项目成果/简介:1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。应用范围:南开大学在碳纳米材料的制备及应用研究方面取得了一批开创性成果，该项目技术的推广，将促进我国新材料、微电子、储能、资源保护等领域的技术进步和发展，为我国在这一新型纳米材料领域占据有利地位，提高国际竞争力，做出重要贡献。

1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。

1991年发现的碳纳米管（CNT）以及2004年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备SWNTs的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图1），纯度达70%以上，并达到了产业化规模（达200公斤/年以上）。 采用机械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS及聚氨酯等为基质材料，电导率达0.2 S/cm、导

1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21 世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。

机械结构可靠性设计及分析软件是一个模块化的机构\结构零部件和系统的可靠性设计及概率分析的软件系统，采用了最新的概率算法和通用数字分析方法以计算工程系统的概率响应和可靠性；提供了丰富的可靠性分析仿真功能和图视化前后处理界面；可以在虚拟样机和有限元模型等数字化环境中，协同三维建模、控制仿真、有限元分析和动力学分析等成熟的商业化CAD、CAE 工具实现复杂机械结构和机构的可靠性定量性设计、可靠性预计和设计方案仿真评价、优化设计。 该软件先进性体现在：先进的可靠性设计分析方法；先进的集成框架技术；良好的开放性和二次开发平台。 机械结构可靠性设计及分析软件包括可靠性定量分析、产品可靠性预计、设计方案可靠性定量仿真评价及机械结构可靠性设计。可满足航空、航天、兵器、船舶、核等军民品企业开展复杂机械结构和机构产品的可靠性、参数化定量设计和综合分析评价、优化等设计分析工作的需要。 该软件的功能模块图如图1所示，其中可靠性优化设计界面如图2所示。 图1 本平台功能模块图 图2 可靠性优化设计界面

机械结构可靠性设计及分析软件是一个模块化的机构\结构零部件和系统的可靠性设计及概率分析的软件系统，采用了最新的概率算法和通用数字分析方法以计算工程系统的概率响应和可靠性；提供了丰富的可靠性分析仿真功能和图视化前后处理界面；可以在虚拟样机和有限元模型等数字化环境中，协同三维建模、控制仿真、有限元分析和动力学分析等成熟的商业化CAD、CAE 工具实现复杂机械结构和机构的可靠性定量性设计、可靠性预计和设计方案仿真评价、优化设计。

模数转换器（ADC）芯片，是绝大多数电子系统中必不可少接口部件，进行了高速ADC结构、高性能运算放大器、高速采样保持、高精度基准电压源等方面的研究与设计，已经完成了10位40MSPS的高速高精度ADC芯片的色伙计与流片。

产品创新设计用户体验测试评价技术，包括目标用户筛选、用户感知体验形 态显示、用户体验测试和数据分析和处理。1）目标用户筛选，根据设计定位, 采用心理量表，设计目标用户筛选标准，制作目标用户筛选问卷；2）用户感 知体验形态显示，将用户体验的对象拓展为设计效果图、设计原型、油泥模型、 虚拟现实和实物产品等多维的显示形态，提高用户的体验感知度；3）用户体验 测试，采用基于语义量表、脑电、皮电、心电、眼动、面部表情、行为观察的 等生理/心理相结合的体验测试手段，确保用户体验测试数据的可靠性；4）数据 分析和处理，采用基于时间序列尺度的多维测试数据共辗显示的数据分析方法和 无量纲愉悦度当量值数据处理模型。可用于产品创新设计，用户体验需求挖掘、 新产品设计方案与模型测试评价、产品上市前营销理念用户测试、产品品质和服 务用户体验测试以及标杆产品用户体验对标分析等应用领域。 用户体验测试评价技术包括眼动追踪技术：该技术能追踪用户视觉的轨 迹，测量眼动能直接反应和揭示内部的过程，可对设计方案视觉体验进行测试 评价；手指运动追踪技术：可追踪用户手指的运动轨迹、速度、角速度，可对产 品的人机交互已经可用性进行评估；面部表情分析技术：通过自动分析面部表 情变化的面部表情，通过它用户能够客观的评估个人情绪变化，可对用户感 知产品的情绪进行测量;脑电测试分析技术:采集用户体验过程中的脑电波数据, 通过脑电分析获取用户潜在的需求。行为观察分析技术：通过视频记录用户体 验过程中的动作和行为数据，对产品的可用性进行评价。 （1）某汽车企业车载信息终端手机互联产品人机交互用户体验测试。得到 了该汽车自主研发手机互联产品CA-LINK与百度手机互联产品C ar-life两者之间的用户体验对比测试结果，并对CA-LINK后期的改进提供了客观用户体验数据 支撑。 （2） 某医科大学嗅觉ERP实验服务。针对该医科大学提出的灭火救援环境 下消防员嗅觉脑电测试数据采集的需求，完成了 30名被试在硝烟、硫磺等气味 刺激下嗅觉体验的脑电数据。 （3） 某科技大学电动代步车概念设计与造型方案评选。运用桌面式眼动 仪对4款电动代步车方案进行概念阶段用户体验测试评价，等到了用户最喜欢 的设计方案。用户体验测试评价技术服务的盈利模式包括：（1）用户体验测试评价服务, 针对具体的产品创新设计用户体验测试需求，进行用户体验测试实验设计和服 务；（2）用户体验测试评价技术培训服务，为客户提供用户筛选培训、方案 设计评选培训、设备使用培训、数据处理与分析培训等服务；（3）用户体验 测试中心建设服务，提供用户体验测试中心建设的整体解决方案服务；（4）产 品租赁，对科研机构、高校、以及企业提供用户体验测试设备的租赁服务

高速永磁电机无需借助维护困难、体积庞大的齿轮增速箱即可同轴连接至风机、压缩机、真空泵、透平膨胀机、燃气轮机等高速负载或原动机，提高了系统的可靠性、降低了维护成本，并可实现无油驱动。 东南大学电气工程学院课题组紧紧把握这一契机，在高速永磁电机的电磁设计、温升分析与冷却设计、转子结构分析等方面做了深入的研究工作。设计并应用了36000转/75kW, 24000转/140kW, 18000转/300kW工业鼓风机/空压机用高速永磁同步电机。