本发明属于结构优化设计相关技术领域，其公开了一种应力约 束下多相材料柔性机构拓扑优化方法，用于优化多相材料柔性机构的 结构，其包括以下步骤:(1)构建多相材料水平集拓扑描述模型，描述 结构多相材料分布;(2)构建刚度插值模型和可分离应力插值模型，分 别计算多相材料结构弹性刚度和应力;(3)构建基于加权法和应力惩罚 的多相材料柔性机构参数化水平集拓扑优化模型，同时优化柔性机构 的输出位移和柔度，并控制多相材料结构局部应力。上述方法应用于 应力约束下多相材料柔性机构拓扑优化设计，优化后获得的多相材料 柔

一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 本项目开创性地将石墨烯用于包覆钛酸锂，通过独特的加工工艺制得业内领先的石墨烯包覆钛酸锂材料，有效地解决了钛酸锂负极材料的产气问题，并以此为基础制得了高性能的钛酸锂超级电池。该电池单体可8C持续放电，20C脉冲放电，充放电循环大于30000次，10分钟可充电90%以上，低温性能优异（可在-40度环境下放电）。 石墨烯具有高导电性和优良的电化学稳定性，通过石墨烯的均匀包覆改善了钛酸锂的电子电导性，进而提升了电池的大倍率充放电能力和高低温性能。同时，石墨烯包覆降低了材料充放电过程中的极化，提高了材料的容量发挥，通过钝化钛酸锂材料表面的活性位点，解决了其产气问题。利用该负极材料做成钛酸锂超级电池，具有优异的倍率充放电性能、长寿命、高安全性能和优异的低温充放电性能。 本项目首先开发了石墨烯包覆的钛酸锂材料，采用高温固相法合成，X射线衍射图谱证明其为标准的钛酸锂尖晶石结构，微观上由100-200nm的一次颗粒组成的微米和亚微米级二次球形颗粒，D50为15±5μm，1C可逆容量大于155mAh/g。 获得了基于石墨烯包覆钛酸锂负极材料的钛酸锂超级电池，通过串并联成组后可以用于低温启动电源，轨道交通，储能等领域，在长寿命、高安全、快充和低温充放电领域具有广阔的应用前景。

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 本项目开发出两类高性能尖晶石型锰系锂电池正极材料，包括多孔结构LiMn2O4材料和微纳结构 LiNi0.5Mn1.5O4材料。对于LiMn2O4材料，利用“乳液沉淀-固相锂化”制备路径，获得了高纯度富锂尖晶石相，产物具有一维多孔结构，产物尺寸可在纳米、亚微米和微米尺度范围内调节，优化的产品具有非常好的高倍率性能和长周期循环性能。对于LiNi0.5Mn1.5O4材料，利用“碳酸盐一步共沉淀法”和“表面活性剂辅助草酸盐共沉淀法”两种制备技术路线，获得的产品众多优点。 项目特色和创新之处：开发了“乳液沉淀-固相锂化”、“碳酸盐一步共沉淀法”和“表面活性剂辅助草酸盐共沉淀法”三条技术路线，用于多孔结构LiMn2O4电极材料和微纳结构LiNi0.5Mn1.5O4的制备，制备方法工艺简单、易于实施，有利于推广应用，制备的产品具有晶相纯度高、形貌规整、粒径可调、振实密度大、高电压区间容量高、比容量高、倍率性能好、长周期循环性能突出等特点。 社会贡献和经济效益：使尖晶石型新型锰系锂电池正极材料形成自主知识产权，促进成果转化和产业化，提升电池行业的研发水平和产业链结构优化，带动锂电池等新兴能源产业发展。

开发了一种冰晶诱导自组装和热固化相结合的技术， 以传统的热固性树脂（如酚醛树脂和密胺树脂）为基体材料，成功研制了一系列的树脂基仿生人工木材。这种方法还可以复合多种纳米材料以制备多功能复合人工木材，而且简单高效，容易放大生产。 

本发明公开了一种宽频带异向介质材料及其制备方法，属于电磁材料领域。该宽频带异向介质材料主要包括第一介质、第二介质和异向介质环，异向介质环同时具有负磁导率与负介电常数，第二介质在异向介质环的环内，第一介质在异向介质环的环外，第二介质的磁导率的绝对值大于第一介质的磁导率的绝对值。本发明的优点是异向介质材料的负折射率频带的相对带宽百分比可以接近200％，从而可以减轻这些材料的色散特性；本发明在微波、红外、光等各个频段均可适用。

项目简介 本成果一种人工湿地用多孔基质材料及其制备方法，属于水处理材料技术领域。常 温下，将质量比为 10-20%的粒径 0.5-1.5mm 砂质粘土、5-35%的粒径 5-10mm 沸石、5-10%235 的粒径＜10mm 腐木、5-35%的Ⅰ级粉煤灰或Ⅱ级粉煤灰、5-25%的粒径＜5mm 铁屑、1-2% 的建筑用减水剂和 10-15%的水搅拌均匀形成混合料；将混合料注入球形或砖形模具中， 在 80-120Pa/mm2 的压力下压制定型，1 小时后脱

一是焊接材料领域中的学科带头人；二是焊接专业的高级研发人员；三是各种技术人员，如工业生产自动化、数控装备与智能仪表等。

项目背景：1.加氢站超高压压缩机属于氢能基础建设领域核 心装备的核心零部件，密封件的密封性能和使用寿命对压缩机的 安全可靠性和效率等起到至关重要的作用，密封件的耐压性能、 自润滑特性与耐磨性能决定了压缩机的最高压力等级。2.超高压 氢气无油润滑密封的主要难点和技术瓶颈是：超高压、无油润滑、 超高压差气爆三个极限工况的叠加。超高压密封泄露率往往难以 保证，摩擦力大，造成温度超过使用极限，可导致密封部件快速 失效。氢气压缩机密封部件完全处在无油润滑状态下服役，对材 料的自润滑特性和耐磨性能提出严峻挑战，常规动密封材料摩擦 系数高且使用寿命短。超高压差气爆可导致密封材料内部气爆损 坏，导致极短时间内密封失效。 所需技术需求简要描述：1.在 90 MPa 氢气工况下，动密封 泄露率低于 0.4%；2.在 90 MPa 氢气工况下，动密封件使用寿命 超过 1000 h；3.在 90 MPa 氢气工况下，动密封件能适用于完全 无油润滑工况，能够保证油气隔离，不污染氢气。  对技术提供方的要求:1.具有国内固体润滑材料及密封材料 研发机构、橡胶材料研发机构，具备固体润滑材料、密封材料和 橡胶材料的研发设计能力；2.具备完善的样品成型及制作能力，拥有完善的产品分析、成型、测试、检测装备。 

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。