成果与项目的背景及主要用途： 近年来海水淡化技术的快速发展及其成本的大幅降低，使越来越多的国家和地区开始考虑利用淡化水作为第二水源，以缓解日益严峻的淡水危机。目前可用于工业规模的海水淡化方法反渗透技术的发展速度最快，成本的降幅也最大。其原因主要在于膜性能的不断提高和高效能量回收装置的广泛使用。能量回收装置作为反渗透海水淡化系统的必备设备之一，对大幅降低淡化系统的运行能耗，进而降低产水成本至关重要。正位移式能量回收装置近年来备受市场青睐，其产品市场占有率也呈逐年快速增长的发展趋势，淡化系统本体吨水电耗也由 80 年代的 8.0 kWh 降低到约 2.0kWh。 技术原理与工艺流程简介： 按照工作原理的不同，能量回收装置可分为水力透平式（或离心式）和正位移式两种类型。水力透平式运行时通常需要经过“压力能-轴功-压力能”两步转化过程，能量回收效率相对较低，为 50-75%。而正位移式则利用浓盐水直接增压进料海水的方式回收压力能，效率高达 90%-96%。此外，正位移式能量回收装置使用过程中还具有根据运行需要灵活调节淡化系统的产水回收率的特点。“阀控余压能量回收装置”采用正位移式工作原理，集成式水压缸和阀组相结合来实现反渗透海水淡化系统排放浓盐水余压能的回收利用。能量回收装置采用 PLC控制，易于与上位系统相耦合，控制精度和可调性都很好。 技术水平及专利与获奖情况： 该项目经国家海洋局鉴定验收（国海鉴字[2004]003 号），认为该成果达到国际先进水平。该技术已于 2004 年 7 月 7 日获准国家发明专利（授权公告号 CN1156334C）。 应用前景分析及效益预测： 能量回收装置由于具有较高的能量回收效率，已经逐渐成为海水淡化行业中研究和开发的热点，其产品市场占有率也呈逐年快速增长的发展趋势，近年来国内海水淡化工程大多采用美国 ERI 公司的 PX 能量回收装置。我国在 SWRO 能量回收技术方面的研发起步较晚，发展比较迟缓，装置形式较单一，大都局限于双液压缸功交换式，整体水平同国际先进技术还有很大的差距，但工业化发展及应用前景较好。随着我国淡水资源的日益缺乏，反渗透海水淡化工程必将大力发展，因而研究开发具有自主知识产权的能量回收装置具有深远的意义。阀控余压能量回收装置具有与国外同类产品相当的性能指标，其生产成本可比国外产品降低 1/3~1/2，是反渗透海水（或苦咸水）淡化系统必备的关键设备之一，市场前景广阔，经济效益巨大。 应用领域： 该装置可广泛应用于反渗透海水（或苦咸水）淡化系统和工业反渗透系统等水处理领域和有关化工工业（如合成氨工业）中需要回收液体压力能的场合。 合作方式及条件： 以技术合作的方式开发新型反渗透海水淡化能量回收装置系列产品。

本发明涉及一种中空纤维膜组件结构以及制造方法，属于膜分离设备技术领域。本发明所要解决的技术问题是现有的中空纤维膜组件在进行封装工作时，存在的膜丝分布、强度可靠性等问题。本发明开发一种能有效降低密封硬胶凝固过程中最高温度的柱式中空纤维膜组件的封装方法，对提高柱式中空纤维膜组件的良品率、延长膜组件使用寿命具有重要意义。

XM-855A螺旋器及膜性蜗管模型（带数字标识）   XM-855A带数字标识螺旋器及膜性蜗管模型放大350倍，可拆分为5部件，显示螺旋器及膜性蜗管三壁的立体微细结构，模型的内侧端为骨性螺旋板，相当于螺旋缘处的断面，可见其中的骨质，表面肥厚的骨膜及穿通骨质的听神经纤维束，模型的另一端为螺旋韧带，内含多数血管，由侧面看可见前庭膜起于螺旋缘上面的骨膜，止于螺旋韧带的上方。将前庭膜取下观察，可见它由上面的间皮，中间的结缔组织及下面的上皮所成，膜性蜗管的外壁为螺旋韧带，内面附有单层立方上皮。 尺寸：放大350倍，47.5×18×32.5cm 材质：PVC材料

XM-855螺旋器及膜性蜗管模型   功能特点： ■ XM-855螺旋器及膜性蜗管模型放大350倍，由3部件组成，显示螺旋器及膜性蜗管三壁的立体微细结构。 ■ 模型内侧端为骨性螺旋板，相当于螺旋缘外的断面，可见其中的骨质、表面肥厚的骨膜及穿通骨质的听神经纤维束。 ■ 另一端为螺旋韧带，内含多数血管。 ■ 前庭膜起于骨膜，止于螺旋韧带上方，由间皮、结缔组织和上皮组成。 ■ 膜性蜗管外壁为螺旋韧带，韧带下部向内凸起为螺旋凸，向内侧的尖锐突起为螺旋嵴，与膜性螺旋板相连，凸与嵴间的沟为外螺旋沟。 ■ 膜性蜗管下壁示骨性螺旋板骨膜肥厚形成螺旋缘，它突入膜性蜗管中，分别形成前庭唇和鼓室唇，二唇间有内螺旋沟。 ■ 鼓室唇的外方为膜性螺旋板的固有膜，它止于螺旋韧带嵴，此处有听弦（深红色）呈放射状进入螺旋韧带中，在近骨性螺旋板处示多处穿孔带，内有听神经穿过。 ■ 螺旋器位于外内螺旋沟之间，固有膜之上，由各种细胞构成，示螺旋器的内隧道由内外柱细胞围成。 ■ 内柱细胞（浅兰色）上端长方形头板与外柱细胞（深绿色）的凸形头端相嵌合，内柱细胞内侧有内指细胞（浅绿色）。 ■ 内指细胞内侧有边缘细胞（黄色），它内方变低为内螺旋沟上皮细胞，在内柱及边缘细胞之间内指细胞之上，有呈长颈瓶形的内毛细胞（白色），上端表面有纤毛。 ■ 外柱细胞（白色）外侧有外指细胞，外毛细胞位于其上，再向外为外螺旋沟上皮细胞。 ■ 盖膜（黄褐色）由细纤维和胶样基质所成。 ■ 前庭唇上有多数齿间细胞（兰色），它下部埋于螺旋缘结缔组织中，细胞上面合在一起形成盖膜。 ■ 耳蜗神经的树突和轴突穿过骨性螺旋板，再经穿孔带进入边缘和内指细胞间，一部终于内毛细胞上，大部纤维横越内隧道分布于外毛细胞上。 ■ 尺寸：放大350倍，47.5×18×32.5cm ■ 材质：玻璃钢材料

世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成极大不便，所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。 本成果团队研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底，无需胶带粘贴，可直接贴敷在人体喉咙，极大地提高了佩戴舒适感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破，实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换，第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来，实现了声音输入到输出的闭环，并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着，通过与单片机的结合，该器件可以将人体喉部的不同动作“翻译”成不同的声音，实现了动作发声系统。通过连接解码器，该器件还可以播放任意音乐。最后，第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上，首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成，有望实现像“创可贴”一样贴附在人体喉部并帮助失语者“开口说话”。

北京大学物理学院宽禁带半导体研究中心沈波和杨学林课题组与俞大鹏、刘开辉课题组合作，成功实现了Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长，相关工作于2019年7月23日在Advanced Functional Materials上在线刊登 [doi.org/10.1002/adfm.201905056]。 GaN基宽禁带半导体具有带隙大、击穿电场高、饱和电子漂移速度大等优异，能够满足现代电子技术对高温、高频、高功率等性能的要求，对国家的高技术发展和国防建设具有重要意义。由于缺乏天然的GaN单晶衬底，GaN基半导体材料和器件主要在异质衬底上外延生长。因具有大尺寸、低成本及易于集成等优点，Si衬底上外延GaN成为近年来学术界和产业界高度关注的热点领域。 目前用于GaN外延生长的Si衬底主要是Si(111)衬底，其表面原子结构为三重排列，可为六方结构的GaN外延提供六重对称表面。然而，Si(100)衬底是Si集成电路技术的主流衬底，获得Si(100)衬底上GaN外延薄膜对于实现GaN器件和Si器件的集成至关重要。但Si(100)表面原子为四重对称，外延生长时无法有效匹配；同时Si(100)表面存在二聚重构体，导致GaN面内同时存在两种不同取向的晶畴。迄今国际上还未能实现标准Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长。图 Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长 沈波和杨学林课题组创造性地使用单晶石墨烯作为缓冲层，在Si(100)衬底上实现了单晶GaN薄膜的外延生长，并系统研究了石墨烯上GaN外延的成核机理和外延机制。该突破不仅为GaN器件与Si器件的集成奠定了科学基础，而且对当前国际上关注的非晶衬底上氮化物半导体外延生长和GaN基柔性器件研制具有重要的指导价值。

项目成果/简介:世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助

本发明公开了一种石墨电极气体开关的充气配比控制装置、充 气装置及方法；充气配比控制装置包括第一可控压力阀、第二可控压 力阀、第三可控压力阀、第四可控压力阀、第一气压传感器、第二气 压传感器、第一机电控制器、第二机电控制器、控制终端，第一缓冲 气室、第二缓冲气室和混合气室。按照一定的惰性气体设置方案，通 过一定充气配比方法，控制终端控制机电传感器，使可控压力阀动作， 通过气压传感器监控压力值，使缓冲气室中的充入的气体达到设定的 气压值，最终在混合气室中得到所需的完成配比的混合气体，并完成 对气体开关的

01. 成果简介 世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成极大不便，所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。 本成果团队研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底，无需胶带粘贴，可直接贴敷在人体喉咙，极大地提高了佩戴舒适感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破，实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换，第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来，实现了声音输入到输出的闭环，并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着，通过与单片机的结合，该器件可以将人体喉部的不同动作“翻译”成不同的声音，实现了动作发声系统。通过连接解码器，该器件还可以播放任意音乐。最后，第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上，首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成，有望实现像“创可贴”一样贴附在人体喉部并帮助失语者“开口说话”。图1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系统02. 应用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收声和发声于一体，可直接贴附于失语者喉部，并将喉部的不同动作转化为对应声音，有望帮助失语者正常与他人“交谈”。在未来，该器件将与声纹识别、机器学习等技术结合，在语音识别、家庭医疗等领域具有广阔前景。03. 知识产权 已获得国家发明专利授权2项。04. 团队介绍 本成果项目团队负责人为任天令教授，清华大学信息科学技术学院副院长，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者，清华大学环境与健康传感技术研究中心副主任。担任IEEE电子器件学会副主席（中国大陆首次）、国际微电子领域顶级学术会议IEDM执委（中国大陆首次）、IEEE电子器件学会教育委员会主席（中国大陆首次）、中国微米纳米技术学会理事等。近年来，承担国家自然科学重点基金、国家重大科技专项、国家公益性行业科研专项、国家重大仪器专项、国家863计划、国家973计划等多项国家重要科技项目，做出一系列具有重要国际影响的创新学术成果。主要研究方向为智能微纳电子器件、芯片与系统，包括：智能传感器与智能集成系统，二维纳电子器件与芯片，柔性、可穿戴器件与系统，智能信息器件与系统技术等。在国内外重要学术期刊和会议发表重要SCI期刊论文400余篇，国际微电子领域顶级学术会议IEDM论文11篇；获国内外发明专利70余项，入选2018年爱思唯尔（Elsevier）“中国高被引学者”（微电子领域唯一入选者）。获2018年电子学会自然科学一等奖，“石墨烯智能人工喉”荣获科技导报评选的2017“中国十大重大技术进展”，“人工智能微纳电子器件”荣获2017“清华大学十大重大学术成果”，石墨烯“人工喉”在2018年全国科技活动周被评为“最受公众喜爱项目”，还入选2018年中国国际智能产业博览会十大“黑科技”创新产品（从1082项创新产品中脱颖而出）。团队成员有副教授、助理教授、助理研究员等7人。05. 合作方式 技术许可。06. 联系方式 邮箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn