项目概况 目前，国内外解决作为世界上已知的最硬材料——金刚石的超细粉碎问题，即超硬粉体 机械法制备超细粉碎技术，一般很难突破现有的微米级水平。成果应用非线性振动理论，创 建高振动强度振动磨系统，振动强度设为 10-16，围绕非线性振动与高振强所带起的诸多问 题，构建双质体振动结构，采用非线性振动系统，实施亚近共振方法，辅以变频技术，解决 超硬粉体不细化、易团聚等问题，已进入亚微米或纳米级水平。 本项目具有国际先进水平，拥有自主知识产权。 主要特点 在样机研制和金刚石微粉的振动试验中，掌握 K 值在上述区间范围变化时粉碎粒度向 纳米级细化的条件，使目前国内采用振动磨粉碎方法对金刚石粉体进行粉碎徘徊在 μｍ级 水平上的现状得以突破。体现了成果的先进性； 创建高振强系统，对于大多数振动机械，通常振动强度 K 取 4～6，K ≥8 时称为高振 动强度系统，简称高振强系统。为达到粉体超细化的目的，本样机振动强度设为 10-16，围 绕高振强所引起的诸多问题，构建双质体振动结构，解决超硬粉体细化时的团聚等问题， 体现了成果的创新性。 技术指标 选择高振动强度振动磨超细粉碎方法，研究高振动强度对超硬粉体粉碎细化的影响，应 用非线性振动理论，主振系统采用非线性变节距弹簧，使其刚度为变量，且随动载荷 即振动强度变化而变化，以适应系统变频调速与近共振的工作需求，要求不仅应达到节 能高效之特点，同时能使得系统工作稳定；采用环形橡胶弹簧作为减振系统的减振弹簧， 弹性模量小，可获得大的弹性变形，以实现理想的非线性特性，使系统具有高内阻，可对突 加载荷具有良好的吸收及隔振效果。 最小振动强度 k ≥8；最大振动强度 k≤18。 市场前景 金刚石的社会价格为 1-10μm 的，0.4-0.8 元/克拉；0.1-0.2μm 的，10-20 元/克拉， 约为微米级价格的 25 倍。我国人造金刚石微粉年产量达 10 亿克拉，若其中 10%制成亚微或 纳米粉，即 1 亿克拉，则每年经济效益为（15-0.6）×1 亿≈14 亿元，同时产生利税 4 亿元。 国内人造金刚石微粉年产量约达 10 亿克拉，但所需人造金刚石亚微或纳米粉多依赖进 口，成果的进一步中试与推广，将给国内同行企业产生一个非常可观的经济增长点。 成果的应用与推广，对于推动我国人造金刚石超硬超细粉体新材料制备及技术升级将产9 生十分重要的意义，并将产生非常显著的经济效益与社会效益；人造金刚石亚微米或纳米粉 体更有着是人造金刚石微粉几倍乃至数十、百倍的功效，人们对其制备研究与应用前景不可 限量。

在突破高均匀混合纳米金属粉体及纳米陶瓷粉体制备及其多层表面修饰技术的基础上，开发的系列型纳米金属粉体与纳米陶瓷粉复合的纳米复合自修复产品。现已开发出汽油和柴油内燃机、机械设备和机械密封三大系列润滑油添加剂产品；纳米自修复润滑脂产品；纳米自修复润滑油和液压油；水-乙二醇系列纳米自修复抗燃液压液。产品性能达到国内领先、国际先进，完全可替代进口产品。对国民经济各行业的节能、环保和技术经济、社会效益的提高意义重大。部分产品已建立产业化生产基地，产值达10亿元以上。

石墨烯基多种纳米复合材料的制备及用于光催化技术。

纤维乙醇中试技术以灌木茎杆、农作物秸秆和工业纤维废料为原料生物降解转化制备纤维乙醇，技术特点包括：（1）采用复合高效预处理技术进行纤维原料的预处理，大幅度提高了生物降解转化的效率；（2）进行同步糖化发酵与乙醇渗透汽化原位分离技术耦合，最大程度降低了转化产品对酶和酵母的抑制作用，提高了乙醇产率；（3）开发出生物质全利用技术路线，提高生物资源利用率；（4）开发出针对高效预处理后纤维原料等特定底物的低成本高活性纤维素酶；（5）纤维乙醇产率达到其理论产量的72~85%。 本项目技术成果来源于国家948引进技术项目、国家自然科学基金项目、国家林业局重点项目和教育部新世纪优秀人才项目等，目前已形成系列技术成果，申请发明专利11项，授权发明专利3项，出版专著1部，“玉米芯资源转化生物质化学品与能源技术”荣获2012年全国商业科技进步一等奖。

博士，教授，博士生/硕士生导师近五年，主持国家级科研课题3项（国家自然科学基金面上项目1项，“十二五”国家科技支撑计划1项，公益性行业（农业）科研专项课题1项）；参与国家级课题6项。近五年，发表研究论文40余篇，其中SCI/EI收录论文近30篇；申报相关研究发明专利20余项。获得省部级以上科技奖励3项（农业部科技进步一等奖1项，北京市科技进步二等奖1项，教育部科技进步二等奖1项）。

目前重金属及含砷废水的处理是世界性难题，缺乏有效的处理技术，尽管生物法、电解法、混凝、吸附、反渗透技术等能达到一定的处理效果，但存在处理成本过高、能耗大 、操作困难、易产生二次污染的问题，难以被企业接受。本项目针对混合重金属废水处理成本高、出水难达标的难题，基于纳米铁(nZVI)的核壳结构理论，合成一种经济高效、协同去除废水中多种金属的高活性铁基材料，即结构态羟基活性亚铁（SRF），具有大于传统材料10000倍以上的比表面积和界面反应活性，它具有纳米铁的反应活性，但是克服了纳米铁昂贵的成本，对废水中的重金属离子具有高效网捕功能。但避免了表面钝化、团聚带来的nZVI活性降低、颗粒增大、反应效率低的问题。SRF是无毒、无害、无污染的绿色试剂，通过吸附、还原、共沉淀的方法去同步除水中的重金属离子和砷，而且适用pH范围广，产泥量少，成本低。能广泛适用于各类重金属工业废水处理（如冶金、电镀、化工、电路板、皮革等行业产生的重金属废水），并有利于实现金属资源化利用，具有较好的市场前景。 课题组相继承担国家级项目（863计划项目3项、国家自然科学基金2项、国家科技支撑计划2项）和省部级项目（上海市、教育部、江苏省）二十余项，并获得上海市技术发明一等奖一项，上海市技术发明二等奖一项，中国国际工业博览会创新奖一项。目前拥有难降解工业废水处理处理及相关领域发明专利十多项。课题组目前主要研究难降解工业废水深度处理相关课题，在金属废水处理方面，已承担自然科学基金项目“纳米铁壳层物种反应活性及原位矿物转化同步除砷机制”。 市场前景： 近年来我国经济快速发展，工业布局、产业结构没有明显改善，工业生产工艺、污染治理水平没有有效提高，全国涉重金属重点行业产能产量持续增加，重金属污染物排放量（铅除外）仍在增加，一些污染物排放量增幅还很大（汞增幅为26％）。我国重金属污染较为严重，主要体现在以下两个方面：一是重金属污染物产生和排放量大，根据第一次全国污染源普查结果，2007年全国废水中铅、汞、镉、铬、砷等五种重金属产生量为2.54万吨，排放量近900（897.3）吨。大气中上述五种重金属污染物排放量约9500吨。列入国家危险废物名录中含上述五种重金属的危险废物产生量为1690万吨。再一个是重金属污染的危害是影响较为突出，重金属土壤污染会导致农作物中重金属超标，从而影响人体健康；一些地方由于重金属的大气污染或水污染导致人体健康受到损害或威胁，对群众健康造成了严重威胁。据统计，在2011年1到8月，全国发生了11起重金属污染事件，对周边生态环境的影响范围之广、对民众生命健康的危害之大，引发了社会的高度关注。 环境污染事故的发生也多为工业污水事故，为了有效地改善水质，中国每年用于水资源保护项目的资金近千亿元。传统的水处理工艺很难满足水处理方面的要求，新兴的污水深度处理技术在价格与处理效率上存在一定的缺陷，开发成熟廉价的污水处理技术及其配套产业设备等具有广阔的商业市场。目前市场上存在多种应用于工业金属废水处理的技术手段，深度处理技术种类多，没有形成一种主导的技术手段，所以废水深度处理领域具有强大的竞争优势。而且，重金属废水处理系统工艺复杂，运营成本高，废水中重金属含量超标，不能达标排放，排到环境中污染土壤和水源，有价值的金属白白流失，难以回收，废水处理产生的重金属污泥成为危险废弃物，处置要求严格花费高。因此，开发技术成熟、成本低廉的金属废水处理技术具有广阔的应用市场，且市场需求大，进驻门槛低。本项目研发的多羟基亚铁材料技术，具有技术成熟，投资、运行成本低等优势，高效处理重金属以及含砷废水，广泛适用于各类重金属工业废水处理，回收重金属，实现循环经济与清洁生产，在重金属废水深度处理领域具有强大的竞争优势。

聚乳酸被全球公认为21世纪最有发展前景的生物质塑料，它具有良好的生物降解性/相容性、力学性质、热塑性、成纤性、透明度高，适用于吹塑、挤出、注塑等多种加工方法，加工方便，部分性能优于现有通用塑料；但其同时也存在着强度较低、脆性大、耐热性差等不足，使得其应用仅局限于生产通用塑料、薄膜等领域，要想应用于条件较为苛刻的汽车、航空航天、建筑业等领域，必须对其进行改性以提高其耐热性能和力学性能。本项目拟采用课题组多年来积累的研究成果，与相关企业展开合作，进行成果的转化和产业化工作，最终形成具有市场潜力的系列化改性聚乳酸复合材料制备技术，例如天然纤维增强聚乳酸、高韧性聚乳酸、高填充级聚乳酸、阻燃级聚乳酸和纤维级聚乳酸等的制备技术，通过这些技术制备的改性聚乳酸树脂将具有更加优异和针对性的性能，主要用于生产聚乳酸纤维、薄膜、板材和容器等，可应用在生活快消品、农用地膜、飞机/汽车内饰用材料等领域。项目目标是通过深入研究，对部分尚不完善的技术环节进行最后的攻关，然后整合已有的技术与专利成果，并进一步放大实验和标准化测试，形成一系列可直接产业化的系统化解决方案技术包，最终顺利完成相关技术成果的产业化转化工作。 本项目研究采用的原材料为可生物降解的聚乳酸，经过本团队十多年的研发，目前已实现产业化。本项目的主要工作是梳理课题组多年来对聚乳酸树脂改性的相关技术，与授权专利等成果整合，进一步放大成系列化的产品技术，最终顺利相关技术成果的产业化转化工作。 项目中的大部分关键技术均已被攻克，目前需要做的是有目的的对所有技术进行梳理和整合，查漏补缺，对部分尚不完善的技术环节进行最后的攻关，从而形成完整的系统化的产品技术，并与相关授权专利进行整合，最后打包形成一系列可直接产业化的系统化解决方案技术包。目前70%的聚乳酸市场在对性能要求不太高的包装行业中，随着人们环保意识的增加，该市场容量会继续增加，但由于聚乳酸整体市场的快速增长，包装材料所占聚乳酸市场比例会逐渐缩小。在汽车、家电及电子产品行业中对更高性能聚乳酸改性材料的使用是个新趋势，市场份额虽然不大，但会持续增长。目前聚乳酸在全球市场的总容量预计为100亿元，且有很好的成长潜力。本项目技术面对的正是高性能、高附加值的潜在市场，其产业化预期会有良好的经济效益；项目产品在环境污染治理和防护方面的贡献将会产生良好的社会效益。

本项目在南钢3500炉卷轧机条件下，通过铁水预处理－转炉冶炼－RH－LF精炼工艺以及轻压下技术，开发了转炉冶炼过程钢液深脱磷、防止回硫及控制氮含量的工艺技术，实现了低碳、低磷和极低硫控制，提出并实施了科学合理的X100管线钢的板坯加热、两阶段控制轧制及层流冷却控制技术，形成了X100管线钢的组织性能综合控制理论，成功地研究开发了采用炉卷轧机生产X100高钢级管线钢的独特技术，并完成了钢管的研制。并对在炉卷轧机轧制工艺过程中的组织细化、强化及演变机理，制管过程中组织性能与变形行为等进行了研究，项目成果总体上达到了国际先进水平。

针对炼铁高炉、炼钢转炉、连铸中间包、钢水包、鱼雷罐车等高温冶金容器及加热炉、高温管道等热力系统设备的共同结构和负荷特点，综合利用计算机仿真和现代电测及激光测试分析技术，开展其在生产过程中的热行为、变形行为及强度行为的内部机理和外在表现的基础理论研究，形成了金属——耐材高温复合结构热——机械耦合行为的根系方法和设计理论，并成功地应用于300吨钢包裂纹生成分析及改制设计，转炉延寿技术及工艺确定、高炉下降煤管的塌落事故评估和治理以及转炉等高温结构的设计和行为控制等方面。其中300吨钢包裂纹生成分析及改制研究工作明确了原有进口大型钢包裂纹的生成机理以及改制研究工作明确了原有进口大型钢包裂纹的生成机理及防治方法，并首次奖圆弧底和整体小耳轴应用于大型钢包，使新钢包的各处应力分布较为均匀，应力水平降低，最大应力较原有钢包下降约40%，各种最大应力均避开了焊缝位置，焊缝和水口附近的应力水平下降了60～70%。其结果使钢包的机械强度指标较原有钢包有了很大改进，特别使焊缝和水口附近改善明显。在提高钢包使用寿命、降低包重、减少维修费用等方面取得了令人满意的效果，并彻底替代了原有进口钢包，取得了巨大的经济和社会效益，该项成果现已在宝钢全面推广。