我国是世界上生产和使用泵最多的国家，泵在国民经济中占有重要的地位，其所消耗的大量能源不容忽视，因此也吸引了人们对泵性能的倍加关注。据统计，泵耗电量占全国总用电量的20%，耗油量占全国总用油量的5%。然而我国泵的效率平均仅为75%，比国外低10%左右，部分泵的实际运行效率更低，仅为30%——40%，比发达国家低15%——20%。若对泵系统进行改造，节电率可提高20%——30%，一年可节电300——400亿千瓦时，约为三峡工程年发电量的一半，效益十分巨大。 虽然石化行业的技术和管理水平总体上较其它大多数行业的水平高，但由于生产能力、工况条件等的改变，有部分泵仍然处于低效运行状态，具有较大的节能增效改造空间。例如，扬子石化公司有泵4300多台，其中约有150台运行效率较低。按每台泵平均功率200kW、改造后节电率提高6%、年运行8000小时计算，每年可节电1440万度，可节省电费748.8万元。此外应用本项目研究成果，可大大提高泵系统运行的安全可靠性，减少或避免非计划停车。如能避免一次停车损失，经济效益便有几百万元。中国石油化工集团公司下属的相当规模的大型石油化工、化工、炼油企业有几十家，仅就这些企业采用本项目研究成果，就可创造经济效益2——3亿元。 大量现役泵效率低，能源浪费严重，而全面更换又并不符合实际。因此，对现役泵系统的运行经济性进行评价，研究开发节能增效技术，扩大其高效运行范围、改善运行的稳定性和可靠性，这对节约能源、提高企业的经济效益和社会效益具有十分重要的意义。 本项目的独到之处是既有泵系统经济运行评价、节能增效技术和计算机应用软件的开发，又有基于计算流体动力学的泵性能预测理论、性能曲线的分区方法和高效叶轮现代设计技术的研究，架起学术研究和工程应用之间的桥梁。这是泵节能增效技术领域内的首创性工作。具体创新之处包括: (1)基于计算流体动力学的泵非定常性能预测方法。 (2)泵定常性能曲线的分区方法和非设计工况下扩大泵高效运行范围的措施。 (3)基于泵内部流动分析的汽蚀性能预测方法与汽蚀防治技术。 (4)基于动态虚拟技术的高效叶轮全三维正-反-正设计方法。 (5)“泵系统的经济运行评价与节能增效技术支持系统”应用软件开发。

高支模是工程结构施工中危险性较大的分部分项工程之一，尽管出台了多项管理文件，高支模垮塌事故仍时有发生（2019年发生了5起），造成人员伤亡，因此，研发高支模的施工安全监测设备及系统极为重要，一方面可以对整个施工过程的安全状态予以把控，另一方面可以通过多个工程的监测为模板支撑体系规范编制提供数据支撑。研究团队于2019年3月研发了高支模施工安全监测设备及在线釆集与分析系统，已在多个工程项目中进行试验测试。

蒸发操作是化工过程工业中普遍的分离过程，广泛地应用于化工、石油、医药、食品及环保等领域，至今已有上百年的发展历史。蒸发操作是大量耗热的过程，同时产生大量的二次蒸汽。因此自上世纪70年代能源危机以来，节能是蒸发操作应予考虑的重要问题。 在多效蒸发系统中，只需在第一效从外界输入生蒸汽，在后继序列中前面一效蒸发塔顶产生的二次蒸汽，直接用作后继一效蒸发器的加热蒸汽，后继蒸发塔无需再引入生蒸汽，最后一效塔顶蒸汽可以用做低压力等级热源。其最大的优点是多次利用二次蒸汽的汽化和冷凝，可以显著减少生蒸汽消耗量，从而提高了蒸发装置的经济性，因此，研究多效蒸发系统，使其既能达到降低能耗的目的，又能节省投资和操作费用，是一项具有重要意义的工作。 多效蒸发系统作为一个重要的单元操作，虽然应用十分广泛，但却存在着适用对象盲目、缺少用于工艺设计的实验数据、工艺设计与优化过程缺失、基本上不考虑蒸发废物处理、多效蒸发技术普遍缺少控制过程、能耗过高等诸多问题。 华东理工大学开发的多效蒸发系统的设计与节能优化技术针对每一个不同的蒸发对象，以实验室数据为基础，设计基于特定蒸发对象的多效蒸发系统，给出经优化后的基础设计数据与操作条件数据；进行多效蒸发系统材料实验，给出最佳材料配备方案；确定多效蒸发系统主要设备型式与尺寸；设计多效蒸发节能降耗整体解决方案，提供多效蒸发节能降耗操作控制系统；现场安装与调试多效蒸发节能降耗操作控制系统。

该项目为2015年四川省科技进步一等奖获奖项目，围绕自然灾害监控预警、生态环境监测的国家重大需求，提出了基于北斗系统实时监测的系列关键技术，并研发了相关应用系统及产品。总体技术达到国际先进，部分技术国际领先。成果已获授权专利27项，发表论文30篇。并已在四川、西藏、云南、广东等八省区的五十余家单位推广应用。

主要应用领域：国防以及电力部门 特点： ？ 体积小 ？ 抗电磁干扰 （一）ns级电磁脉冲场测量系统 主要技术指标：能够对上升时间、半宽均为ns量级的电磁脉冲（如核电磁脉冲）进行时域波形测量；线性测量范围从100 V/m到超过100 kV/m，带宽范围从100 kHz到1 GHz。 （二）μs级电磁脉冲场测量系统 主要技术指标：能够对上升时间、半宽均为μs量级的电磁脉冲（如雷电电磁脉冲）进行时域波形测量；线性测量范围从100 kV/m到1000 kV/m。 （三）连续波电场测量系统 主要要技术指标：带宽范围从100 kHz到18 GHz，灵敏度达20 mV/m。

近几年，硅基集成电路的速度遭遇瓶颈、停滞不前，解决的办法之一是引入光子学器件，部分取代电子学集成电路中的信号处理和互联器件，这就要求光子学器件具有像电子学集成那样的小尺度和三维集成能力，同时具有和电子学集成兼容的制备工艺。这些要求使得光电混合集成面临巨大的挑战，是一个世界性的难题。 光学所张家森教授团队与信息科学学院彭练矛教授团队合作，提出了基于表面等离激元和碳纳米管的三维光电混合集成系统，该系统与现有的COMS制备工艺兼容，可以实现光子学和电子学的三维集成和互联，为解决集成电路的速度瓶颈提供了一种方法。他们演示了几种集成回路，包括在片光操控回路、波长和偏振复用回路和具有COMS信号处理电路的集成模块。Fig. 1. Integration of plasmonic-enhanced detector with carbon nanotube (CNT) complementary metal oxide semiconductor (CMOS) signal processing circuits. a, Schematic of the 3D integrated circuits, consisting of bottom-layer passive WFSAs and metal connection lines, in-between HfO2 dielectrics and Au cross-layer connection lines, and top-layer plasmonic receiver and CNT CMOS signal processing circuits. b, Output characteristics of the plasmonic-enhanced barrier-free-bipolar diode (BFBD) and the normal BFBD under the illumination at "λ" =1200 nm. c, Electric field pattern of the La=320-nm SA. d-e, Transfer (d) and output (e) characteristics of the CMOS. f, VTC curves of the CMOS (blue line) and the 3D integrated circuits (red line). Inset is the corresponding equivalent circuit diagram of the 3D integrated circuits. g-i, Statistical figures of merit of the deep-subwavelength modules, including photocurrent (g) and photovoltage (h) of the BFBD as well as on-state current of the CMOS (i). 这种三维集成系统的优点包括：1. 使用低温COMS兼容制备工艺，可以在单片集成回路中集成光子学模块、电子学信号处理系统和存储系统；2. 利用具有原子厚度的碳纳米管材料以及金属工艺，使得光子学集成和电子学集成在材料上兼容；3. 基于表面等离激元使得光子学器件尺度可以和电子学器件尺度相近，便于集成；4. 碳纳米管的工作波段可以覆盖整个通讯波段，这是硅材料无法做到的；5. 光电探测器工作于光伏模式，可以减小能耗。该工作是首次利用原子厚度材料实现三维光电混合集成，可以实现更小的尺寸、更快的速度和更多的功能，同时，有可能解决电子学集成回路在速度上的瓶颈。 上述实验结果近期发表于最新一期《自然 电子学》杂志。 相关文献：Yang Liu, Jiasen Zhang, and Lian-Mao Peng, Three-dimensional integration of plasmonics and electronics. Nature Electronics 1, 644-651 (2018).Yang Liu, Jiasen Zhang, Huaping Liu, Sheng Wang, and Lian-Mao Peng, Electrically-driven monolithic subwavelength plasmonic interconnect circuits. Science Advances 3, e1701456 (2017).

成果描述：针对微钻在使用过程中失效的主要形式和原因，纳米粉在烧结成微钻硬质合金的过程中，出现WC晶粒异常长大，带来性能的明显降低这个问题，研究了添加特种晶粒长大抑制剂的作用和烧结过程优化研究。现已能批量生产Ф3.75标准微钻生产用纳米晶硬质合金棒材，该棒材强度高、硬度高、寿命长、加工性能好、实物质量水平已达同类产品（三菱、东芝、SANDVICK）的先进水平。市场前景分析：硬质合金生产厂家生产纳米硬质合金制品，特别是为国内需求量巨大的高密度印制电路板钻孔用微钻的硬质合金棒材的生产。 2005年消耗量超过1000万只的PCB企业有16家，超过500万只的企业近40家。国内PCB行业2005年消耗微钻总量在4亿只以上，采购资金超过40亿元，微钻使用寿命短和钻机换刀频繁已成为制约整个PCB业提升利润空间和产出效率的瓶颈。市场迫切需要钻孔质量好、使用寿命高、价格适中的PCB微钻产品。目前国内PCB微钻生产用硬质合金棒材每年需求量约200万公斤，一半以上需要进口，需求量巨大。与同类成果相比的优势分析：横断面弯曲强度 /MPa≥3500 硬度/HRA≥92.5 WC晶粒度/μｍ﹤400nm 金相组织为A02B00C00 密度 /g/cm3≥14.4 国内领先。

该项目是精神病学与精神卫生学临床、软件工程和数据工程交叉方向，探讨临床研究业务过程与数据一体化集成平台的建设与实施，优化临床研究数据采集、存储、交换、可视化和分析决策，为临床研究提供更科学更高效的支撑方法与手段。

利用大规模集成硅基纳米光量子芯片技术，实现对高维度光量子纠缠体系的高精度和普适化量子调控和量子测量。 （图一）基于硅纳米光波导的大规模集成光量子芯片(可实现对高维量子纠缠体系的高精度、可编程、且任意通用量子操控和量子测量)       集成光学量子芯片技术，基于量子力学基本物理原理，使用半导体微纳加工工艺实现单片集成光波导量子器件（包括单光子源、量子操控和测量光路，以及单光子探测器等），可以实现对量子信息的载体单光子进行处理、计算、传输和存储等。集成光学量子芯片具有集成度高、稳定性高、性能好、体积小、制造成本低等诸多优点。因此，该技术被普遍认为是一种实现光量子信息应用的有效技术手段。      利用硅基纳米光波导技术实现的光量子芯片具有诸多独特优点，例如与传统微电子加工工艺兼容、可集成度高、非线性效用强、以及工作波长与光纤量子通信兼容等。然而，迄今为止光量子芯片的复杂度仅限于小规模的演示，如集成少数马赫-曾德干涉仪对光子态进行简单操控。因此，我们迫切需要扩大集成量子光路的复杂性和功能性，增强其量子信息处理技术的能力，从而推进量子信息技术的应用。       相干且精确地控制复杂量子器件和多维纠缠系统是量子信息科学和技术领域的一项难点。相对于目前普遍采用的二维体系量子技术，高维体系量子技术具有信息容量大、计算效率高、以及抗噪声性强等诸多优点。最近，多维度量子纠缠系统已分别在光子、超导、离子和量子点等物理体系中实现。利用光子的不同自由度，如轨道角动量模式、时域和频域模式等，可以有效编码和处理多维光量子态。然而，实现高保真度、可编程、及任意通用的高维度量子态操控和量子测量，依然面临很多困难和挑战。       针对上述问题，英国布里斯托尔大学、北京大学、丹麦技术大学、德国马普研究所、西班牙光学研究所和波兰科学院的科研人员密切合作，并取得了突破性进展。研究团队提出并实现了一种新型的多路径加载高维量子态方式，即每个光子以量子叠加态的形式同时存在于多条光波导路径，从而实现了一个高达15×15的高维量子纠缠系统。通过可控地激发16个参量四波混频单光子源阵列，可以制备具有任意复系数的高维度量子纠缠态。通过单片集成通用型线性光路，可对高维量子纠缠态进行任意操控和任意测量。因此，该多路径高维量子方案具有任意通用性。与此同时，团队充分利用集成光路的高稳定性和高可控性，实现了高保真度的高维量子纠缠态，如4、8和12维度纠缠态的量子态层析结果分别为96、87% 和 81%保真度，远超其他方式制备的高维量子纠缠态性能。       更重要的是，团队通过硅基纳米光子集成技术，实现了目前集成度最复杂的光量子芯片（图一所示），单片集成550多个光量子元器件，包括16个全同的参量四波混频单光子源阵列、93个光学移相器、122个光束分束器、256个波导交叉结构以及64个光栅耦合器，从而达到对高维量子纠缠体系的高精度、可编程、且任意通用量子操控和量子测量。       研究进一步利用该高维光量子芯片技术，验证高维度量子纠缠系统的强量子纠缠关联特性，包括普适化贝尔不等式和EPR导引不等式等，证明量子物理和经典物理定律的重要区别。例如，对4维度量子纠缠态，实验观察得到了2.867±0.014的贝尔参数，不仅成功违背经典物理定律61.9个标准差，而且超过普通二维纠缠体系的最大可到达值的2.8个标准差。研究还首次实现高维量子系统的贝尔自检测和量子随机放大等新功能，例如，对3维度最大纠缠态和部分纠缠态的自检测保真度约为76%，对14维以下纠缠态均实现了量子随机放大功能。

北京大学“极端光学创新研究团队”发展了一种高精度的暗场光学成像定位技术(位置不确定度仅21 nm)，并结合电子束套刻工艺，实现了片上量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。这种微盘-银纳米线复合结构同时具有介质激光器与表面等离激元波导的优势，因此不仅具有介质激光器的低阈值与窄线宽特性，而且具有表面等离激元波导的深亚波长场束缚特性。基于这种灵活、可控的制备方法，他们实现了片上微盘激光器与表面等离激元波导间多种形式的精确可控集成，包括切向集成、径向集成以及复杂集成，并且对量子点无任何加工损伤；进一步，通过同时集成多个片上微盘激光器与多个银纳米线表面等离激元波导，他们获得了多模、单色单模以及双色单模的深亚波长(0.008λ2)相干输出光源。这些高性能的深亚波长相干输出光源可以容易地耦合并分配至其它深亚波长表面等离激元光子器件和回路中。因此，这种灵活、可控的精确集成方法在高集成密度的光子-表面等离激元复合光子回路中具有重要应用，并且这种方法可以拓展到其它材料和其它功能的微纳光子器件集成中，为未来光子芯片的实现提供了一种可行的解决方案。  该工作于2018年5月发表在Advanced Materials上(Advanced Materials 2018, 30, 1706546)，并以卷首插画(Frontispiece)的形式予以重点报道。文章的第一作者为北京大学物理学院博士研究生容科秀，陈建军研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心和极端光学协同创新中心等的支持。 图1. 片上胶体量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。