速回路 流量阀短接的速度换接回路    15.变量泵—调速阀调速回路        16.差动回路 （7）液压缸同步回路        17.液压缸串联同步回路        18.节流调速阀的同步回路 （8）液压缸顺序动作回路        19.压力继电器的顺序动作回路  20.顺序阀的顺序动作回路        21.电容式接近开关的顺序动作  22.行程阀的顺序动作 　　　 23. 时间继电器控制的顺序回路 （9）缓冲回路        23.节流阀的缓冲回路          24.溢流阀的缓冲回路 （10）锁紧回路       25.单向阀的锁紧回路          26.电滋阀的O型中位机能的锁紧回路       27.液控单向阀的锁紧回路 　　(11).换向回路 　　　 28.电磁换向阀的换向回路　　　　 5、可编程序控制器（PLC）电气控制实验，机电液一体控制实验形式。         （1）、PLC的指令编程，梯形图编程的学习         （2）、PLC编程软件的学习及使用         （3）、PLC与计算机的通讯，在线调试、监控         （4）、PLC对液压传动控制的优化          (5)、PLC控制的连续往返回路 　　　　 (6)、PLC控制的延时返回的单往复回路 　       (7)、PLC控制的压力继电器顺序动作回路 　　　 　(8)、PLC控制的行程开关顺序动作回路 6.部分液压组态回路，总共20个组态仿真回路 组态仿真软件：该组态软件能直接与液压实验台的硬件进行通讯和控制，并且组态王中的I/O也直接能与PLC的I/0 进行通讯，可在计算机屏幕上形象的把液压油的流动方向、各种液压阀内部阀芯的工作状态、油缸的工作过程和泵的工作原理实时的显示出来。 三、技术参数 ①  实验工作台 实验工作台由金属板材主体与铝合金型面板(T型钩槽)等构成。 实验台尺寸：长×宽×高=1600mm×650mm×1850mm    (其包装后约500kg) ②  液压泵站 系统额定工作压力：7Mpa。（*可至10Mpa） ⑴. 电机—泵装置（1台） 变量叶片泵：单向，公称排量6.67 mL/r 电机：三相交流电压， 1.5KW，转速1450r/min (2). 电机—泵装置（1台） 定量叶片泵：单向，公称排量8 mL/r,额定压力6.3MPa 电机：三相交流电压， 1.5KW，转速1450r/min (3).油箱：公称容积60 L；附有液位、油温指示计，吸油、回油滤油器，安全阀等 ③  常用液压元件 以北京华德力士乐技术元件为主，配置详见配置清单。 每个液压元件均配有油路过渡底板，可方便、随意地将液压件安放在铝合型面板上。 ④  电气测控单元 可编程序控制器(PLC)：三菱FX1s-20MR系列， I/O口20点，继电器输出形式，电源电压：AC 220V/50Hz；控制电压为DC24V，设有手动，自动，顺序等控制功能，安全可靠，方便灵活；配有压力表、流量计、转速表等测量工具。   置清单 一、液压实验台部分 序号 名  称 规 格 型 号 数 量 备 注 1.           实训桌 1650×650×1800，4只2600承载万向滚轮,采用1mm-2mm厚度钢压制而成；导轨式抽屉，亚光喷塑烤漆工艺外表美观大方。 1只 自制 2.           实训屏 1210×790×20　2.5mm 配合过渡底板进行搭接 1只 自制 3.           压力出口分配器 130×100×25铝型材 1只 开模自制 4.           压力回油分配器 130×100×25铝型材 1只 自制 5.           元件存入柜 880×650×600　钢制，亚光喷塑 1只 自制 二、液压泵站部分 序号 名  称 规 格 型 号 数 量 备 注 6.           驱动电动机 采用铣铁外壳运转躁音低于50分贝，卧式Vp-12 2台 神宇 7.           变量叶片泵 公称排量6,67mL/r 1只 神宇 8.           油箱 60L，金属钢板折边制作，盖边加厚材料作支撑，表面喷塑，外形美观大方 1只 自制 9.           空气滤清器 活动网口径φ32，通过流量大于20L/min 1只 过滤精度300目 10.       滤油器 MF-03 过滤精度200目 1只 油升 11.       油温油面计 镀铭铁质外壳 1只 油升 12.       4分水管 300mm 1只 自制 三、液压执行元件 序号 名  称 规 格 型 号 数量 备 注 13.       双作用液压缸 行程200mm，杆径与活塞比1：2 2只 中国正控液压 四、液压实验台元件配置 序号 名  称 规 格 型 号 数量 备 注 14.       节流阀截止阀 DV10单向节流阀 ,螺纹口径M16,流量24L/min ,*压力35MPa 2只 北京华德 15.       单向阀 S10,流量:30L/min ,最高压力31.5 MPa螺纹口径 M16 2只 16.       液控单向阀 SV10, 口径: φ10,*流量:80L/min ,最小启动压力:0.5MPa 2只 17.       直动式溢流阀 DBDH6 1只 18.        顺序阀  DZ10*流量:150L/min,*压力:31.5MPa ,压力调节范围:0.3-21 MPa,配置铝安装底座 2只           力士乐技术               19.       调速阀 2FRM5, control flow 0.05-4L/min ,free flow 20L/min max pressure 工作压力21 MPa ,配置两口流路板,螺纹口径M16 2只 20.       减压阀 DR10口径: φ6 *流量60L/min ,压力调节范围:0.3-25 MPa ,*压力31.5MPa, 配置铝安装底座 1只 21.       二位四通电磁换向阀(单) 两位四通 ,流量:60L/min 配过渡油路板,口径φ8,直流24V线圈,配导线接插件，带LED显示 2只 22.       二位三通电磁换向阀(单) 两位三通 ,流量:60L/min 配过渡油路板,口径φ8,直流24V线圈,配导线接插件，带LED显示 1只 23.       三位四通电磁换向阀(O) 4WE6E三位四通 流量:60L/min 配过渡油路板,口径φ8,直流24V线圈,配导线接插件，带LED显示 1只 24.       三位四通电磁换向阀(M) 4WE6G三位四通 ,流量:60L/min 配过渡油路板,口径φ8,直流24V线圈,配导线接插件，带LED显示 1只 25.       二位四通手动换向阀 4WMM两位二通 ,流量:60L/min 配过渡油路板,口径φ8,直流24V线圈,配导线接插件，带LED显示 1只 26.       压力继电器 HED40A15 弹簧管式 1只 27.       四通 铝型材，铝锭AL6063精致开模制成 2只 自制 28.       五通 铝型材，铝锭AL6063精致开模制成 2只 自制 29.       甘油式压力表 10MPa 硅油耐震 内红色标签分别显示MPa值和psi值 3只 台湾 五、液压实验台辅件 序号 名  称 规 格 型 号 数量 备 注 30.       高压油胶管 各种实验台适用尺寸油管，两端为公制螺纹，闭锁式接头胶层内置钢丝，耐压值28MPa 1套   31.       开闭式快换接头（公接头） 8通径，带自动闭合功能，接插不漏油 1套 自制 32.       开闭式快换接头（母接头） 8通径，带自动闭合功能，接插不漏油 1套 自制 33.       液压油 普力抗磨液压油32# 40升 中国石化 34.       固定支架 每个支架带T型固定锁紧旋扭 4只 自制 六、液压实验台仪器仪表 序号 名  称 规 格 型 号 数 量 备 注 35.       转速传感器 二线 1只 沪工 36.       流量传感器            LW6 1只 上海 37.       流量显示仪表            1只 上海 38.       电感式接近开关 PNP型 24V 0.5A，二线制，线长1.2米，绝缘等级高，耐油，耐腐蚀 4只 中国沪工 七、液压实验台电气控制单元 序号 名  称 规 格 型 号 数 量 备 注 39.        编程器（PLC） FX1S-20MR 1只     　三菱 40.       编程电缆 1.5米 1套 　　　三菱 41.       开关电源模块 WV分别输出DC24V 4.5ADC12V 1.5A 1只 台湾明纬 42.       电源启停模块 含三相四线漏电保护（输出380V/220V） 1套 HGG（海格） 43.       时间继电器模块 HB48内含延时、累时、频率、转速计数等32种功能，并提供DC9V输出 １只 ZN48 44.       交流接触器 施耐德 1只 华通 45.       按钮模块 启动按钮，停下按钮，，可编程控制器输入输出等 1套 华通 46.       三相功率表 测电机功率 1套         浙江 47.       液压仿真软件 中文版 1套 费斯托 48.       液压回路仿真软件 MGCS 1套 峰启 49.       元件仿真软件 SOLD 1套 峰启 八、液压实验台易损件 序号 名  称 规 格 型 号 数 量 备 注 50.       密封胶带 （生料带） 1卷 8通径 51.       密封组合垫片 Φ16 2只 上海 52.       开闭式接头 双闭锁接头 1套 自制 53.       按钮开关 安装孔Φ10 1只 正泰 54.       保险丝 5A 10只 正泰 55.       电器插头、插座 上海精艺 1套 正泰 56.       电源线 5米 1条 昆山 57.       三相四线插头 16A 1条 公牛 九、液压实验台常用工具、资料 序号 名  称 规 格 型 号 数 量 备 注 58.       活动扳手 6” 1把 上海沪工等 59.       呆口扳手 17-19 1把 60.       内六角扳手 1.5mm – 10mm 1套 61.       螺丝刀  一字型 十字型共2把 1套 62.       尖嘴钳 沪工 1把 63.       实验台说明书 纸质 1册 操作说明书 64.       实验指导书 纸质   实验指导书 65.       各仪表说明书 纸质 1册 仪表说明书 66.       编程手册   1张 电子版 67.       传感器说明书 纸质 1册 传感器说明书       上一篇：GC-130L型 透明液压PLC控制教学实验台 下一篇：GC-D15型 透明液压PLC控制教学实验台

永磁电机的位置传感器增加的电机的成本，降低了电机的可靠性。在风机、水泵等领域应用的电机，可以通过控制的方法，去掉电机的位置传感器，减少成本并提高系统可靠性。本课题组针对高速电机无位置传感器控制中所存在的问题，在建立精确离散化的数学模型的基础上，设计了基于离散滑模理论、状态观测器等方法的转子位置观测器，实现了10kHz控制频率下的10万转高速电机的无位置传感器控制，以及快速正反转启动。

一、概述永磁电机因具有效率高、体积小、重量轻、噪音低和调速方便等诸多优点，近些年在国内外得到了迅速发展和越来越广泛的应用。我国稀土材料非常丰富，几十千瓦以下的永磁电机的设计和制造技术已十分成熟。在国民经济各方面被广泛使用，在家用电器及电动车辆和电动工具等许多应用领域都正在取代感应电机、有刷直流电机或燃油动力机械，显示出旺盛的发展趋势。号称是其他一切电机的替代品。 高性能永磁电机驱动控制技术及产品填补了多项国内空白达到国际领先水平。二、永磁电机及驱动控制电动机包括永磁同步电机( PMSM，正弦波驱动)和无刷直流电机( BLDC，梯形波驱动) 两大系列。是符合国家节能、环保基本国策和可持续发展战略的高新技术产品。现在国内永磁电机的设计和制造技术已很成熟。必须有合适的驱动器控制才能工作。驱动控制器的技术含量高、控制复杂，但产品的生产过程相对容易。三、所做的工作及取得的成果多年来，我们对永磁电机驱动控制技术进行了不断的研究和开发，取得了多项成果，填补了多项国内空白。在国内最先采用无位置传感器正弦波控制技术开发出了多种驱动控制器产品，主要指标达到或超过了国外同类产品的水平。根据用户或产品需要，可采用有/无三相霍尔位置传感器的正弦波或梯形波控制方案。（建议首选无位置传感器正弦控制方案）。独特的控制算法、高性价比的电路结构、优良可靠的控制性能及可为用户专门设计是本变频驱动控制技术的显著特色。四、已有的技术和产品变频家电（冰箱、空调、洗衣机等）的变频调速驱动控制技术及系列产品。电动工具和车辆船只等由蓄电池供电的变频调速驱动控制技术及系列产品。由市电供电的专用变频驱动控制器系列产品。机载、车载、船用等特种变频驱动控制器系列产品。能使移动或独立发电机组输出完美正弦电压的永磁同步发电机的控制和电能变换技术及系列产品。特殊用途的变频驱动控制技术及系列产品。五、若干的国内首创六、各种变频驱动控制器产品七、在电动车辆和船只上的应用八、在电动工具上的应用九、数码发电机及应用十、微型压缩机及应用十一、主要技术特点采用最新控制技术，特别是无位置传感器正弦控制技术，在国内外处于领先水平。一些产品的指标达到或超过了国外同类产品的水平。核心控制芯片选用低成本的通用单片机，不受专用芯片的各种限制。具有完全独立的自有知识产权。开发移植方便，周期短，很容易扩大应用领域和范围。可为各种电机和压缩机提供最佳的变频驱动控制。成本低，性价比高，通用性强，便于生产。

本发明公开了一种液体除湿联合涡流管的低温气流输出装置，包括进气单元、干燥器、压缩机、还原器、储气罐和涡流管，所述进气单元输送待干燥气体进入干燥器，所述压缩机压缩来自干燥器的干燥气体，所述还原器接收来自压缩机的高温高压气体和涡流管热端气体作为热源，所述储液罐储存还原器输出的干燥高压气体，所述涡流管旋流分离来自储液罐的高压气体，所述涡流管的冷端输出低温气流；所述还原器蒸发浓缩来自干燥器的稀除湿剂；本发明还公开了一种液体除湿联合涡流管的低温气流粉碎系统；本发明利用系统自产的低品位热能作为除湿剂的浓缩还原的热源，不消耗额外的能量，得到干燥度高的干燥气体，采用涡流管的制冷效应输出低温气流，使得能量利用更加经济合理。

1、成果简介：该型号是结合本课题为用户研发的第一种样机，最大传递功率5200kW，额定转差率≤3%，调速型液力偶合器最高效率≥97%，总机最高效率≥95%。用于离心式工作机械时其调速范围1～1/5，用于恒扭矩工作机械时其调速范围1～1/3。结构形式为前增速高转速型，主要由箱体、输入端增速齿轮轴、液力偶合器、调速勺管、电动执行器、输出轴等组成。前置一对增速齿轮，以提高偶合器的输入转速，提高传递功率的能力，并降低液力偶合器有效直径的规格，适应在高转速机械上应用。主要用于发电厂大功率风机和水泵的调速运行以

本技术针对冗余容错技术体积、重量、成本高的缺点，提出了一系列低成本容错技术，当功率器件发生故障时，通过熔断器将故障桥臂隔离，同时切换到匹配的容错模式，实现电力电子变换器的有效容错。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 变频调速系统作为主要的电能动力设备，是工业生产、交通运输、新能源、国防装备等领域的关键设备之一。其中，电力电子变换器是电池、电网等能量源与驱动电机之间必不可少的能量传输纽带，是变频调速系统最核心的组成部件。 痛点问题：电力电子变换器中使用了大量的功率器件，承担了稳定电压、控制电流开通和关断等影响系统性能和功能的关键作用，这些功率器件由于电压、电流、机械安装等应力和高温、潮湿等外部环境作用下，本身易损坏易老化，其安全隐患极易引起整个系统崩溃，造成严重后果。 本技术针对冗余容错技术体积、重量、成本高的缺点，提出了一系列低成本容错技术，当功率器件发生故障时，通过熔断器将故障桥臂隔离，同时切换到匹配的容错模式，实现电力电子变换器的有效容错。

本项目以制备超快高储能柔性器件为导向，建立基于界面纳米复合材料的新技术。通过水热法和电化学方法在柔性导电基底上构建纳米阵列/金掺杂二氧化锰的三维纳米复合电极，作为正极；通过水热法和热处理法在柔性导电基底上生长多孔氧化铁纳米复合材料，作为负极，组装全固态薄膜器件。利用纳米复合材料的多方面优势加速电子/离子在活性材料中的传递，进而达到超快高储能的目的。基于纳米复合材料的全固态薄膜器件可展现出超快充电能力（10 V/s），比常规电容器的充电时间快10-100倍。这是国际上基于金属氧化物赝电容薄膜型超级电容器研究领域的一个重大突破。此外，本项目以开发超快超柔储能器件为导向，开发了一种热力学诱导自发组装和原位掺杂结合碳热还原的方法来实现石墨烯纳米筛粉体和薄膜的宏观可控制备，解决了传统石墨烯材料纵向物质传输差的局限。通过控制碳热温度，可以调节石墨烯纳米筛表面的孔密度，即孔径大小可控（10~100 nm）。与传统石墨烯薄膜电极相比，石墨烯纳米筛表面丰富的孔结构使得其作为电极材料时拥有更大的比表面积，而且电解质离子可以在垂直于平面的轴向上传递，缩短了离子传输路径。

一种Si-Mn-O玻璃态物质中控制Si-Mn形核、生长的动力学方法，实现了毫米级长度的Mn5Si3 @SiO2柔性纳米电缆（图1）。单根纳米线中，不论壳层厚度、还是电芯尺寸均表现出令人吃惊的均匀性（尺寸波动<4%），同时展现出极好的柔性与自支撑特性，不同弯曲程度下电阻几乎没有任何变化。统计电阻率数值为1.28 - 3.84×10-6 Ωm，最大耐受电流为1.22 - 3.54×107 A cm-2，分别为同等测试条件下同等尺寸银纳米线的10倍与1/3。这样一根导线在300℃的温度下，24小时的测试时间内，电阻率保持不变，证明其能够长时间在高温环境中正常工作。 在1 mol/L的HCl溶液中模拟强酸性环境，发现I-V特性几乎和空气环境中一致；在较长的一段时间内，原位监测导线在溶液中的电学特性变化，发现性能并无衰退。进一步，在溶液中外加矩形波电场，模拟复杂的外部干扰信号，导线仅由于电容效应发生十分微小的电阻变化。另外，同样考察了其耐氧化特性，放在30%双氧水溶液中20小时，电阻未发生明显变化。上述实验数据充分证明所设计的复合纳米电缆能够在高温、酸性及强氧化性等极端环境下正常工作，同时能够抵抗复杂的电场信号干扰。