已有样品/n该项目提供了一种新型低辐射薄膜，分别采用金属薄银层来抑制长波长红外波和短波长紫外波的透射，采用周期性结构来增强可见光波段的透射；对可见光的透射率达到70~96%，对紫外波段的透射率降低到15%、对780nm~1200nm 红外波段的透射率降低到10%以下、对1200nm~3000nm 红外波段的透射率降低到25%以下，层数显著降低，很大程度上缩减了成本，简化了工艺流程。该项目提供的薄膜具有防紫外线、透明和

低辐射玻璃就是在玻璃表面形成一层低辐射薄膜。这层薄膜对可见光有较高的透过率，一般超过50%，而对室温下黑体辐射峰值波长10 ?m附近的远红外线有很低的辐射系数，或称发射系数、发射率等。这样就可以保证室内热量不会通过辐射传递的室外，也可在夏季阻止室外高温通过辐射传递到室内。配合以中空、真空玻璃和隔热窗框，可以达到节能效果。      几乎所有的透明导电膜都是低辐射膜，如常用的ITO（氧化铟锡）、AZO（掺铝氧化锌）、SnO2等。在可见光波段，光吸收非常小的Ag膜也可以构成低辐射膜，但需要在前后表面增加介质膜，抵消光反射。      按工艺技术，低辐射玻璃又分为离线镀膜和在线镀膜两类。在线镀膜指的是在浮法玻璃生产线的末端，增加一个CVD室，利用玻璃的高温使得气体分解形成一层氧化锡透明导电薄膜。氧化锡的辐射系数大约为0.2左右，远低于普通白玻璃的0.87。在线镀膜低辐射玻璃由于辐射系数高、透过率低、反射和透过光颜色调整范围小等因素，只能用在要求低的场合。其优点是抗氧化能力超强，而且耐磨性能好，可单层应用，国内在线镀膜低辐射玻璃生产线有数十条。离线镀膜低辐射玻璃指的是采用磁控溅射方法，在玻璃表面形成一层低辐射金属膜和相应的保护介质膜。这种低辐射玻璃的辐射系数低，可见光透过率高，颜色可以随意调整，因此得到广泛应用。离线镀膜低辐射玻璃的基本结构        常温下，黑体辐射的中心波长约10?m。在这个波长下，绝大部分金属的辐射系数都是非常低的，如Ag/Cu/Au/Al/Mo/W/Ta/Nb/Zr/Ni/Fe，都可以用到太阳能集热管中的低辐射层。能用于玻璃中的却只有Ag，因为只有Ag有很小的可见光吸收率。降低辐射系数的简单方法是增加银层厚度，但简单的增大银层厚度会导致可见光反射率大幅度增加。离线双银低辐射玻璃的结构      中间介质层较厚，两侧较薄，这就构成了双银低辐射玻璃。再增加一层银，还可以构成三银低辐射玻璃。由于银的折射率实部不是零，银层是有吸收的，银层双银和三银低辐射玻璃的辐射系数虽低，但光的透过率却大幅度降低。离线单银软膜结构      最早的低辐射玻璃结构，以氧化锌为介质层，其最大特点是，沉积速率快。因为折射率较低，可见光透过谱窄，一般采用双银结构来扩大谱宽。抗氧化能力低，须要24小时内封成中空结构。离线单银硬膜结构      第二代低辐射玻璃，特点是，采用等离子喷涂导电低价氧化物靶，靶材成本高。折射率高，可见光透过谱宽，单银就可以满足要求。采用双银或三银结构的效果更好，但透过率低得多，不适合民居。抗氧化能力较低低，也须要24小时内封成中空结构，基本不能钢化。      为了防止在上层氧化钛沉积中银层氧化，需增加一层约3nm的金属层，可用Cr或Ni等。该金属层使得辐射系数和透光率指标大幅度降低。可异地加工和钢化的硬膜结构      较晚出现的结构，采用SiAl靶反应溅射沉积，沉积速率与低价氧化钛靶相近。因为是非晶结构，抗氧化能力强，可以异地封接和钢化处理，也可非中空应用。高硅硅铝靶需要等离子体喷涂制备，成本高。透光谱性能和损耗相互矛盾，总体光学性能比氧化钛结构差。铝和硅都不能与氮气直接反应，氮气被电子碰撞后形成原子氮，可与铝或硅反应，这就要求气氛中氮含量很高，结果氮气电离比例较高，使得靶表面氮化，导致溅射速率大幅度降低，需要增加靶数，导致设备成本提高，电源功率提高。可异地加工和钢化的另一种结构      特点：最外面增加一层抗氧化的SiAlO，10纳米就足够了。金属靶反应溅射      采用纯金属靶进行反应磁控溅射是降低成本的最有效方法。在已知的常用金属中，锌族、钒族中的钽、钛族中的铪、铬族、锰族、铁族进行磁控反应溅射时，具有可以接受的速度，但其中只有氧化钽和氧化锌具有较好的耐压和介电特性。氧化钽的溅射产额可达到0.2，是可以接受免得。而具有很好绝缘和介电特性的氧化硅、氧化铝、氧化镁，氧化锆以及具有最大介电常数和折射率的氧化钛都难以用磁控反应溅射沉积。氮化硅产额可以达到0.12，尚可接受，但氧化硅只有0.03，约为硅的二十分之一。氧化钛和氧化铝都小于0.015，不到金属铝的百分之一，氧化镁更是小于0.005，不到镁的千分之一。各种材料的溅射产额 材料产额Ti0.6  (600V)TiO20.01 (300V)AI1.25 (600V)Al2O30.01 (300V)Si0.5  (600V)SiO20.03 (300V)Si3N40.12 (300V)      溅射沉积时，单质靶电压较高，而氧化物和氮化物靶电压较低，电压基本按实际情况列出。溅射过程      靶材为低价氧化钛，因此溅射气氛中需要的氧气含量低得多，靶表面溅射面积远小于衬底面积，因此一般不继续氧化，被溅射粒子以原子或分子形式飞向衬底，氧气分子可以向靶和衬底入射，将到达衬底的粒子充分氧化。       硅铝靶溅射中，正氮离子飞向靶面，将靶面氮化。被溅射粒子大部分以分子或原子形式飞向衬底。被溅射出的硅原子不能在空中与氮结合，大部分到达衬底后再与氮原子结合。由于硅和铝不能与氮分子反应，因此靶面必须完全氮化才能得到纯氮化物薄膜，导致溅射速率变慢。硅铝靶的另一个问题是高硅硅铝靶需要等离子喷涂方法制备，靶材成本远高于金属靶。拉制成型的合金靶材中，硅含量难以超过60%。高铝组分的硅铝靶溅射非常慢，而且折射率低，不能用于低辐射玻璃的制备。解决低硅含量硅铝靶的溅射沉积问题是一个大的挑战。         靶材为纯钛，被溅射粒子大部分已原子形式飞向衬底，氧气分子可以向靶和衬底入射，分别将靶面和到达衬底的粒子氧化。金属表面形成的氧化钛极难溅射，导致沉积速率极慢。低辐射玻璃面临的难题       到目前为止，低辐射玻璃，尤其是高档低辐射玻璃主要用于宾馆、写字楼、医院中。这类建筑中，单窗面积较大，窗框所占面积比例小，低辐射玻璃效果明显。此类建筑所需的玻璃呈现逐年缩减的趋势。扩大民居领域的应用，才是正路。民居的特点是单窗面积小，一般不会超过1平米，一般0.5平米。这种窗中，低辐射玻璃的节能效果并不明显，只有大幅度降低价格，才能与效果匹配。世界性难题       大面积衬底上，氧化镁、氧化铝、氧化钛等材料的金属靶反应磁控溅射被认为是一个解决不了的世界性难题，早已经没人尝试解决，转而寻求一些替代方法，如前面所述。       第一个解决该问题的人是我们，可追朔的上世纪80年代，但结果一直没有发表。首先发表此类结果的是皇明公司，他们解决了在高温集热管表面沉积氧化铝减反层问题，而且速度非常高。解决此问题的是一个刚出校门不久的女孩儿，初生牛犊不怕虎，硬试出来的。最初是尝试用铝靶反应溅射沉积氮化铝，从原理上讲，这是不可能的。氮化铝不行，就用氧化铝试试，结果就成功了。虽然减反射效果不如氮化铝，但可以用。集热管太阳能吸收膜沉积中，靶基距非常大，这是其成功的基本条件。由于不懂得其中的道理，仅限于在太阳能集热管这一特殊条件下应用，而不能推广到其它领域。圆柱形金属靶反应溅射的优势       如果能实现钛、锆、铝、硅等薄膜的金属圆柱靶反应磁控溅射，对薄膜产业的影响是革命性的，带来的好处包括：      （1）圆柱靶适合大面积衬底上薄膜沉积，适用于大规模生产。      （2）采用金属靶的成本远低于导电介质靶，构成降低成本的次要因素。      （3）可实现高速溅射沉积，设备规模减小，大幅度降低设备成本，是降低成本的首要因素。      （4）大幅度降低用电量，构成降低成本的次要因素。

可以量产/n该项目的研究目标是采用多传感器信息融合技术设计一套能够检测并准确定位紫外灾害信息的紫外／可见双光谱相机，该仪器应具有紫外灵敏度高、虚警率低、分辨率好、紫外信号定位准确，可进行图片和视频拍摄、实时性好，支持移动拍摄、图像存储且与PC机之间方便的数据通信等特点。通过项目的研究使电力部门能够及时发现电晕放电、森林管理部门及时发现火灾隐患，准确定位紫外灾害信号并采取相应措施，将紫外灾害引起的损失降到最低，符合节能降耗新型发展观要求。市场前景:推广中。

本系统是一套基于图像处理技术的炉膛火焰和汽包水位实时监测系统，结合图像处理技术和视频监控技术，对火焰图像，水位图像信息进行数字运算和处理，以提高图像显示的质量，并将处理过的视频信号送到工业电视上，保证让运行人员在控制室内能随时醒目的看到分层的火焰图像和清晰的水位棒图，降低了运行人员的劳动强度；同时，系统还可以实时记录特征参数，用曲线，表格等方式显示，并作为历史数据长期保存。另外，还具有报警和事故存盘功能。

基于图像标定的光学定位技术主要由双目视觉定位系统、机械支架、特征标识器械、摄像机标定模板和软件系统五部分组成，其工作原理是利用计算机视觉领域的摄像机标定和三维重建理论。该技术可以精确测量视野内物体的几何尺寸，测量均方误差达到毫米级，具有很好的实时性和鲁棒性；同时该技术具有非接触性测量的优势，不影响被测物的正常工作，减少人工干预，避免接触测量造成的磨损。

图1 零能耗制冷纤维织物制备技术示意图 零能耗智能制冷织物将光电超材料技术与智能纺织技术结合，旨在将随机结构排布的微纳材料与批量制备工艺相结合制备多材料功能纤维，引入特定波段光学反射与辐射能力的新特性，构建在阳光直射的室外环境下具有显著的降温效果（1-30°C范围内可控）的零能耗辐射制冷智能织物（图1），是材料-光学-纺织技术的跨领域多学科协同创新。   图2 零能耗智能制冷织物初步结果示意图：(a) 多材料纤维实物展示图；(b) 多材料纤维光学照片；(c) 多材料纤维缝纫照片；(d) 制冷织物实物展示图；(e) 制冷织物光学照片。 基于多材料纤维及纤维束制冷纱线结构设计和光学材料调控，批量纤维制备工艺已获得均匀连续的制冷纤维（图2 a, b），纤维强度足以利用缝纫机在商用面料上进行任意文字和形状的绣花。在此基础上，进一步利用纺纱和织造技术，得到在太阳辐射波段具有＞90%反射率、在中红外波段具有＞90%发射率的、经纬编织的光学超材料制冷织物（图2 d, e）。   图3 零能耗制冷织物模拟测试。(a) 制冷织物样品降温测试结果曲线图；(b) 制冷织物样品与商用织物样品降温测试对比结果曲线图；(c) 制冷织物样品与商用防晒衣样品降温测试对比结果曲线图。 经严格的测试，零能耗制冷织物样品可实现全天低于环境温度2-10℃的良好辐射制冷效果（图3a）。在此基础上，对样品织物、一系列商用织物（棉、氨纶、雪纺、麻布、防晒衣）以及模拟裸露皮肤进行对比降温测试（图3 b, c），在正午太阳辐射功率最强的整个时间段，织物样品低于不同商业面料5-7℃，低于不同品牌的防晒衣3-7℃。进一步在人体皮肤表面和小车模型内部进行降温测试（图4），与普通棉织物相比，智能制冷织物覆盖的人体皮肤表面可低~3℃，小车与空白小车的差值温度可达~30℃，与反光车罩覆盖的小车的差值温度可达~27℃，具有优异的降温效果。   图4 零能耗制冷织物降温测试。(a) 人体降温测试红外图；(b) 小车模型降温测试。 零能耗制冷织物可对人体局部微环境实现高效的热学调控，提供一种低成本、零能耗、高效的个人热管理方案，颠覆传统制冷技术，尤其是克服室外人体热管理技术固有的低效率、高能耗、大体积等瓶颈问题，并缓解传统制冷耗能导致的碳排放；零能耗制冷织物体系基于批量纤维制备技术以及先进纺纱织造工艺，具有零功耗降温、低成本、可产业化批量生产特征，与现有纺织行业相兼容，适合大规模推广制备和产业化应用；零能耗制冷织物秉持可持续发展的理念，采用可降解的服用聚合物材料和低成本的微纳颗粒为原料，打造低排放、可循环、绿色环保、柔软亲肤、舒适透气的可穿戴终端产品。应用前景广泛，可用于包括高端智能服装、特种服装、高端先进建材、个人热管理装置、冷链系统、智能仓储系统等领域，对纤维新材料技术和高端纺织产业的发展具有里程碑式的意义。

项目成果/简介:图1 零能耗制冷纤维织物制备技术示意图零能耗智能制冷织物将光电超材料技术与智能纺织技术结合，旨在将随机结构排布的微纳材料与批量制备工艺相结合制备多材料功能纤维，引入特定波段光学反射与辐射能力的新特性，构建在阳光直射的室外环境下具有显著的降温效果（1-30°C范围内可控）的零能耗辐射制冷智能织物（图1），是材料-光学-纺织技术的跨领域多学科协同创新。 图2 零能耗智能制冷织物初步结果示意图：(a) 多材料纤维实物展示图；(b) 多材料纤维光学照片；(c) 多材料纤维缝纫照片；(d) 制冷织物实物展示图；(e) 制冷织物光学照片。基于多材料纤维及纤维束制冷纱线结构设计和光学材料调控，批量纤维制备工艺已获得均匀连续的制冷纤维（图2 a, b），纤维强度足以利用缝纫机在商用面料上进行任意文字和形状的绣花。在此基础上，进一步利用纺纱和织造技术，得到在太阳辐射波段具有＞90%反射率、在中红外波段具有＞90%发射率的、经纬编织的光学超材料制冷织物（图2 d, e）。 图3 零能耗制冷织物模拟测试。(a) 制冷织物样品降温测试结果曲线图；(b) 制冷织物样品与商用织物样品降温测试对比结果曲线图；(c) 制冷织物样品与商用防晒衣样品降温测试对比结果曲线图。经严格的测试，零能耗制冷织物样品可实现全天低于环境温度2-10℃的良好辐射制冷效果（图3a）。在此基础上，对样品织物、一系列商用织物（棉、氨纶、雪纺、麻布、防晒衣）以及模拟裸露皮肤进行对比降温测试（图3 b, c），在正午太阳辐射功率最强的整个时间段，织物样品低于不同商业面料5-7℃，低于不同品牌的防晒衣3-7℃。进一步在人体皮肤表面和小车模型内部进行降温测试（图4），与普通棉织物相比，智能制冷织物覆盖的人体皮肤表面可低~3℃，小车与空白小车的差值温度可达~30℃，与反光车罩覆盖的小车的差值温度可达~27℃，具有优异的降温效果。 图4 零能耗制冷织物降温测试。(a) 人体降温测试红外图；(b) 小车模型降温测试。零能耗制冷织物可对人体局部微环境实现高效的热学调控，提供一种低成本、零能耗、高效的个人热管理方案，颠覆传统制冷技术，尤其是克服室外人体热管理技术固有的低效率、高能耗、大体积等瓶颈问题，并缓解传统制冷耗能导致的碳排放；零能耗制冷织物体系基于批量纤维制备技术以及先进纺纱织造工艺，具有零功耗降温、低成本、可产业化批量生产特征，与现有纺织行业相兼容，适合大规模推广制备和产业化应用；零能耗制冷织物秉持可持续发展的理念，采用可降解的服用聚合物材料和低成本的微纳颗粒为原料，打造低排放、可循环、绿色环保、柔软亲肤、舒适透气的可穿戴终端产品。应用前景广泛，可用于包括高端智能服装、特种服装、高端先进建材、个人热管理装置、冷链系统、智能仓储系统等领域，对纤维新材料技术和高端纺织产业的发展具有里程碑式的意义。知识产权类型:发明专利知识产权编号:CN111575823A、CN111826965A、CN111455484A、CN111455483A、CN111560672A、2021101783117、2021100207492技术先进程度:达到国际领先水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:源头创新计划-人才发展专项获得经费:300.00万元

本项目采用系列化新型氧化物红外陶瓷+低成本制备技技术，其关键技术特点在于：1.涂层消泡技术；2.涂层抗热震技术；3.小孔格子砖涂覆技术；4.涂料抗高温烧蚀技术

年产 5 万平方米的高红外辐射材料生产设备开发与产品生产项 目，采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备高红外辐射材料，并通过掺杂提 高材料的机械强度，进而完善和优化高红外辐射管材和板材的的制备 工艺和设备，所得产品可广泛用于工业各种加热炉设备与干燥设备。项目特色： 1）高红外辐射材料生产工艺简单，生产烧结时间明显缩短，相 比传统工艺具有明显的节能效果。 2）产品材料其在 8~14 μm 波段的红外发射率可以达到 0.91 以 上，属于高红外辐射材料。同时，膨润土的掺杂提高了铁氧体材料烧 结后的机械强度，使其可达到各类产品的制作要求。在国际上处在领 先水平； 3）产品形式多样，应用空间广阔。开发了高红外管材、高红外 涂料以及高红外辐射板的制备工艺，实现了产品形式多样化。高红外 热辐射材料为粉末状材料，故可将其制作成多种产品，并广泛用于工 业加热与干燥领域，以实现能源合理、高效的转化和利用。 市场应用前景： 我国各类加热炉诸如电炉，烧煤炉，燃气炉等数量十分巨大，外 表面热辐射损失在 10-20%，本产品应用炉壁和内顶部可以有效红外 线吸收和反辐射，减低向外部环境额热辐射损失。节能减排效果显著。 市场需求巨大，应用空间巨大。 对一般加热炉来说，节能效率可达到 10-20%，通过节电、节煤和节气等实现减排污染物 SO2,NOx 和 CO2 环境效益十分明显。投资 500 万元（有厂房 500 平方米） 

项目研究的背景及用途:随着钢管架结构的普及，存在着大量的管端相 贯线需要加工。管——管相交，管——板相交，管—管—板相交对管端相贯线焊 接破口提出了很高的要求。目前对这种相贯线焊接坡口均采用人工放样、制样板、 划线、手工切割，最后经人工打磨的工艺方法来进行加工。为了改变这种加工质 量差、效率低的状况，研究管端焊接坡口数控切割具有重要的理论意义和实际应 用价值，火焰自动切管机数控系统开发应运而生。 该火焰自动切管机可加工各种形式的管端相贯焊接破口。 技术原理及流程:该项研究与开发是在建立相贯线数学模型(管—管相贯、 管—板相贯、构成 Miter 接头的相贯线，多管、板相贯等)的基础上，建立了两面 角、破口角数学模型，并设计了相应的计算机程序，能够自动计算出数控切割所 需的各项参数。构建了开放式、模块化的数控系统硬件平台，实现三轴联动自动 切割。 成果水平及主要技术指标:该研究达到并部分超过国际先进水平，获天 津市科技进步三等奖。 市场分析及效益预测:该项研究可应用于各种管端相贯焊接破口的数控 自动加工，如海洋石油平台、大型钢结构桁架等，其加工质量好，效率高。该设 备平均每年完成 3600 吨管材加工，按 0.416 万元/吨计算产值，约为 1500 万元/ 年，按特种加工利润率 13.4%计算，其年利润约为 201 万元。