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刚性室温热电材料和离子液体调制的柔性热电材料方面研究
热电材料是一种可以将热能和电能进行直接转换的新能源材料，基于热电技术制备的热电发电或制冷器件具有无活动部件、无污染、无噪声等优点。传统的经典碲化铋基室温热电材料是目前唯一被商业化量产应用的热电材料，主要应用于固态制冷。虽然该材料含有的Te元素丰度极低，并且力学性能不佳，但是自上世纪60年代被发现以来，一直被工业界沿用至今，没有可替代的材料。随着物联
南方科技大学
2021-04-14
过共晶铝硅合金发动机缸套挤压铸造成形技术
1. 成果简介预制缸套然后铸造或装配是采用铝合金制造汽车发动机缸体的一种主要成形工艺。传统的缸套都是用铸铁制造，铸铁耐磨性好，但热导率较低，铝合金导热率是铸铁的 4 倍，采用铝合金制造缸套的优势是迅速将发动机燃烧产生的热量传递出去，避免机油焦化，从而显著提高发动机的升功率（功率密度）。过共晶 Al-Si 合金具有热膨胀系数小、耐磨性好、热导率高、高温性能好等特点，是制造发动机缸套的理想材料。图 1 挤压铸造件 图 2 机加工后零件 图 3 初生硅和共晶硅分布 采用常规铸造方法成形过共晶铝硅合金，疏松倾向大，强度和韧性低，而且显微组织中初生硅的尺寸难以控制。挤压铸造是液态金属在较高外加压力（百兆帕）作用下凝固成形的一种先进铸造工艺，铸件在低速下充型，高压下凝固，内部致密，组织细小，并能通过热处理强化。 清华大学成功开发了过共晶铝硅合金缸套挤压铸造成形技术，具有非常好的发展潜力和产业化应用前景。2 应用说明采用铝合金制造发动机缸套甚至全铝发动机缸体是国外主要汽车企业开发高性能发动机的重要技术之一。采用喷射沉积加挤压或锻造工艺已有相关产品，但由于工序多、流程长造成生产率低、成本高。清华大学开发的过共晶铝硅合金缸套挤压铸造成形技术具有短流程、近净成形、优质、高效、节能等优点，目前正在与汽车发动机制造企业合作，进行技术评价与应用。 申请国家发明专利 1 项。3 效益分析缸套作为汽车发动机生产中的一个重要配件，其用量大，产品和技术相对独立，原材料充足，设备投资小，适于中小企业给发动机厂配套，特别是适合于已经在给发动机厂配套铝合金活塞等部件的企业发展这一技术和产品，易于在现有客户渠道基础上丰富产品种类，同时较高的技术含量可以避免被简单模仿和恶性竞争。
清华大学
2021-04-13
硅基微机械悬臂梁耦合间接加热在线式毫米波相位检测器
本发明的硅基微机械悬臂梁耦合间接加热在线式毫米波相位检测器，实现结构包括悬臂梁耦合结构、功率合成／分配器和间接加热式微波功率传感器。悬臂梁耦合结构中，两个结构相同的悬臂梁在ＣＰＷ中央信号线上方，用于耦合部分待测信号，通过锚区与功率合成器相连，耦合信号的功率相等，两个悬臂梁之间ＣＰＷ传输线的电长度为λ／８。悬臂梁下方的ＣＰＷ中央信号线上覆盖了一层Ｓｉ３Ｎ４介电层，用于防止电学短路。参考信号通过功率分配器分成两路信号，分别与两路悬臂梁耦合的信号通过功率合成器合成，功率合成器的输出端连接到间接加热式微波功
东南大学
2021-04-14
过共晶铝硅合金发动机缸套挤压铸造成形技术
1. 成果简介预制缸套然后铸造或装配是采用铝合金制造汽车发动机缸体的一种主要成形工艺。传统的缸套都是用铸铁制造，铸铁耐磨性好，但热导率较低，铝合金导热率是铸铁的 4 倍，采用铝合金制造缸套的优势是迅速将发动机燃烧产生的热量传递出去，避免机油焦化，从而显著提高发动机的升功率（功率密度）。过共晶 Al-Si 合金具有热膨胀系数小、耐磨性好、热导率高、高温性能好等特点，是制造发动机缸套的理想材料。2 应用说明采用铝合金制造发动机缸套甚至全铝发动机缸体是国外主要汽车企业开发高性能发动机的重要技术之一。采用喷射沉积加挤压或锻造工艺已有相关产品，但由于工序多、流程长造成生产率低、成本高。清华大学开发的过共晶铝硅合金缸套挤压铸造成形技术具有短流程、近净成形、优质、高效、节能等优点，目前正在与汽车发动机制造企业合作，进行技术评价与应用。 申请国家发明专利 1 项。3 效益分析缸套作为汽车发动机生产中的一个重要配件，其用量大，产品和技术相对独立，原材料充足，设备投资小，适于中小企业给发动机厂配套，特别是适合于已经在给发动机厂配套铝合金活塞等部件的企业发展这一技术和产品，易于在现有客户渠道基础上丰富产品种类，同时较高的技术含量可以避免被简单模仿和恶性竞争。4 合作方式技术转让或合作开发。5 所属行业领域先进制造。
清华大学
2021-04-13
有机磷多面体低聚硅倍半氧烷(P-POSS)阻燃剂
本成果首次成功合成了有机磷多面体低聚硅倍半氧烷(P-POSS)阻燃剂。P-POSS以硅、磷为主要阻燃元素，以笼型无机Si-O结构为内核、含磷有机基团为外壳的独特结构，具有常温下为固体、聚合物材料加工温度下出现玻璃化转变的良好加工性能，同时具有热稳定性高和与聚合物相容性好的特点，指向一类新型高效阻燃剂分子的未来特征。前期研究结果表明，P-POSS在环氧树脂和聚碳酸酯中均表现出优异的阻燃性能，同时，使聚合物材料保持良好的综合性能，具有广阔的市场应用前景。
在阻燃环氧树脂应用中，低含量的P-POSS（硅、磷元素含量为0.1——0.5wt%）即可使阻燃环氧树脂的氧指数达到30%以上，获得UL-94 V0级别。而且P-POSS 阻燃的环氧树脂表现出独特的“吹熄”现象，即样条点燃后，点燃端明显有气流从炭层燃烧点喷射而出，将火焰吹离聚合物表面并迅速熄灭，正是这种“吹熄”现象实现P-POSS的高效阻燃环氧树脂。P-POSS不但能够提高环氧树脂阻燃性能和热稳定性，还能保持环氧树脂本身的透明性、机械性能和电性能。
在阻燃聚碳酸酯应用中，P-POSS不但能够保持POSS结构热稳定性高的特点，而且还可以有效回避原料磷系阻燃剂的增塑作用。常温下这种P-POSS的固体状态使其更容易储存和添加，而它们在PC加工温度范围内存在的玻璃化转变现象更是使其分散状态较一般固体阻燃剂有着显著的改善，甚至达到纳米级分散。P-POSS在2wt%的添加量下就可以使聚碳酸酯达到UL-94 V0级别，同时热变形温度保持在140℃。
北京理工大学
2023-05-09
硅基微机械悬臂梁耦合直接加热在线式毫米波相位检测器
本发明的硅基微机械悬臂梁耦合直接加热在线式毫米波相位检测器，实现结构包括悬臂梁耦合结构、功率合成／分配器和直接加热式微波功率传感器。悬臂梁耦合结构左右对称，两个悬臂梁在ＣＰＷ中央信号线上方，结构相同，用于耦合部分待测信号，通过锚区与功率合成器相连，两个悬臂梁之间ＣＰＷ传输线的电长度为λ／８。悬臂梁下方的ＣＰＷ中央信号线上覆盖了一层Ｓｉ３Ｎ４介电层，用于防止电学短路。参考信号通过功率分配器分成两路信号，分别与两路悬臂梁耦合的信号通过功率合成器合成，功率合成器的输出端连接到直接加热式微波功率传感器进行功
东南大学
2021-04-14
透明防伪材料—光变色薄膜
根据多层膜光学干涉的原理，当光线照射到薄膜，在进入各膜层时由于各膜层的光 学性质不一样使得有些光相干相长，有些光相干相消，随着观察者视角的变化薄膜呈现 不同的颜色。早在 1973 年加拿大国家研究院的 J.A.Dob-railski 等人就预见了变色薄 膜在防伪领域中的应用前景，并于 1987 年首次应用于 50 圆的货币上。稍后美国人也研 制出有金色变到绿色的全介质变色薄膜。再以后又有人与瑞士 SICPA 公司合作将变色薄 膜作为颜料掺入到油墨中，研制成光变色油墨。现在许多国家的护照、签证和货币上都 用上了光变色油墨。 光变色薄膜的光变色功能来自于多层膜的复合特性，光变色效果与组成该薄膜的各 膜层的材料性质、厚度以及膜层之间的组合有关。薄膜多采用金属膜与金属氧化物介质 组合，用物理方法（如热蒸发、电子束或离子镀、磁控溅射等）镀制薄膜。金属氧化物 介质膜用物理方法镀制质量控制比较困难，效率低，成本也比较高。同济大学课题组用 气凝胶或有机材料替代金属氧化物，材料性能稳定，可进行大面积快速涂膜，效率大大 提高，成本也很低。
同济大学
2021-04-11
变储能建筑材料
相变储能建筑材料是一种新型建筑节能功能材料，利用相变储能材料可以使传统能 源和可再生能源在时间和地点上进行流转，自动优化能源供应和需求之间的匹配，属于 智能能源概念，在建筑中应用这种材料可以显著提高建筑物的能源利用效率。其应用方 式主要有两种。 一为通过相变储能建筑材料提高建筑物对太阳能等可再生能源的利用率，降低建筑 物对传统能源的消耗。冬季，太阳能热丰富的时间为晴天和白天，而我们对太阳能热需 求的时间是晚上和阴天，二者之间存在明显的时间不匹配性。利用相变储能建筑材料蓄 存白天和晴好天气时的太阳能，在夜间或阴天将蓄存的太阳热释放出来，使得建筑物利 用太阳能的时间从白天和晴天延长到夜间和阴天，提高建筑物利用太阳能的量。 第二种方式为利用相变储能建筑材料开发电力峰谷差“绿色能源”。在盛夏或严寒时 节，空调或其它取暖设备往往集中使用，造成电力紧张，供不应求，而在其它时段又出 现电力过剩的现象，出现所谓的电力峰谷现象。为消除峰谷现象，电力公司将峰时电价 定为谷时电价的数倍，以鼓励电力用户多使用谷时电。在电力需求的波谷时段，可采用 相变储能复合材料蓄存由空调或制热设备产生的冷量和热量，用于电力波峰时段，降低 空调等设备在波峰时段的用电强度，可从用户侧的角度减小电力峰谷差，实现节电、节 能和节约资源的效果。 此外，相变储能建筑材料还可提高建筑物的热稳定性和热惰性，减缓建筑物室内的 温度波动，在提高室内热舒适度的同时，降低空调制冷或加热设施的启、停频率和运行 时间，并达到降低建筑能耗的目的。
同济大学
2021-04-11
锂离子电池电极材料
锂离子电池负极材料主要包括天然石墨、人造石墨、焦碳和碳纤维等。作为电极材 料的活性物质，对碳材料的要求有许多方面：如放电比容量、颗粒大小和比表面积、电 极极化性能、充放电稳定性等。目前国内外有许多研究单位在探索新的制备工艺来改善 电极性能。 采用常压干燥技术，成功地制备了碳气凝胶材料，通过控制制备条件，实现了碳气 凝胶材料微结构人为裁剪与控制。这些新型储能器件具有重量轻、体能密度高、无污染 等优点，是新一代绿色能源材料。多孔碳电极用于锂电池将优于枝晶锂电池，传统的电 极充电时枝晶会在阴极上成核，当枝晶越过电极跨度时将造成短路，从而限制了充电次 数。用多孔碳做电极时，锂离子嵌在石墨结构中，防止了锂金属的沉积和枝晶的形成， 而丰富的孔洞可提高电极与电池溶液的接触面积。碳气凝胶是由间苯二酚和甲醛在碱性 催化剂作用下，通过溶胶-凝胶和炭化工艺制备而成的。通过控制水和催化剂的用量， 可以控制其孔洞结构和密度，它的干燥过程也正由管来的超临界干燥向常压干燥发展， 以便降低气制备成本，改善其性能，使其得到更广泛的应用。碳气凝胶也可能成为电池 材料的理想选择。
同济大学
2021-04-11
新型稀土磁性蓄冷材料
磁性蓄冷材料是在90年代初被发现的。这些材料用于制冷机中后，使得商用制冷机的温度可达2K，效率有了突破性提高（以往这种制冷机中使用的蓄冷材料只有铅，但是因为铅的比热容在15K以下急剧下降，使得小型制冷机在10K温度以下制冷效率几乎为零，商用制冷机的最低制冷温度在8K左右）。使用磁性蓄冷材料的最大特点在于不需要重新建立一个制冷体系，只要将商品化的气体制冷机中的蓄冷材料换成磁性蓄冷材料。 Er-Ni系列磁性蓄冷材料的指标： 比热容峰值：5K~20K； 在10K以下的比热容峰值为0.35~0.81J/cm3.K； 4K到20K的比热容积分∫CdT是5.5J/cm3 新型稀土磁性蓄冷材料已经用于小型回热式低温气体制冷机产品中。这种制冷机的制冷温度在4.2K～20K，一般用于医用核磁共振成象仪、磁悬浮列车和超导发电机中冷却其大型超导磁铁、用于量子干涉仪（SQUID)、射频天文望远镜的传感器探头和军用红外探测器中以提高其灵敏度，并用于低温冷疑高真空泵中等等。使用了这种新型稀土磁性蓄冷材料替代传统蓄冷材料以后，可以使医用核磁共振成象仪等不用灌注液氦，每年仅每台医用核磁共振成象仪就可以节约16万人民币。
北京科技大学
2021-04-11