项目简介 山地综合电磁法探测技术包括可频域控源音频大地电磁法 CSAMT（Controlled Source Audio Frequency Magneto-Telluric ）、 时 域 瞬 变 电 磁 TEM （ Transient Electro-Magnetic）。解决山地勘探中，山地测点布设、地形影响的快速校正、地表及近 地表电性不均匀导致的静态偏移影响以及不同装置、不同分量对地质体的反映差异等问 题。

随着中国工业化的持续推进和经济的迅猛发展，工业用水消耗巨大，据统计，冷凝冷却设备的耗能占工业耗能的13%~15%，耗水量占工业用水的70%~80%。西安交通大学能动学院屈治国教授团队开发的紧凑式蒸发冷换热技术由于不采用CFCs和HCFCs，最大限度利用自然界冷量，其耗水量仅为水冷式换热技术的5%~10%。

本技术利用自主研发的新型热电材料，加工成温差发电器件或者温差制冷器件。具有结构紧凑、没有移动部件、无工作噪声、使用寿命长、安全不失效、易于自动检修、无污染等优点。适于工厂废热发电，汽车尾气发电，及利用人体温度发电用于手机电池，医疗器件等供电领域。 这种发电装置可以灵活利用各种不同形式的热能，如工业冷却水、汽车发动机的余热、沙漠的地表热量等等。因此可以大大节约资源，减少污染，为国家带来可观的经济效益。热电转换材料微器件的另一个极有可能的应用在小功率领域，如各种传感电路、逻辑门和消错电路的短期μW、mW级电源，小的短程通讯装置以及生理学研究中的小型发电机等。

项目成果/简介: 海洋可控源电磁探测技术是一种新兴的海洋地球物理勘探技术，在深水油气资源、海底天然气水合物和海底多金属结核勘探以及海底地质结构研究中具有广阔的应用前景。 中国海洋大学自主研发成功深海可控源电磁勘探系统，包括2000A大功率水下电磁发射系统、4000米/6000米深海海底采集站、拖曳式电场接收系统、甲板信号监控系统和海洋可控源电磁数据处理解释系统。围绕提高探测信号信噪比开展了一系列技术攻关，大功率水下电流发射散热技术、低损耗大功率逆变和整流技术、高性能中性浮力电缆和高效发射天线技术、微弱电磁信号检测等技术实现了重大技术突破，关键性技术指标达到世界先进水平。 成功完成我国首条深海可控源电磁探测剖面，填补了大功率深海可控源电磁探测的国内空白，使我国跃居国际海洋电磁探测技术与装备研制先进水平行列。海洋可控源电磁探测系统已在黄海和南海完成海洋试验，4000米海底电磁采集站在黄海、东海、南海、西太平洋等海域累计投放150余台次，回收成功率100%。整套探测系统已具备工程化测量能力。 相关成果获得2019年教育部科技进步二等奖，评选为“2015年度中国海洋与湖沼十大科技进展”及“青岛海洋科学与技术国家实验室2015年主要科技进展”。项目阶段:工业化生产阶段效益分析: 该系统可用于深水油气资源勘探、天然气水合物探测。利用海洋可控源电磁技术可以确定由地震方法圈闭的构造是否为有效储层，从而可以提高钻井成功率。对地震勘探所落实的待钻目标进行电磁评价，对深海钻探避免干井有重要意义。避免深海钻探任意一口干井，意味就节省数千万至数亿美元，而进行海洋可控源电磁勘探的主要成本在于勘探船的费用，较之要规避的巨额钻探风险，其经济效益非常明显。 该技术和装备可用于海底深部结构研究，为发展我国海洋经济提供技术支撑，这将具有重要的社会经济效益。发展海洋电磁勘探装备及相关技术，更可以拓展蓝色经济空间，推进军民深度融合。 该成果已与青岛海洋科学与技术国家实验室、青岛海洋地质研究所、海军潜艇学院等单位开展深度合作，现阶段处在项目支持的前期研究中。同时与外地的合作单位有：中国船舶集团有限公司、中电科集团、自然资源部等。知识产权类型:发明专利 、 软件著作权知识产权编号:ZL201510695741.0 ZL201710275233.6 ZL201410218534.1 ZL201510304185.X ZL201410313408.4 201720415443.6 201720472704.8 201720499053.1 2013SR092376 2014SR189111 2015SR192462 2018SR713515 2018SR714176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

海洋可控源电磁探测技术是一种新兴的海洋地球物理勘探技术，在深水油气资源、海底天然气水合物和海底多金属结核勘探以及海底地质结构研究中具有广阔的应用前景。 中国海洋大学自主研发成功深海可控源电磁勘探系统，包括2000A大功率水下电磁发射系统、4000米/6000米深海海底采集站、拖曳式电场接收系统、甲板信号监控系统和海洋可控源电磁数据处理解释系统。围绕提高探测信号信噪比开展了一系列技术攻关，大功率水下电流发射散热技术、低损耗大功率逆变和整流技术、高性能中性浮力电缆和高效发射天线技术、微弱电磁信号检测等技术实现了重大技术突破，关键性技术指标达到世界先进水平。 成功完成我国首条深海可控源电磁探测剖面，填补了大功率深海可控源电磁探测的国内空白，使我国跃居国际海洋电磁探测技术与装备研制先进水平行列。海洋可控源电磁探测系统已在黄海和南海完成海洋试验，4000米海底电磁采集站在黄海、东海、南海、西太平洋等海域累计投放150余台次，回收成功率100%。整套探测系统已具备工程化测量能力。 相关成果获得2019年教育部科技进步二等奖，评选为“2015年度中国海洋与湖沼十大科技进展”及“青岛海洋科学与技术国家实验室2015年主要科技进展”。

红外传感器广泛应用于工业、医疗和环境等领域，其研发与生产水平关系到国家安全、国民经济和环保事业的发展。目前国内对于热释电红外传感器的开发相对落后，其核心敏感材料的制备更是少之又少。以日本、美国为主的少数国家掌握着热释电材料制备及器件开发的成熟技术。因此，国内开发高性能热释电红外传感核心敏感材料显得格外重要。 热释电效应是指极化随温度改变的现象。当温度改变时，极化发生变化，原先的自由电荷不能再完全屏蔽束缚电荷，于是表面出现自由电荷，它们在附近空间形成电场，对带电微粒有吸引或排斥作用。如果与外电路联接，则可在电路中观测到电流。热释电红外传感器是一种利用热释电效应的温度敏感性传感器，其独特的滤光片可以使人体发出的9～10μm的红外光通过，不需要接触人体就能检测出人体辐射能量的不同及变化，并把它转换成电压信号输出。通过将信号放大，就可以驱动各种控制电路，可广泛应用在智能家居、智能控制、防盗报警等多种场景下。本成果独立开发高性能热释电红外敏感材料及传感器，如下图所示：

声子极化激元是极性材料中晶格振动与光场之间的强耦合，有望应用在低损耗纳米光学元器件中。相关的理论研究由黄昆先生于上世纪五十年代提出，目前已经较为成熟。但是实验测量表面声子极化激元直到近年才有较大的进展，主要是因为表面声子极化激元的测量同时需要高的空间分辨率和能量分辨率。目前测量表面声子极化激元的主要方法为近场光学方法（s-SNOM），该方法可以在中红外和太赫兹区间对声子极化激元进行很好的探测。但在远红外区间，由于目前缺少合适的远红外激光光源和探测器，相关材料体系的表面声子极化激元的研究受到很大限制。 近日，北京大学物理学院2016级本科生亓瑞时和王任飞利用扫描透射电子显微镜的电子能量损失谱，对ZnO纳米结构中的远红外表面声子极化激元进行了细致的探测。通过在纳米尺度上测量纳米线、纳米片不同空间位置的电子能量损失，探究了表面声子极化激元的性质，得到了表面声子极化激元的色散关系，并研究了其尺寸效应、几何效应等。图1. 左：利用电子束激发和探测纳米线表面声子极化激元。右：测量得到的色散关系。 利用电子显微镜中的电子束来激发和探测声子极化激元具有很多的优点，包括（1）电子显微镜方法具有亚埃的空间分辨率；（2）电子激发具有更高的效率（电子与材料相互作用的散射截面更大）；（3）电子能激发一些非光学活性的模式；（4）电子能量损失谱能得到高q（波矢）值下的信息；（5）电子能量损失谱具有很宽的激发、测量窗口，原则上可以测量从meV量级的振动谱信号至keV量级的芯电子激发谱信号。因此，电子能量损失谱有望极大地推动包括表面声子极化激元在内的相关实验研究。 该工作于2019年7月19日在线发表于学术期刊Nano Letters（DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01350），第一作者为北京大学物理学院2016级本科生亓瑞时、王任飞，指导老师为量子材料科学中心和电子显微镜实验室的高鹏研究员。该项研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、量子物质科学协同创新中心等基金的支持。 论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b01350

本发明公开了一种基于超材料的远红外单谱信号探测器，包括·798·自下而上依次设置的衬底层、N 型砷化镓层、二氧化硅层与超材料层、欧姆电极和肖特基电极。超材料层为具有周期性微纳米结构的金属开环共振单元阵列，所述金属开环共振单元阵列包含了一种图形及其特征尺寸参数，该图形对于远红外电磁波具有完全吸收特性，通过改变金属开环共振单元的结构和尺寸参数可以调控对应的电磁波吸收频段，通过改变 N 型砷化镓的耗尽层宽度可