制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。

具有较大可逆形变功能的弹性材料在各种工程应用中具有广泛需求。然而，当温度显著降低时，材料延展性或弹性通常会受到损害。到目前为止，还没有材料能够实现在外太空等深低温下具有高弹性。近日，南开大学陈永胜团队报道了一种三维交联的石墨烯材料，在4K的深低温到1273K的高温温度区间材料超弹性行为几乎不变。在4K超低温条件下，具有与室温相同的力学性能：几乎完全可逆的超弹性行为（高达90％的应变），杨氏模量不变，泊松比接近零，循环稳定性好。原位实验和模拟结果表明，这种超弹性得益于独特结构的协同结果：单个石墨烯片层的本征弹性和片层之间的共价连接。

储能系统在应用领域上可以分为小型无间断备用电源（UPS）和大型储能电站(ESS)。UPS在停电时给计算机/服务器、存储设备、网络设备等计算机、通信网络系统或工业控制系统、需要持续运转的工业设备等提供不间断的电力供应。储能电站的目的是“削峰填谷”，可以把用电低谷期低价的富余的电储存起来，在用电高峰电价较贵的时候再拿出来用，可以为用户节约用电成本，也能在用电高峰期缓解电网的用电压力。储能电站还可存储太阳能和风能电站产生的电能，将光能和风能与储能电站完美结合，实现可再生电能的有效储存，突破时间和气候限制，解决了太阳能和风能由于缺乏稳定性而造成的并网难题。 目前市场上的储能系统多是基于传统的铅酸电池，铅酸电池虽然价格低廉，但是它主要有由金属铅构成，对环境危害很大，而且它们寿命很短，通常2年左右就要更换全部电池。在低碳和环保背景下，用新型锂离子电池代替传统铅酸电池是大势所趋。市场上虽然有基于磷酸铁锂电池的储能系统，但是磷酸铁锂电池价格高昂，是铅酸电池的3倍以上，在市场上缺乏竞争力。本项目的目的是设计和制造基于廉价三元锂电池的储能系统，可以用于备用电源也可以用于储能电站，比基于磷酸铁锂的储能系统在成本上能降低30%以上，而且能量密度更高，重量和占地面积都显著降低。崔博士已经和敦煌力波能源科技有限公司合作在敦煌市的国家级光电基地建造了一个0.5MWH的储能电站系统，这个储能电站主要服务于一个光伏电厂，在光照不足时为辅助光伏板以产生稳定的输出功率。

制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。 项目特色： 1.制备了基于二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成三维石墨烯体相材料，该材料不仅保留了二维石墨烯材料的本征性质， 而且具备优良的机械及光电性能。 2. 在国内外首次观察到厘米级尺寸的裸眼可见的宏观石墨烯样品，只依靠瓦特级别的光作为单一驱动源，即可实现较大距离(数十厘米)的有效的运动，并提出了光致电子发射驱动的机理解释上述三维石墨烯体相材料独特的光驱动， 3. 上述材料的制备与性能研究揭示通过有效合理的结构构筑手段，能够得到以二维石墨烯作为构成单元，并有效保留其独特二维性质和兼具三维宏观形态的石墨烯体相材料，此项研究为其它二维材料的开展类似工作并拓展其应用提供了范例和思路。 已取得的成果： 项目的标志性研究结果于 2015 年 6 月在线发表于 NaturePhotonics，并于 2015 年 7 月正式发表（Nature Photonics, 2015, 9, 471-476）。杂志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene”发表了专题评论。英国著名科普杂志 New Scientist 以“Spacecraft builtfrom graphene could run on nothing but sunlight”为题报道了此研究，指出该成果“再为石墨烯这种优良材料增添了一种惊人的性能”。国内主要媒体包括人民日报、光明日报、新华网以及多家门户网站等均对此研究进行了报道，中央电视台《新闻联播》栏目于 2015 年 6 月21 日也对此进行了报道。 市场应用前景： 空间飞行器是人类探索宇宙的重要工具，而动力源问题一直羁绊着人类无法走得更远。目前几乎所有的航空、航天飞行均采用化学驱动，即通过喷射燃烧的化学物质来获得驱动力，光直接驱动飞行是科学界和航空界多年的梦想。

以高性能纤维（玻纤、碳纤、芳纶等）为增强体，通过自有独特专利技术制备三维正交、角联锁、间隔型机织物以及三维多向编织物，并通过树脂改性、复合成型等技术集成制备成系列三维机织、三维编织复合材料。系列结构材料具有质轻、高强、高模、耐冲击等性能、阻燃、隔音、隔热等特性，可广泛用于交通工具、体育用品、军事、安全防护等领域。 关键技术 ① 重构出“纤维-预制件-复合材料”在空间位置的真实图像，再现复合材料内部纤维束空间路径、偏转和纤维束间的接触状态，定量揭示工艺织造参数之间的关联关系；基于连续介质假设和有限变形理论，建立三维机织多尺度结构设计方法。 ②以界面相的微观结构为切入点，从设计合理的碳纤维-环氧树脂界面微结构入手，将碳纳米材料作为纳米改性剂引入碳纤维/环氧树脂复合材料界面中，揭示其界面增强增韧机理，最终确立界面、结构与性能的关联机制。 知识产权及项目获奖情况 （1）一种用于宽幅扁平碳纤维丝束的连续定型工艺ZL201010519415.1 （2）一种适用于无弯曲织物织造的夹头 ZL201310303000.4 （3）一种适用于无弯曲织物织造的送经装置 ZL201310302349.6 （4）一种无弯曲织物织造的纬纱递进装置 ZL201310302920.4 （5）一种体密度梯度变化的碳纤维针刺预制体 ZL201410159117.4 （6）一种深交联结构碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料及其制备方法ZL201501531119.6 项目成熟度：成熟度 5 级 投资期望及应用情况 ：可广泛用于交通工具、体育用品、军事、安全防护等领域。 

三地深度联动办赛 打造国际化创业平台

聚天门冬氨酸（PASP）为氨基酸的聚合物，属于生物高分子材料，是一种无毒、无污染、易降解的环境友好型化学品，用途极为广泛。自1850年出现关于PASP合成的报导以来，逐渐受到世界上各大化学公司的关注。北京化工大学生物化工系自1998年开始研究聚天门冬氨酸的生产技术。首先利用富马酸合成天门冬氨酸，然后采用新型天门冬氨酸聚合工艺，成功地制备了分子量从4000到18万的聚天门冬氨酸，且分子量可控。富马酸转化率达95%，天门冬氨酸的收率达92%；聚天门冬氨酸钠对天门冬氨酸的收率达80%以上。 PASP 除具有一般聚羧酸的特点外，还具有很好的生物相容性及生物降解性，这些特点使得PASP 具有十分广泛的应用：①在水处理方面用作缓蚀剂、阻垢剂；②可作为肥料，吸收和富集植物根部周围土壤中有用的元素；③PASP 具有良好的杀虫、灭菌和分散能力，可用于农药；④PASP 盐对无机物、有机物都具有良好的分散作用，可在颜料、涂料、无机化工、及油田化学等领域获得应用；⑤用于可降解高效吸水材料及日用化学；⑥用于医药等。 PASP 是一种性能优越、无毒无污染、极易降解的水溶性高分子材料，其原料易得，价格不高。我国PASP 的研究和生产正处于起步阶段，近年来脱色技术及浅色产品的开发成功拓宽了其广泛的产品市场，因此开发PASP 产品前途远大。 建立年产2000 吨的聚天门冬氨酸工业化装置，总投资1500 万元。其中，若以富马酸为原料生产，固定资产需1200 万元；若以天门冬氨酸为原料，固定资产需600 万元。年产值5000 万元，成本3500 万元，利税1500 万元，具有非常好的经济效益。

聚羧酸减水剂是新一代的混凝土减水剂。其性能远优于传统的木质素磺酸盐系、萘 磺酸盐系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系等系列减水剂。聚羧酸系减水剂不仅具有高减水 率、高保坍性、高强度等，而且具有生产绿色化、产品绿色化等特点，是减水剂工业的 重点发展方向。 本研究成果是基于所提出的性能－结构－设计技术研究出的第三代高性能减水剂。 从产品性能需求，来设计、优化聚合物分子结构、从而合成、制备高性能的聚羧酸减水 剂。本研究成果目前处于国内领先水平。可生产早强、缓凝、泵送等不同系列的聚羧酸 减水剂。 本技术产品可广泛应用于建筑工程、水利、海工、桥梁、隧道等混凝土工程中。具 有广泛的经济效益与推广价值。

设计了两种基于双噻吩酰亚胺的n-型聚合物受体材料（见图a）。这两种材料在场效应晶体管中都能达到1 cm2 V−1 s−1 左右的电子迁移率，但是其分子结构的微小变化对太阳能电池性能有巨大影响。研究发现，通过并环的方式将双噻吩酰亚胺结合起来，能够极大的提升聚合物太阳能电池的器件性能，能量转换效率最高可达到6.85%，同时实现较大的开路电压1.04 V（见图b），这是萘（苝）酰亚胺体系以外的聚合物太阳能电池的最好结果。   通过一系列材料和器件表征手段发现，双噻吩酰亚胺并环使得聚合物半导体具有更窄的带隙、更低的导带能级、更高的共面性和结晶度，从而使得并环聚合物半导体具有更高的电子迁移率。同步辐射表明，并环使得高分子半导体在场效应晶体管和太阳能电池器件中具有更合适的分子空间取向（图 2），从而有利于电荷的有效提取，取得更大的电流值和实现更高的能量转化效率。研究结果表明并环设计是实现高性能聚合物n-型材料的有效途径，为新型受体材料设计提供重要参考依据。

内容介绍： 首创了一种环保型无污染合成酚醛树脂的新技术。在生产过程中无需 抽真空脱水，工艺简单，节约能源，树脂含量高，固化快，储存稳定， 解决国内外甲阶酚醛生产中长期存在的排放含酚、醛、醇废水对环境造 成污染的问题，具有重大的工程应用价值。 采用聚砚接枝和共混方法研制的改性酚醛塑料，全面提高