该技术通过分子设计和环境友好的水解反应，利用顶角-戴帽法和官能团剪裁等手段制备带有多种可反应性基团的中空笼型纳米材料。材料具有质轻、透气、超低介电常数、耐热、易加工、可溶解性、生物相容性等特性，体现了不同于传统纳米材料的优点，与聚合物有非常好的相容性和分散性。这类有机－无机杂化材料实现了将有机材料的耐热性能和高强度与有机高分子材料的加工工艺简单完美结合的目的。 笼型倍半硅氧烷与高分子聚合物的相容性良好，基本可以达到分子级均匀分散，这是普通无机填料无法达到的，得益于笼型倍半硅氧烷分子具有有机部分，既使在惰性基团取代笼型倍半硅氧烷中也可以与有机基体实现良好的相容行为。同时，材料的耐热性能指标（如玻璃化转变温度，5%质量损失热降解温度）均有大幅度提高，这是因为笼型倍半硅氧烷的Si－O骨架部分提供了优异的抵抗热冲击性能，此外，还可以利用多官能化笼型倍半硅氧烷进行交联反应实现三维交联结构，以进一步提高耐温性能。另外，笼型倍半硅氧烷可以作为各种催化剂和其他功能性材料的载体，在拓宽这些功能材料使用温度的同时提高其某些性能，如提高电致发光材料的发光效率和发光纯度，提高催化剂的催化效率和选择性。 可以预见，随着各个交叉学科领域的不断扩展，笼型倍半硅氧烷作为典型的有机-无机杂化材料的优异性能将会引起人们越来越浓厚的研究兴趣。 粒子尺寸：1.5～3nm；溶解性：根据官能团不同，可溶解于有机溶剂或水；颜色：白色；耐热性：热分解温度在250℃以上。可用于耐高温材料、航空航天材料、复合材料、超低介电材料、塑料及纤维改性、功能高分子材料、特种涂料、生物材料等制备。在高附加值材料领域，应用前景广阔。项目投资300～400万。

感官控制的人机交互(human-machine interface, HMI)可以在人和外界 设备之间建立新的自然交流途径，有利于提高人们的生活品质，例如，有意识 地眨一下眼睛，即可开/关电灯。传统的采用眼为微弱的体表生物电信号，却 忽略了眨眼引起的太阳穴附近皮肤的微小运动。本项目采用摩擦纳米发电技术 (triboelectric nanogenerator, TENG ),设计一种微运动 / 位移传感器 (mechnosensationalENG, msTENG),对于该微小运动的探测有极高的灵敏度 (数百倍于同步眼电信号)，并且相对于传统的眼电探测电极具有更好的耐久 性和稳定性。通过与眼部巧妙的附着方式，获取高灵敏度和持久稳定的眨眼 信号采集，并将此眼部微动传感器用于人机交互，构建了眼动控制家用电器 和眼动虚拟打字界面等人机交互系统。这一研究的开展，给感官控制人机交 互领域注入了新的设计理念，使得通过眨眼来控制外部设备有希望从实验室走 向我们的日常生活。 关键技术： (1)  基于摩擦纳米发电技术的眼部微动传感器设计(包括工作模式的选择, 摩擦材料、电极材料的选择及加工等)以及器件制作工艺水平，都将直接影响 传感器的灵敏度、稳定性、美观舒适性，这在整个系统中是最为关键的技术。 (2)  眼部微动传感器在眼部周围附着方式的设计，需要保证器件的灵敏度、 信号的稳定性和操作的方便性，并考虑使用上的舒适美观。这是这项技术能否进 入人们实际生产生活的重要因素之一。 (3)  基于眼部微动传感器的人机交互界面的开发，要求功能适用、界面友 好、操作简易、性能稳定，便于正常人群和闭锁综合征LLock-in，)患者等特 殊人群的使用，这是这项技术具有重要应用前景的关键技术之一。创新点： (1)     首次将基于摩擦电和静电感应耦合的自驱动高灵敏传感器作为替 代传统生物电传感器应用于感官控制的人机交互系统，为人工智能领域注入了 新的传感器设计理念。 (2)     将基于摩擦电和静电感应耦合的自驱动眼部微动传感器巧妙地固 定在眼镜架上，并做到位置可微调，对比传统的眼电传感器将多电极贴在眼部 附近，不仅美观舒适、成本低廉和操作简单，而且采集的信号灵敏度高，信号 输出稳定可靠。 (3)     摩擦电和静电感应耦合的传感技术，采用的单电极信号采集，直 接采集微运动引起的电信号，从信号采集源头上突破了传统的生物电信号采集 弊端(采集多电极间势差变化信号)，可提高传感器的灵敏度数百倍。因此，避 免了传统眼电系统中精准识别算法的开发和严格操作技术的培训等。市场及经济效益分析： 基于摩擦纳米发电技术的微动传感器制作成本低廉，因其高灵敏度和 可靠性带来的后端设备简化，以及其操作的简易性和侃戴的美观舒适性，都 将促成该项研究成果走出实验室服务于广大群众，特别是渴望与外界因此具有非常大的市场价值。恢复交流的特殊疾病患者们，而这一群体在中国高达20 万人并有逐年上升的趋势。

纳米颗粒材料是最早研究开发和获得应用的纳米材料产品之一，然而一种纳米颗粒能否产业化，关键之一仍在于这一产品是否具有明确且具有一定数量的市场需求。不同于其它纳米颗粒材料产品，气相法制备的纳米二氧化钛颗粒材料具有明确的市场需求。世界范围内纳米二氧化钛的需求已超过2万吨，产值达到5亿美元以上。国内目前纳米二氧化钛的市场已有相当量的需求，估计在1000吨/年以上，主要从国外进口，进口价超过3万美元/吨。随汽车工业、化妆品等行业的发展，最近10年纳米二氧化钛的需求将保持高的增长率。纳米二氧化钛产业化的实施，对于促进汽车工业、化妆品等行业的发展具有重要意义。 本项目开发了多重射流燃烧反应器，利用预混火焰燃烧和扩散火焰燃烧制备了粒度和晶型可控的纳米二氧化钛颗粒，该产品在紫外光和可见光区域都具有很高的光催化活性，在可见光辐照下对染料RhB的脱色率明显优于商用P25 TiO2。 利用气相扩散火焰燃烧制备了锌和铁掺杂的纳米二氧化钛颗粒，发现Zn主要富集在二氧化钛纳米晶表面，铁掺杂导致二氧化钛晶粒尺寸变小，Zn和Fe掺杂显著提高了纳米二氧化钛的光催化活性。 设计开发了可供工业化应用的多重射流燃烧反应器等核心设备,建成了百吨/年规模的纳米二氧化钛颗粒的中试装置，形成了氢氧焰燃烧合成过程中颗粒形态结构可控的工业制备集成技术。 研究了纳米二氧化钛颗粒在空气净化中的应用性能，发现气相燃烧合成的纳米二氧化钛颗粒具有良好的光催化活性。通过酯化-缩聚及共混方法制备了纳米二氧化钛复合涤纶聚酯，显著提高了涤纶聚脂的紫外线屏蔽功能。

1 成果简介GaN 基的发光二极管（ LED）作为一种新型高效的固体能源，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的第三代照明工具。外延 GaN 使用最广泛的衬底是蓝宝石，与普通的平整蓝宝石衬底相比，经生长或刻蚀的方式制作出的具有周期性凸凹起伏结构的图案化蓝宝石衬底，可以减少外延生长 GaN 的位错密度，改善晶体质量，提升 LED 内量子效率。同时图案化的蓝宝石衬底有效解决了由于 GaN 材料折射率大引起的全反射问题，增加了光提取效率。研究表明，微米级图案化蓝宝石衬底可以大幅度提高 LED 的芯片亮度，而使用纳米级的图案化蓝宝石衬底亮度将更高。目前虽然可以制造出微米级图案化蓝宝石衬底，但是需要进行黄光光刻工艺，存在成本高且产率低等问题；如果要形成纳米级周期性结构，所采用的次微米图形加工工艺昂贵， 500nm 以下的图形成本更高。我们以化学自组装工艺代替传统半导体光刻工艺，发展出一种低成本的纳米级图案化蓝宝石衬底加工技术，以提供 LED 企业急需的面向高端产品（高亮度、大功率照明用 LED）的蓝宝石衬底。2 应用说明本技术以胶体纳米球作为构筑基元，利用化学自组装方法制备大面积（可达 4 英寸）胶体晶体单层——一种纳米级有序排列形成的周期性结构（图 1），再通过干法刻蚀或者湿法腐蚀的方法将该周期性结构转移到蓝宝石衬底上，从而得到纳米级图案化蓝宝石衬底（图2）。 整个方法建立在化学自组装技术基础上，摈弃了传统半导体光刻工艺，快速、重复性好，大大降低了纳米级图案化蓝宝石衬底的制备成本，从而为外延生长高亮度、大功率照明用 GaN 材料提供更高质量、更低成本的蓝宝石衬底。  图 1 化学自组装方法在 2 英寸蓝宝石衬底上制备的胶体晶体单层及其微细结构。  图 2 纳米级图案化蓝宝石衬底， 左图为蒙古包状图形衬底， 右图为凹坑状图形衬底。3 效益分析目前我国照明行业产值已达 800 多亿元，市场对高端 LED 产品的需求越来越旺盛。为了提高 LED 的发光效率，除采用优化的外延结构外，使用图案化蓝宝石衬底是广泛采用的方法之一。目前高光效图案化蓝宝石衬底的市场年需求量为 1000 多万片，并且随着我国“ 十城万盏” 计划的推进，每年的需求量将有一个很大的递增。当前的图案化蓝宝石衬底无论在国内市场还是国际市场都是供不应求，而在中国国内还未有相应的技术和方法，外延所需的图案化衬底主要从美国、韩国和台湾进口。因此，面对市场对高端 LED 产品的需求，纳米级图案化衬底的市场规模巨大，前景非常好。本项目携手蓝宝石衬底企业或 LED 企业，瞄准 LED 高端市场的需求，生产目前 LED 企业急需的纳米级图案化蓝宝石衬底，力争成为国内首家纳米级图案化蓝宝石衬底专业制造商。4 合作方式技术转让或合作开发，商谈。5 所属行业领域能源环境。

传统制备聚合物/层状无机物纳米复合材料的方法如插层复合法工艺复杂，需要加入增容剂或对层状无机物进行有机化处理，此外单体插层聚合涉及复杂的化学反应，而熔体插层则要求聚合物的熔体粘度低。针对传统插层复合法存在的问题，本项目将固相力化学方法引入聚合物/层状无机物纳米复合材料领域，利用磨盘形力化学反应器独特的三维剪结构所提供的强大挤压剪切力场和粉碎、混合、分散及固相力化学反应功能，在磨盘碾磨过程中同时实现层状无机物的粉碎、片层滑移和剥离，聚合物的粉碎和嵌入，聚合物与无机填料的固相分散和混合，得到聚合物/层状无机物复合粉体，再经进一步加工成型，可制备用途广泛的聚合物/层状无机物纳米复合材料，如具有良好力学性能的结构材料和具有导电、导热、电磁屏蔽、阻隔或隔音降噪的功能材料等。 主要技术指标： 可制备具有良好力学性能的结构材料及具有导电、导热、电磁屏蔽、阻隔或隔音降噪的功能材料等; 所制备的PP导电导热纳米复合材料的电导率可达5.2×10-4 S×cm-1，导热率可达0.69 W×m-1×k-1; HDPE导电导热纳米复合材料的电导率可达10-3 S×cm-1, 导热系数可达2.2 W×m-1×k-1 建设投产条件（投入资金情况、需要的厂房、使用配套设施状况等）： 需要带分级装置的磨盘形力化学反应器、双螺杆挤出机及注射/热压成型机。

本发明公开了一种用于测量试件壁厚的电磁超声传感器及其测量方法，该传感器包括：上壳体；与上壳体相互对接组合且其底部具有二级阶梯孔的下壳体；设置在下壳体底部最深的阶梯孔内的激励平面线圈；设置在下壳体底部次深的阶梯孔内并与所述激励平面线圈同轴层叠的接收平面线圈；依次设置在接收平面线圈上的屏蔽层和磁铁件；以及安装在上壳体上通过绝缘导线分别与两个平面线圈相连、用于连接测厚仪相连以便执行对试件壁厚的测量的接头。通过上述设计的双线圈及其他元件的布置，使得两个平面线圈在空间上不再相互干涉，使得传感器具有高激励效率、高接收灵敏度和高信噪比，同时降低测量盲区。

用于轴类零件尺寸测量的传动测量装置，本实用新型属于轴类零件检测设备，解决现有基于机器视觉的尺寸测量设备使用不方便、精度不高的问题。本实用新型包括钣金外壳及其内的水平基座、支架、视觉系统、步进电机、滚珠丝杠、定位夹具和拖链，支架固定于水平基座上，视觉系统固定于支架上，滚珠丝杠位于支架的两条立柱之间，滑台与滚珠丝杠的滑块固连，定位夹具的组成部分分别固定于滑台和滚珠丝杠端部。定位夹具完成对轴的定位和夹紧，轴类零件在视觉系统下方做直线运动，只用一个工业相机即可测量较长的轴类零件，具有高效、稳定、高精度的特点

北京大学物理学院“科技部极端光学创新研究团队”肖云峰研究员和龚旗煌院士领导的课题组利用超高品质因子回音壁模式光学微腔，极大地增强了表面对称性破缺诱导的非线性光学效应，得到的二次谐波转换效率提升了14个数量级。相关研究成果在线发表在《自然•光子学》(Nature Photonics)上，文章题为“Symmetry-breaking-induced nonlinear optics at a microcavity surface”。左图：表面二次谐波效应示意图；右图：光学微腔增强表面非线性效应。 二阶非线性光学效应是现代光学研究与应用中最基本、最重要的非线性光学过程之一，被广泛地用于实现频率转换、光学调制和量子光源等。由于结构反演对称性的限制，常用的硅基光子学材料往往不具备二阶非线性电偶极响应。借助材料的表面或界面，这种反演对称性可以被打破，进而诱导出二阶非线性光学响应。然而，传统的表/界面非线性光学研究存在两个重要挑战：一是非线性转换效率极低，即使在高强度的脉冲光激发下也仅能产生极少量的二阶非线性光子；二是体相电四极响应严重地干扰表面对称性破缺诱导的非线性信号分析。 该项工作中，北京大学课题组利用超高品质因子回音壁光学微腔极大增强光与物质相互作用的优势，在二氧化硅微球腔中获得了高亮度的二次谐波和二次和频信号。为了充分发挥微腔“双增强”效应，研究人员发展了一种动态相位匹配方法，利用光学微腔中热效应和光学克尔效应的相位调制，高效地实现了基波和谐波信号同时与微腔模式共振。实验上获得的二次谐波转换效率达0.049% W-1，相比传统表面非线性光学，该效率增强了14个数量级。左图：实验获得的激发光和二次谐波光谱图；右图：动态相位匹配过程二次谐波功率变化。 研究人员进一步通过对基波偏振和二次谐波模式场分布的测量分析，成功提取得到只有表面对称性破缺诱导的非线性信号，排除了体相电四极响应的干扰。这种表面对称性破缺诱导的非线性信号有望作为一种超高灵敏度的无标记“探针”，用来检测和研究材料表面分子的结构、排布、吸收等物理与化学性质，为表面科学研究与应用提供了一个全新的物理平台；同时，该项研究发展的动态相位匹配机制具有普适性，可进一步推广到不同材料、不同形状的光学谐振腔中，有望在非线性集成光子学中发挥重要作用。 研究论文的共同第一作者是张雪悦和曹启韬同学，现分别在美国加州理工学院应用物理系和北京大学物理学院攻读博士学位，通讯作者为肖云峰研究员。论文合作者包括新加坡国立大学仇成伟教授和王卓博士、清华大学刘玉玺教授、圣路易斯华盛顿大学杨兰教授等。 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。

西北工业大学物理科学与技术学院赵建林教授研究团队在全光纤光波长转换方面取得重要进展。提出了一种二维材料辅助的全光纤波长转换方案，利用该方案制备的波长转换器，仅需百微瓦量级光功率（远小于一支普通激光笔的输出光功率）即可将近红外光稳定地转换为可见光。该技术在全光纤中实现光波长的高效转换，兼容现有成熟的光纤通信和传感系统，也为其他高性能全光纤非线性器件的实现开辟了新的途径。利用全光纤的二阶非线性效应不仅可以拓展光纤激光器的工作波段，还有望实现全光纤的线性电光调制器、缠绕光子对等，可极大拓展业已成熟的光纤通信、传感技术在信息处理与感知领域的应用范围。然而，石英光纤的中心反演对称性阻碍了其二阶非线性效应的产生和利用。目前，基于二阶非线性效应实现光波长转换，需要对光纤进行特殊掺杂、极化等复杂工艺处理，以及高功率脉冲激光泵浦等苛刻条件，因此如何降低光纤中波长转换的实现条件，成为困扰科学家们的一个难题。针对此问题，研究团队创新性地提出一种层状二维材料硒化镓辅助的全光纤波长转换器，利用微光纤导波模式的强烈倏逝波与硒化镓的相互作用，利用百微瓦级连续光即可实现倍频、和频等非线性参量转换过程，进而将近红外光稳定地转换为可见光。相关研究成果以“High-efficiency second-order nonlinear processes in an optical microfibre assisted by few-layer GaSe”为题，已在国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》发表。论文第一作者为团队姜碧强副教授，通讯作者为甘雪涛教授和赵建林教授，西北工业大学为唯一作者单位。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-020-0304-1