开发了多种结构的纳米复合催化材料，用于高性能的电解水制氢电极材料。

成果与项目的背景及主要用途：统计资料表明，80-90%焊接结构断裂事故是由疲劳失效引起的，由于焊接接头的焊趾处的应力集中和残余拉伸应力作用，焊接接头疲劳强度大幅度地低于基本金属的疲劳强度。虽然结构按疲劳规范设计，仍然发生一些整体结构的过早疲劳失效，造成巨大的经济损失，甚至是人身伤亡事故。由于焊接接头焊趾是疲劳裂纹引发部位，如果对该部位实施适当的处理，使残余拉伸应力转变为压缩应力和减少应力集中，这将有利于延缓疲劳裂纹的产生，具有巨大的社会效益和经济效益。本项目是在国家自然科学基金的支持下完成的，从超声波冲击、相变应力应用、等离子喷涂等三方面提出了三种改善焊接结构疲劳性能的新技术，研制发明了相应的装置、焊接材料和喷涂技术。这些方法可以方便地应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车辆、压力容器及管道等工况、野外施工和高空现场作业的场合，其应用前景是十分乐观。 技术原理与工艺流程简介： 1）超声冲击方法改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理为：通过超声波发生器将电网上的工频交流电转换成超声频的交流电，用以激励声学系统的换能器。换能器将电能转换成同样频率的机械振动，在机架所提供的一定压力作用下，将该超声频的机械振动传递给工件上的焊缝，使以焊趾为中心的一定区域内焊接接头表面产生足够厚度的塑性变形层，从而达到改善接头几何外形，降低应力集中程度、调节其应力场沿厚度方向的分布状况，最终达到改善焊接接头疲劳强度的目的。 2）相变应力应用改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理：利用开发的相变应力焊接材料使焊缝金属冷却中产生的相变应力，抵消焊接残余拉伸应力并获得压缩应力，最终达到改善焊接接头疲劳强度的目的。 3）等离子喷涂改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理：利用等离子在焊趾部位喷上结合性能良好的涂层材料来改善接头的应力集中状态，最终达到改善焊接接头疲劳强度的目的。技术水平及专利与获奖情况：整体研究达国际先进水平；已获国家发明专利3 项，在申请国家发明专利 5 项；2004 年度天津市自然科学一等奖，2002 年获教育部发明二等奖。 应用前景分析及效益预测：接头焊趾及焊跟部位是焊接结构承受疲劳载荷的薄弱环节，改善焊趾和焊根部位的疲劳性能将提高整个结构的疲劳性能。使用超声波冲击、相变应力及等离子喷涂等这些新技术可以大幅度地改善焊接结构的疲劳寿命，显著降低焊接结构破坏事故的发生几率, 进而节约焊接结构的用钢量和资金，增加焊接结构的安全裕度，防止因焊接结构发生意外疲劳破坏事故给国家和人民财产的经济损失，因此具有广阔的应用前景及产生巨大社会效益和经济效益的可能。 应用领域：可以应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车辆、压力容器及管道、水轮机、火箭发动机、汽车制造等诸多领域。 

Al2O3/Cu复合材料是在铜基体中引入了细小弥散分布的增强相Al2O3粒子的一种铜基复合材料。由于化学稳定性和热稳定性好的Al2O3颗粒的存在，使该复合材料在保持铜基体优越的导电、导热性能的同时具有高的室温和高温强度和硬度。在电阻焊电极、集成电路引线框架、微波管结构和导电材料、高速列车架空导线、热核实验反应堆、连铸机结晶器等方面具有广阔的应用前景。所开发出的Al2O3/Cu复合材料新型合成工艺在保证传统工艺内氧化、还原彻底性和烧结致密性的前提下简化了工艺过程降低了生产成本。将Al2O3/Cu复合材料点焊电极在汽车焊装线上进行了装机试验，其使用寿命为传统Cr-Zr-Cu电极的3倍以上。

含压缩、拉伸、扭转、剪切、弯曲各一件。

热释电红外气体传感器是指采用热释电薄膜材料制备的敏感元件，利用极性气体的对特定红外光谱的吸收特性，采用郎伯比尔定律实现对气体浓度的测量分析的传感器，其核心元件是热释电薄膜敏感元。 主要功能与应用领域：热释电红外气体传感器是一种新型的传感器，它可以自我抑制零点漂移，具有精度高、选择性好、灵敏度高、测量范围宽、寿命长，不中毒，不依赖氧气等特点。与传统的半导体型、催化燃烧型和电化学型气体传感器相比，技术优势明显因此，特别适合红外气体传感器逐渐在各种气体监控网络中的应用。 图1 含有双Si杯微桥绝热结构的器件示意图 图2红外气体监测器样机 特色及先进性：本团队采用纳米自缓冲层技术制备的热释电薄膜材料具有高热释电系数的特点。通过自缓冲层技术控制热释电薄膜与电极之间的界面特性，实现热释电薄膜的择优取向生长，制备了低漏电流密度、高热释电系数的热释点薄膜材料，掌握了红外气体传感器核心元件的材料生长、器件设计与加工的核心技术。 技术指标：热释电系数大于1x10-6Ccm-2K-1，器件探测率大于1x108cmHz1/2W-1。 能为产业解决的关键问题和实施后可取得的效果：本成果目前主要应用于有毒、有害等危险气体的监测，在工业生产监控、矿山安全、环境保护等领域，应用前景广阔。功能完善、系统兼容性好、经久耐用、长期稳定性好、测量精度高、校正周期长的便携式气体检测仪和红外气体检测传感器，替代催化燃烧型产品和进口红外产品，提高现有气体监控系统的稳定性和可靠性，提升装备性能，防范工业生产中违规气体排放、危险气体如瓦斯等导致的安全生产事故的发生，同时改善现有安全监控系统、检测仪器维护量大的问题。

本成果包括无线电频谱监测与干扰定位系统的硬件与软件实现，数字硬件系统的设计与实现，数字硬件系统中嵌入式固件（FPGA/DSP）的设计与实现、基于计算机的远程控制/监控软件系统。系统工作基本稳定，课题组熟知无线电监测的发展现状，掌握了硬件与软件研发的全部细节。课题组在干扰定位领域的研究已取得较显著的成果，申请相关发明专利2项(已公开)。 应用本成果，将有助于发展自主知识产权的低成本高性能的无线电频谱监测与干扰系统。 图1 接收机外观照片。包含GPS接口、以太网接口、电源接口、天线接口。 图2 接收机内部结构照片。左边是数字电路，右边是射频电路 图3 系统联调照片。计算机上运行的是无线电频谱监测系统的控制与分析软件

一、主要功能和应用领域 用于飞机的导航，是各种飞机的航电系统的重要组成部分。可适用于有人驾驶的各类军用、民用和商用飞机。 二、特色及先进性 完全具有自主知识产权，目前还未见国内有同样产品生产的报道。与成都航天通信设备有限公司合作实现了该产品的产业化。技术指标完全满足飞机使用要求，不低于美国具有国际先进水平的同类产品。在2010年被中国通飞公司海鸥300型飞机采用。 海鸥300型飞机2010年首次在珠海向全球展出，是我国民用航空首架具有自主知识产权航电系统的飞机；该产品是该机航电系统中的重要组成部分。 目前正在试飞另外2款机型。 与成都航天通信设备有限公司共同撰写了该产品的中国民用航空技术标准，2014年3月，中国民航正式发布了“机载自动定向（ADF）设备”的中国民用航空技术标准CTSO-c41d。 目前研究团队已经开始该产品第二代的研发。 近期研究目标是： ？ 完成方位角调制解调数字化ASIC芯片的设计、工程化、产品化。 ？ 进一步较产品低功耗和体积，拓展到在无人机上应用。 远期研究目标是： ？ 将卫星导航、惯导及数字化罗盘三种功能整合，组成新的功能更加全面的导航系统 三、能为产业解决的关键问题和实施后可取得的效果 在本产品推出之前，国内还没有真正数字化的机载无线电罗盘，国内民航飞机没有使用国产的罗盘，国内军机使用的罗盘均为，基于国外进口的方位角模拟调制解调ASIC芯片的，外围数字处理的模拟罗盘，性能指标差，而且稳定性不好。本产品是完全采用数字化技术进行方位角调制解调，从核心技术上解决了罗盘产品的问题，完全替代并超越了进口的方位角模拟调制解调ASIC芯片。该产品完全可以在国内各种类型的飞机上使用，在2015年中国开放低空飞行市场后，具有巨大的市场应用前景。 产品照片 产品列装的海鸥-300型飞机及机舱内应用照片

本成果包括无线电频谱监测与干扰定位系统的硬件与软件实现，数字硬件系统的设计与实现，数字硬件系统中嵌入式固件（FPGA/DSP）的设计与实现、基于计算机的远程控制/监控软件系统。

热释电红外气体传感器是一种新型的传感器，它可以自我抑制零点漂移，具有精度高、选择性好、灵敏度高、测量范围宽、寿命长，不中毒，不依赖氧气等特点。与传统的半导体型、催化燃烧型和电化学型气体传感器相比，技术优势明显因此，特别适合红外气体传感器逐渐在各种气体监控网络中的应用。

我国每年将进口200多亿美元的存储器芯片，而大的技术带动力发挥着关键作用,其产业中心的不断转移也深地出响了世界范围内的产业格局，存储器产业工艺技术先进,产品量大，替代性强,美欧日韩等集成电路强国无不是从半导体存储器产业切入并逐渐发展壮大的。建立完全自主的存储器产业可以推动我国整个半导体工业的完善和优化,并我国巨大的产品需求,就可以形成包括市场在内的完整产业体系。相比于其他新型存储器，铁电存储器更轻易实现深亚微米设计,与CMOS工艺的匹配性更出色,在设计上相对FDRAM变动最小，因而产业化成熟度最高,美国Cypress.TI公司和日本Fujtsu.Rohm公司等已有4K~8Mbit系列产品,正逐步占领全球消费类电子、新能源汽车等领域数百亿美元的市场份额,进军物联网、云计算等新兴领域铁电存储器具有非易失(即掉电后数据不丢失)、超低功耗高速读写、高可靠、长寿命和抗辐照等优点,被称为“终极存储器”。从全球存储器技术发展来看,铁电存储器作为新代存储器，能够在快速高耐久写入、超低功耗以及高可靠性的应用领域全面替代传统的NVRAM。