我国水泥产量连续20年位居世界第一,水泥工业不仅是能源消耗大户，也是能源浪费大户，即使先进的新型干法工艺，仍然有约占水泥熟料烧成系统总热耗量35%的350℃以下低温废气余热不能被充分利用而直接排放。 为了实现节能降耗减排的可持续发展的战略，充分利用水泥生产中的中低温余热，降低水泥生产中的能源消耗，开发研制水泥生产线中低温余热利用系统具有重要的现实意义和工程实用价值。 为此，西安交通大学与相关单位合作，1991年承担国家重点科技攻关计划，2007年承担国家高技术“863”计划项目，进行水泥窑中低温余热发电工艺及系统的研究。针对5000T/D、2500T/D等水泥生产线，采用双压技术，开发研制了系列化的具有自主知识产权的纯低温余热发电系统。与5000T/D水泥窑配套的BN7.5、BN9双压纯低温余热发电系统已经投入工程实际使用，后续BN5、BN10、BN14.5、BN20发电系统也已经开发完成。2006年9月27日BN7.5MW双压纯低温余热发电系统在辽源金刚水泥集团建成投产，2007年8月27日，BN9MW机组在河南省驻马店豫龙同力水泥公司并网发电。在项目的实施过程中，合作单位主要负责项目的产业化和设备制造安装调试，而关键技术则由西安交通大学进行研究和开发。主要内容包括采用新型高效叶片、抗水蚀特性和数字电液控制系统的双压进汽补汽式汽轮机的开发，新型高效换热部件的研制，锅炉换热器的抗摩、抗腐、防集灰关键技术研究，以微处理器为核心的DCS控制系统的研制，水泥生产和发电工艺相结合的双压余热发电工艺研究和系统参数优化。经过系统的分析和深入的研究，为纯低温双压余热发电系统的建设提供了理论基础和试验数据，在工程实际中得到推广和应用。

本成果提出一种灵活智能燃煤发电技术。该成果技术历经团队15年科技攻关，包括了以下成果内容： （1）首创了激光拉曼法煤质在线检测技术，研制了基于煤质在线检测的锅炉灵活燃料与智能燃烧装备。 （2）提出了基于煤流识别的燃料自学习动态智能混配模型，发明了非接触式煤流自动识别与示踪技术，研发了多煤仓多煤种煤位分层动态辨识技术，研制了基于煤流在线监测的锅炉灵活燃料与智能燃烧装备。 （3）发明了炉膛、烟道及制粉系统CO浓度网格式多点高精度在线监测技术，研制了基于CO/O₂双参量协同的锅炉智能燃烧装备。 （4）构建了基于煤质-煤流-CO在线监测-飞灰含碳量等关键实时参量的燃煤火力发电灵活燃料、智能燃料燃烧技术体系，形成了全套系统与装备。 图1 激光拉曼煤质在线检测系统示意图 图2 基于煤流在线监测的锅炉智能燃烧示意图 【技术优势】 本项目发明的具有自主知识产权的“基于CO/O₂双参量的智能燃烧控制技术”、“基于煤质-煤流-CO-飞灰含碳量等实时多关键参量锅炉智能燃烧优化技术”、“激光拉曼煤质在线检测技术”、“非接触式煤流自动识别与示踪技术”，经国际国内查新及专家鉴定，均为本项目组独创技术，其主要技术参数国际领先，填补了锅炉智能燃料燃烧技术的空白，具有明显市场竞争力。

本技术利用自主研发的新型热电材料，加工成温差发电器件或者温差制冷器件。具有结构紧凑、没有移动部件、无工作噪声、使用寿命长、安全不失效、易于自动检修、无污染等优点。适于工厂废热发电，汽车尾气发电，及利用人体温度发电用于手机电池，医疗器件等供电领域。 这种发电装置可以灵活利用各种不同形式的热能，如工业冷却水、汽车发动机的余热、沙漠的地表热量等等。因此可以大大节约资源，减少污染，为国家带来可观的经济效益。热电转换材料微器件的另一个极有可能的应用在小功率领域，如各种传感电路、逻辑门和消错电路的短期μW、mW级电源，小的短程通讯装置以及生理学研究中的小型发电机等。

我们在国家自然科学基金、上海市青年科技启明星计划和上海市纳米技术专项等资 助下研制开发的纳米石墨相变储能材料具有储能密度高、导热换热效果优异、安全稳定、 阻燃和环境友好等优点。 技术指标：与现有的相变储能材料相比，纳米石墨基相变储能材料的导热系数提高 1～2 个数量级，相变温度在-40～+70°C 之间连续可调，储能密度可达 150～250J/g 左右， 经 1000 次循环后，性能劣化小于 5％。

项目以海上风机叶片和大飞机结构材料为研究目标，提出根据环氧树脂和双马来酰 亚胺树脂结构特点，设计并在碳纳米管表面引入带有特征官能团的结构，通过工艺调整 和仪器分析相结合控制特征官能团的数量，制备出质量稳定的多功能碳纳米管改性剂。 然后在不改变碳纤维/环氧树脂或 BMI 复合材料基本成型工艺的条件下，利用此多功能 碳纳米管改性剂提高碳纤维/环氧树脂或 BMI 复合材料的韧性、强度、模量、耐冲刷能 力、耐腐蚀和抗老化性能。 

半导体纳米线是一种独特的准一维纳米材料。它不仅是电荷的最小载体，也是构建新的复杂体系和新概念纳米器件的基元。在该领域中，新现象和新概念层出不穷，推动着材料、物理、化学等交叉学科的发展，并将对未来电子、光电子、通讯等产业产生重大影响。在这一当今最前沿的研究领域中，国际上尤其是发达国家集中了最精锐的研发力量，以期望在纳米器件的实用化方面有所突破，在未来高科技争夺战中，保持领先并居于主导地位。在纳米研究领域，美国政府仅在2005年就投入10亿美元，而日本在同一年的投入约12亿美元。 我国的《国家中长期科技发展规划纲要》中也已经把纳米科技作为基础研究重大研究计划，列入重点支持范围。其中一维功能纳米材料的控制合成、性能调控及应用研究是目前纳米材料研究的世界热点。 张跃教授承担了973、863、重大国际合作、自然科学基金杰出青年基金和面上项目等各类纳米研究方向的课题，通过创新合成方法、优化合成工艺，实现了多种形貌的一维功能纳米材料的可控制备，利用等多种手段对纳米材料的形貌、结构进行了表征，并对其生长机理、力学性能以及光致发光、场发射、导电性等物理性能进行了系统和深入的研究，特别是在碳纳米管及ZnO纳米阵列的实际应用领域取得了重要突破，其代表性成果包括： 1.改进了ZnO和掺杂ZnO一维纳米材料的制备方法。采用化学气相沉积法，在较低温条件下，通过不同工艺成功制备了纯ZnO及In、Mn、Sn等掺杂ZnO纳米棒、纳米线、纳米带、纳米电缆、纳米阵列、四针状纳米棒、纳米梳、纳米盘等多种形貌结构的纳米材料，实现了一维ZnO纳米材料较低温度条件下形态和尺度控制生长，产物品质纯净、产率高、质量好，易于工业化生产。制备方法受到国际同行的高度评价，认为是半导体制造领域中氧化物纳米结构集成方法的重大进步，不仅对从事纳米材料研究的科学家，而且对半导体产业意义重大。有关双晶ZnO纳米带的论文发表在国际知名期刊Chemical Physics Letters (2003，375：96-101)上，论文被引用60余次，位列该期刊2003至2007年被引用前50名之内。 2.提出了一维氧化锌纳米材料新的生长机理。首次合成四针状纳米氧化锌材料并揭示了该结构的八面体孪晶核生长的理论模型，该研究结果的论文发表在Chemical Physics Letters (2002,358:83-86)上，被他引更是达到了130 余次。首次发现和论证了一维氧化锌纳米结构中的螺旋位错诱导晶体生长机理，观察到了一维氧化锌纳米材料存在的大量螺旋位错、周期性的位错及生长台阶，发现生长是沿着位错进行，且与其伯格斯矢量的方向一致。 3.原位研究单根ZnO和In-ZnO纳米线的力学行为。利用TEM对单根纳米线加载交变电压使其发生共振，原位测量其本征共振频率，通过计算得出氧化锌纳米线的弯曲模量。氧化锌纳米线可以构建纳米悬臂梁和纳米谐振器，通过氧化锌纳米线构建的纳米秤，测量了黏附在纳米线自由端的纳米颗粒质量。该研究论文发表在英国物理协会的期刊J. Phys.: Condens. Matter( 2006, 18 (15), L179-L184)上，被评为该期刊2006年度的顶级论文(Top paper)，位列其中第九名，是该年度该期刊22篇Top papers研究论文中唯一由中国研究人员完成的成果。 4.合成了多种ZnS准一维纳米材料，并提出了四针状ZnS纳米结构的生长机理，指出其生长过程由立方相形核和六方相孪晶生长机制共同控制。同时率先报道了ZnS四针状纳米材料的光致发光性能，发光波长相对其它ZnS 纳米材料发生蓝移4.8~32.8nm。该研究论文发表在国际著名期刊Nanotechnology (18 (2007) 475603)上，在发表后的第一个季度内，下载量就超过250次，成为该期刊排名前10％的热点文章。 5.碳纳米管及ZnO纳米阵列的实际应用取得了重要突破。采用涂敷和CVD两种方法成功制备了多种大面积碳纳米管阴极，采用水热合成法制备了大面积一维纳米ZnO阵列阴极。首次研究了纳米阴极的强流脉冲发射性能，其中碳纳米管阴极的发射电流密度高达344 A/cm2，ZnO阴极的发射电流密度达到123A/cm2。系列研究成果发表在Carbon、Appl. Phys. Lett.等国际著名期刊上。研制的多种纳米阴极在线性感应加速器上已经得到成功应用，阴极的发射电流强度及发射电子的均匀性远远高于现有的阴极性能指标。 张跃教授有关纳米材料的研究成果获教育部高等学校科学技术奖（自然科学奖）二等奖1项（2006-052），完成专著1部，另合作出版专著1部，发表论文80 余篇（其中SCI 40余篇、EI 近20 篇），重要成果发表在Appl. Phys. Lett.、Carbon、Advan. Funct. Mater.、 J. Physical Chemistry C、Chemical Physics Letters、J. Phys.: Condens. Matter、J. Physics D: Applied Physics、J. Nanosci. Nanotech.等国际知名期刊上，申报12项发明专利（已授权5项）。发表研究论文中的4 篇代表性论文，已被引用300余次，单篇他引超过130次。

纳米粒子由于具有非常小的颗粒尺寸和大的比表面积，通常显示出许多不同于常规块体材料的电、磁、光和化学特性，在现代工业、国防和高技术发展中充当着重要的角色。随着科学技术的迅速发展，对材料性能的要求也越来越高，因此寻找一种可替代液相法的真空气相法来获得表面清洁纳米粒子的制备技术是开发具有优异性能新型纳米结构材料的迫切要求。特别是纳米粒子组装复合薄膜材料由于具有传统复合材料和现代纳米材料两者的优越性，成为一个重要的前沿研究热点，它有望将“传统功能材料”通过“纳米复合化”达到进一步提高和拓展材料性能的目的。

利用具有自主知识产权的专利氧化锌晶须（简写为ZnOw）技术，进行军民纳米隐身功能复合材料的开发，研制一种吸收频带宽、重量轻、厚度薄、吸收率高、物理和化学性能好、室外施工、常温固化、使用维修简便、采购和维修费用低等实用性较强的陷身材料，并在适当装备上实测验证其隐身效果。根据国防部门要求，参照国防标准本项目的主要技术经济术指标为：1）隐身值：3mm波段，优于—10dB(隐身值90%以上        8mm波段，优于—5dB(隐身值75%)以上8cm波段，优于—5dB(隐身值75%)以上2）附着力： ≥ 7Mpa3)冲出强度≥50kg.cm4)面密度：≤1.7kg/m2