成 果 简 介 磁脉冲焊接技术的焊接过程很短，瞬间（30 ～ 100µs）即可完成，且无污染；可使金属材料和非金属材料进行连接或焊接；一般可在常温（即冷态）下进行，且焊接过程无明显的升温，无明显热影  响区，焊接接头强度接近于母材；比爆炸焊安全，且简单易行；能量易精确控制，重复性好，故容易   实现机械化和自动化。此磁脉冲焊接工装简单，无须传压介质，不损伤零件表面，加工能量可参数化 控制， 能实现零件的精密连接装配的优势。在航空、航天及军事工业中，已部分或全部用来代替铆接   或焊接， 成果和效果是显著的。该方法不但能焊接 Al、Cu 及其合金, 而且还可以焊接如低碳钢、不锈钢、Ti 及其合金等的同种和异种金属，还可焊接金属与非金属。

本成果提出一种无感化智能睡眠监测装备。该装备旨在针对目前医疗康复行业所需检测的人体心率、呼吸、体温、动作模态三种体征进行多功能集成并进行精密测量。在分别构筑三种底层功能感知结构的基础上，对单一功能结构进行多功能集成研究并构建与之配套的传感电路系统及数据可视化界面，不断优化柔性功能感知器件组分、结构、性能实现对人体三种检测体征的无感化精密测量。针对失眠/睡眠呼吸暂停综合征/普通人，实现人体生命体征信号精密测量，输出测量图谱/报告。 图1 产品功能简介 该成果基于多材料、高灵敏的传感单元，通过高分辨率、高灵敏度、稳定无扰化的生理信号采集系统采集信息，借助云-边-端协同、深度学习等人工智能领域技术，三位一体形成疾病症状可量化的智能评估体系，对人体实现连续、移动状态下的心率、呼吸、体温、动作模态等多维度的无感式测量。面向不同群体，装备可以在无束缚状态下对人体进行全天候的监测并提供预警服务，同时为临床医生和护士提供有价值的数据信息，辅助诊断及护理。实现睡眠质量监测与远程监护管理，最终打造“人-机-环”共融的睡眠环境生态。 图2 成果核心关键技术简易图示 【技术优势】 （1）柔性纤维新材料与智能织物计算的结合赋予智能健康监测系统无感性及准确性，实现精密测量；对比医用心电监护仪，该装置可以更快发现呼吸暂停异常。 （2）形成大纤维闭环产业链，从材料、纺丝、纺纱到织造的全流程柔性感知纤维制备流程，为智能健康监测系统的产业化奠定坚实基础，且具备“感传算”一体化技术全覆盖的多样化服务，惠及民生。 （3）该装置可进行全天候的监测，并提供预警服务，为临床医生和护士提供有价值的数据信息，辅助诊断及护理。

我国的高光谱成像技术起步较晚，但受日益增长的并十分迫切的社会、经济需求的激励，光谱成像技术及应用得到快速发展，光谱分析被用来解决物理学、化学、生物学、地质学、地球物理学、医学和其它学科中的基础问题和应用问题。技术团队完成以柱面C_T消像差专利结构和Offner结构为核心的紫外、可见光、近红外、短波红外、中波红外五型高光谱成像仪产品研发，实现宽波段覆盖、成像性能好、光谱分辨率高于国外同价位产品，竞争力高。同时积极拓展开发成像光谱仪产品的应用，已研发兼具空间成像和光谱分析能力的微细样品成像分析仪器——显微成像光谱仪，用于材料和生物应用。此外配套研制了功能强大的成像光谱数据采集与处理分析软件，提出了全并行处理机制，大大缩短光谱数据获取和光谱重建时间，较国外产品用户体验更便捷友好，便于大面积推广。 图1.短波红外成像光谱仪

本成果针对高新技术关键零件的研制需求，经过深入系统的研究，突破气泡吸附行为控制、微结瘤趋势抑制、复杂结构电场分布均匀化、纳米晶零件制备等一系列关键技术，研制出专用机床设备，实现了高性能（高产品质量、高材料性能、高生产效率）精密微细电铸。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 电铸是利用金属电沉积原理制取产品的一种特种加工技术。由于电铸过程中，最小材料添加单元是极其微小的金属离子，因而电铸技术具有很高的制造精度，被普遍认为在精密、复杂、微纳结构零件的成形制造中占有重要的地位，是当前先进制造技术的重要组成部分，目前它已在航空、航天、模具、电子、通讯等行业获得诸多重要应用。 三、创新点以及主要技术指标 本成果针对高新技术关键零件的研制需求，经过深入系统的研究，突破气泡吸附行为控制、微结瘤趋势抑制、复杂结构电场分布均匀化、纳米晶零件制备等一系列关键技术，研制出专用机床设备，实现了高性能（高产品质量、高材料性能、高生产效率）精密微细电铸。 本成果主要具有以下技术特点： 1.发明了摩擦辅助电铸技术，解决了气泡吸附、表面结瘤及结晶粗大等问题，制品质量和生产效率显著提高； 2.发明了交变压力去除气泡法和高深宽比微细结构电铸等技术，消除了微结构件电铸中麻坑、针孔等弊端； 3.提出了阳极逆向设计方法，显著改善了金属分布的均匀性和微观组织的一致性； 4.研制出高性能精密微细电铸机床装备。 四、知识产权及获奖 国家技术发明二等奖。多次获国家自然科学基金、江苏省自然科学基金重点项目。已授权国家发明专利6项，发表期刊论文80余篇。

项目成果/简介: 潜标可实现全海深海洋环境的定点、长期、连续、多层次、多要素同步观测，并具有隐蔽性好、不易被破坏等优点，是开展海洋环境长期连续观测最有效的手段。 自主研发系列海洋动力环境监测潜标：2008年以来，团队突破了深海潜标系列关键技术，自主研发了“海洋动力环境多尺度同步观测潜标”、“定时卫星通讯潜标”等系列高可靠性深海潜标，实现了海洋动力环境长期连续准实时观测。相关研发成果已获4项国际发明专利及8项国家发明专利授权。基于研发的潜标，在南海、西太平洋、东印度洋累计布放潜标400余套次，总结出一套安全高效的规范化、标准化的潜标布放回收作业流程，作业成功率达到100%，解决了我国海洋环境长期连续观测技术瓶颈，大幅提升了我国海洋环境长期连续观测水平。 构建了国际上规模最大的区域海洋潜标观测网—南海潜标观测网：自2009年以来，在南海开展潜标布放回收航次22次，累计布放各类潜标350套次，目前同时在位观测潜标42套，观测海域横跨吕宋海峡、南海深海盆、南海东北部与西北部陆坡陆架区，最长工作时间已接10年，是世界上规模最大的区域潜标观测网。南海潜标观测网于2017年完成潜标观测站位在南海深海盆的全面覆盖，实现了南海复杂环境的长期连续观测。上述成果入选2017年度“海洋与湖沼十大科技进展”。 构建了横跨西太平洋热带-副热带的全水深潜标观测阵：2015年以来，在西太平洋热带、副热带海域布放海洋动力环境监测潜标60余套次，构建了横跨热带、副热带（0-22°N）的西太平洋潜标观测阵，实现了西太平洋低纬度流系时空特征、中尺度/亚中尺度过程及混合的长期连续观测，有力支撑了西太平洋海洋动力环境研究工作的开展。 成功布放回收国际上首套万米综合观测潜标：基于自主研发的海洋动力环境监测潜标，2016年1月在马里亚纳海沟挑战者深渊成功布放国际上首套万米多学科综合观测潜标，并于2016年9月成功回收。目前以在马里亚纳海沟深渊海域构建了由6套潜标构成的海沟观测阵，实现了深远海域海洋动力环境的长期连续监测，体现了我国深远海长期连续调查的技术水平。项目阶段:工业化生产阶段效益分析: 该系统主要用于海洋动力环境的长期连续监测，是海洋环境监测最基本的设备和手段，可为海洋动力过程科学研究、海洋数值预报模式同化验证、海洋环境安全保障、海洋生态环境监测等提供数据和平台支撑，具有重要的科学、社会和军事意义。随着当前海洋科学研究、海洋资源开发、海上经济贸易、海上军事活动等方面的迅速发展，对海洋动力环境的观测和认知的需求日益迫切，海洋动力环境监测潜标的需求量迅速增加，具有突出的经济效益前景。知识产权类型:发明专利 、 软件著作权知识产权编号:US 9,372,082 B1 US 9,423,251 B2 US 9,593,947 B2 US 9,557,171 B2 201410252441.0 201410252601.1 201410821320.3 201510243938.0 201510244120.0 201510244469.4 201510244144.6 201410820855.9技术成熟度:通过中试技术先进程度: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

碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料，因其具有重量轻，强度高，耐高低温等优良特点，近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、土木建筑等领域。碳纤维复合材料在质轻高强的同时，还具有优良的耐疲劳性、耐腐蚀性以及比强度高导致的优良施工性能等，使得它在对于材料性能有着特殊要求的海洋领域的应用前景同样不可小觑。近年来，北京化工大学碳纤维复合材料在船舶制造、海上能源开发、海洋工程修复等领域不断探索新技术。 在船舶上的应用 相比于传统的造船材料，碳纤维复合材料具有天然的优势。首先，碳纤维复合材料具有良好的机械性能。用其制造船体，具有质轻低油耗的特性，而且建造工艺相对简单、周期短、成型方便，因此施工和维护费用远低于钢制船舶。同时由于碳纤维与树脂基体的界面能有效的阻止裂纹扩展，故材料具有良好的耐疲劳性能；此外，由于碳纤维表面的化学惰性，船体具有水生物难以附生，耐腐蚀的特性，这也是船舶建造选材非常重要的因素之一。 碳纤维复合材料具有良好的声、磁、电性能：透波、透声性好，无磁性，因此可以用于提高军舰的隐身性能。在舰船的上层建筑中使用复合材料不仅可以减轻船体的重量，而且通过在夹层中嵌入有滤波功能的频率选择层，就可以在预定的频率下发射和接受电磁波，从而屏蔽敌方的雷达电磁波。各种天线和有关设备都统一组合装备在该结构内，不易被腐蚀，更有利于设备的保养。研制出类似的封闭综合传感器桅杆，这种桅杆是由纳米技术制造的玻璃纤维与碳纤维复合后作为增强体而制成。它可以让各种雷达波束和通信信号相互之间不受干扰地通过，并且损耗极低。碳纤维复合材料还可应用在舰船的其他方面。例如，在推进系统上可用作螺旋桨［和推进轴系，减轻船体的振动效应和噪声，多用于侦察舰和快速巡航舰。在机械和装备上可用作方向舵，某些特殊的机械装置和管道系统等。此外，高强度的碳纤维绳索在海军军舰的缆绳和其他军用物品上也有较为广泛的应用。 民用游艇大型游艇一般为私人所有，价格昂贵，要求质量轻，强度高，耐用性好。碳纤维复合材料可以应用于游艇的仪器表盘和天线，方向舵以及甲板、船舱、船舱壁等增强结构中。传统的复合材料游艇主要由玻璃钢制成，但是由于刚度不足，满足刚度设计要求后往往船体过重，而且玻璃纤维是致癌物质，国外逐步禁用。如今的复合材料游艇中碳纤维复合材料的使用比例大大增加，有的甚至全部采用碳纤维复合材料。例如超级游艇“巴拿马”号双桅船，船身和甲板采用了以碳纤维／环氧树脂为蒙皮。乙烯酯树脂夹层复合材料，pvc泡沫和碳纤维复合材料，桅杆吊杆均是定制的碳纤维复合材料，只有部分的船身使用了玻璃钢。空载重量仅有45t。速度快，油耗低，性能卓越。 在海洋能源开发上的应用 海底油气田近年来，碳纤维复合材料在海洋油气开发领域的应用越来越广泛。海洋环境下的腐蚀，高压，水底暗流流动带来的强剪切作用对材料的耐腐蚀性，强度和疲劳性能提出了严格的要求。碳纤维复合材料在海洋油田开发中有着明显的质轻、耐久、抗蚀方面的优势：一个1500m水深的钻井平台，其钢制系缆的质量就达6500t左右，而碳纤维复合材料密度是普通钢材的1/4，若使用碳纤维复合材料取代部分钢材将显著减少钻井平台的载重负荷，节省平台的建造成本；抽油杆的往复运动，由于管外海水压力与管内压力不平衡极易引发材料的疲劳断裂，而用碳纤维复合材料即可解决这一问题；由于海水环境耐腐蚀，其在海水中使用寿命比钢材要长，且使用深度更深。碳纤维复合材料可以用作油田钻井平台中的生产井管、抽油杆、储藏槽、海底输油管、甲板等部件。制造工艺分为拉挤成型工艺和湿法缠绕工艺。拉挤成型法一般用在普通管材和连接管上。缠绕法一般用作储槽和压力容器的表面，也可用在各向异性的柔性管道之中，其中碳纤维复合材料以特定的角度缠绕排列在铠装层之中。碳纤维复合材料的连续抽油杆是一种类似胶片的带状结构，柔韧性很好。使用碳纤维抽油杆能明显提高出油量，减少电机的载荷，相比之下更节能。而且碳纤维复合材料抽油杆比钢制抽油杆更耐疲劳，抗腐蚀性能更好，更适合应用在海底油田的开发中。 海上风电资源丰富，是未来发展的重要领域，也是风电技术最先进、要求最高的领域。我国海岸线约1800km，岛屿6000多个，东南沿海及岛屿地区风力资源丰富且易于开发。近年来大力促进海上风电能源的开发已经得到了有关部门的支持。风力发电叶片90%以上重量由复合材料组成。海上风力大，发电功率大，势必要求更大的叶片和更优良的比强度和耐久度。显然，碳纤维复合材料能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求，和玻璃纤维复合材料相比更适合应用于海洋领域。碳纤维复合材料在海洋风力发电中具有显著的优势。碳纤维复合材料叶片质量低，刚度大，模量是玻璃纤维制品的3~8倍；海洋环境下湿度大，气候多变，且风机24h工作。叶片耐疲劳性较好，能较好的抵御恶劣的天气；改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率；利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤；降低风力机叶片的制造和运输成本；具有振动阻尼特性等。 碳纤维复合材料用于海洋工程建筑，主要利用其轻质高强耐腐的特性，以筋索材及结构件的形式，替代传统钢筋建材，解决海水侵蚀钢筋、运输路途遥远运输成本高的问题。已应用于海上岛礁建筑、码头、浮动平台、灯塔塔架等。

在国家海洋强国战略中，“海空天”对海观测和探测是必要手段。面向我国海洋强国战略需求和十四五规划中军民领域技术挑战，以及山东省地方经济发展和产业升级重大需求，威海校区“海空天”对海观测团队开展了关键技术突破、观测装备研发、系统研制和应用服务，同时与涉海企业和科研院所合作，升级传统行业，提升产业行业竞争力，服务新旧动能转换。课题组十三五期间承担了国家级、省部级项目30余项，包括国家自然科学基金、山东省自然科学基金在内基金的基础研究类项目，国家、省市重点研发计划等民口类项目，此外还承担了军委科技委、装备发展部等国防类项目，形成了诸多科技成果。科研经费累计约1.5亿元。获批国家双一流高校基础设施建设——新一代海空天对海观测技术综合试验平台、工信部对海监测与信息处理重点实验室、山东省海洋通信与智能无人观测装备工程技术中心、山东省海洋智能无人装备工程技术协同创新中心等7个省部级科研平台。课题组重点打造一个中心：海洋信息综合获取技术及装备创新中心，建设两个基地：数据获取及处理平台建设，标准化综合试验测试平台建设；解决三大难题：海洋探测手段不完善、海洋探测装备可靠性低、海洋技术复合型人才严重不足的难题；提供四个支撑：支撑“海空天”一体化空海协同探测技术体系、海洋装备试验测试标准化体系、山东省十强产业和新旧动能转换、海洋强国和海防建设。 面向我国海洋强国战略重大需求，军民领域对海观测技术挑战，以及山东省地方经济经济发展和产业升级重大需求，针对我国海洋智能装备企业研发投入大、产出慢、可靠性差、稳定度低，难以满足应用需求的问题，威海校区“海空天”对海探测团队开展智能装备核心技术突破和共用技术研发，降低装备研发成本。通过标准化试验和测试保障可靠性和稳定度，形成了涵盖综合环境感知目标探测、智能观测平台技术（无人机、无人船、水下自主航行器和水下机器人）、跨域通信协同组网技术、观测数据处理、服务与应用等为一体的“海空天”对海观测技术体系。基于“海空天”一体化空海协同观测技术体系，开展相关探测装备研发，构建演示示范系统。取得典型研究成果如图所示。 科研团队规模60余人，目前乌克兰外籍院士1人、教授/研究员3人，副教授10人，讲师4人，基本科研岗和任务型工程师2人，研究生40余人。 研究成果将为组建山东省“高密度、多要素、全天候、智能化的海空天立体观测网”，提升我省乃至国家的自主海洋装备研发能力、海洋资源开发能力以及建立海洋装备测试服务体系提供技术及装备支撑。本项目所研究成果不仅能够突破海洋传感器低功耗设计、自主无人观测平台控制、异构网络组网、海洋数据深度学习及处理等关键技术，进而实现海洋观测装备的立体化和智能化跨越式发展，而且对于树立我国海洋观测产品品牌的国际形象，提升国际影响力和市场竞争力，增强对全球性资源要素的控制能力具有重大战略意义，在海工装备、航空、航天、军工等领域具有广阔的技术应用产业化前景。 项目产品旨在通过关键技术的开发满足我国在海洋国防安全、海洋地形观测、海洋渔业养殖环境监测、勘探、打捞等以及灾害预警方面的智能化装备亟需，有着极其广泛的应用市场，特别对于山东省半岛蓝色经济带和海上粮仓的需求，具有极大经济价值和效益。预计未来3 年，年投资增幅超过百亿元，保守估计平均年复合增长率将达到40%以上，行业前景良好，将提升我省海洋产业的可持续发展能力。同时，我国其他临海省份也存在巨大海洋和渔业需求，同时为相关行业的竞争力起到不可估量的作用。项目研发将推动牵头公司产品提档升级，具有海空天立体化监测功能的智能海洋观测装备在未来将成为市场上极具竞争力的主流产品之一，市场容量极大，可达数千亿元。

潜标可实现全海深海洋环境的定点、长期、连续、多层次、多要素同步观测，并具有隐蔽性好、不易被破坏等优点，是开展海洋环境长期连续观测最有效的手段。 自主研发系列海洋动力环境监测潜标：2008年以来，团队突破了深海潜标系列关键技术，自主研发了“海洋动力环境多尺度同步观测潜标”、“定时卫星通讯潜标”等系列高可靠性深海潜标，实现了海洋动力环境长期连续准实时观测。相关研发成果已获4项国际发明专利及8项国家发明专利授权。基于研发的潜标，在南海、西太平洋、东印度洋累计布放潜标400余套次，总结出一套安全高效的规范化、标准化的潜标布放回收作业流程，作业成功率达到100%，解决了我国海洋环境长期连续观测技术瓶颈，大幅提升了我国海洋环境长期连续观测水平。 构建了国际上规模最大的区域海洋潜标观测网—南海潜标观测网：自2009年以来，在南海开展潜标布放回收航次22次，累计布放各类潜标350套次，目前同时在位观测潜标42套，观测海域横跨吕宋海峡、南海深海盆、南海东北部与西北部陆坡陆架区，最长工作时间已接10年，是世界上规模最大的区域潜标观测网。南海潜标观测网于2017年完成潜标观测站位在南海深海盆的全面覆盖，实现了南海复杂环境的长期连续观测。上述成果入选2017年度“海洋与湖沼十大科技进展”。 构建了横跨西太平洋热带-副热带的全水深潜标观测阵：2015年以来，在西太平洋热带、副热带海域布放海洋动力环境监测潜标60余套次，构建了横跨热带、副热带（0-22°N）的西太平洋潜标观测阵，实现了西太平洋低纬度流系时空特征、中尺度/亚中尺度过程及混合的长期连续观测，有力支撑了西太平洋海洋动力环境研究工作的开展。 成功布放回收国际上首套万米综合观测潜标：基于自主研发的海洋动力环境监测潜标，2016年1月在马里亚纳海沟挑战者深渊成功布放国际上首套万米多学科综合观测潜标，并于2016年9月成功回收。目前以在马里亚纳海沟深渊海域构建了由6套潜标构成的海沟观测阵，实现了深远海域海洋动力环境的长期连续监测，体现了我国深远海长期连续调查的技术水平。

厦门大学海洋监测与信息服务平台( Marine Monitoring and Information Service Platform, Xiamen University，简称MIS)，即厦门及其毗邻海域海洋经济发展及海洋生态文明建设信息服务平台二期（No:15PZB009NF05），由厦门南方海洋研究中心与厦门大学联合共建，平台致力于构建以水环境观测网络、海洋动力学模型、遥感技术为基础的信息集成与共享服务平台，应用于海洋灾害跟踪与风险评估、海洋工程支撑与服务、海岸带动态变化监测、水环境安全以及海洋经济发展布局等，推广海洋监测与信息技术等海洋高新技术的应用和示范，服务于区域海洋经济发展及海洋生态文明建设。

本项目技术通过生物炼制技术对大米草等多种海洋源生物质进行组分分离，获取纤维素、半纤维素与木质素，并通过木聚糖酶将半纤维素转化为低聚木糖。项目科学意义如下：（1）通过大米草中纤维素、半纤维素与木质素组分分离，阐明大米草等海洋源生物质纤维素、半纤维素与木质素组成与结构特点（2）通过木聚糖酶及半纤维素侧链酶（如阿拉伯糖苷酶、阿魏酸酯酶、乙酰酯酶、葡萄糖醛酸酶等）对大米草半纤维素特异性酶解，解构海洋源生物质半纤维素素的分子结构特征。