验证D5h局域对称性可以有效减弱横向磁各向异性以及抑制磁量子隧穿效应（Chem. Sci.2013, 4, 3310），随后再进一步通过精准分子设计，创造了其时单分子磁体的有效能垒和磁滞回线开口温度的世界纪录（Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 12966;J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 5441;J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 2829），同时又发现D5h局域对称性的钬单离子磁体中的超精细相互作用可以有效抑制零场磁量子隧穿效应（Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 4996） 为高性能稀土基单分子磁体中的对称性策略（包括对称性策略的理论基础、高性能单分子磁体中的理论模拟和实验分析、相关实例讨论）以及未来的机遇与挑战作了全面论述

针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了 Mg 纳米线的储氢性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的 Mg 纳米线。 结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制 Mg 纳米线的长度和直径。测试结果显示，Mg 纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。实验结果显示，直径为 30-50nm 的 Mg 纳米线具有良好的可逆储放氢性能。研究成果发表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. AlloysCompds 等期刊上，授权发明专利 2 项。 

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。 

本项目采用来源丰富的天然可再生资源淀粉取代价格昂贵、日益枯竭的石油 单体，在酸解、氧化、接枝共聚多元复合改性的基础上，优选复合单体、采用交 联改性、添加一系列的助剂并引入乳液聚合工艺制备出性能优良、无甲醛游离的 环境友好型木材胶粘剂。项目累计申请发明专利 8 项(获授权 6 项)，并已实现产 业化推广和销售。项目产品可有效解决甲醛残留导致的室内空气污染问题，并显 著降低木材胶粘剂的生产成本，促进木材胶粘剂产业的健康发展。 创新要点 （1）通过多元复合改性提高淀粉所占比例最高可达 50%； （2）通过优选复合单体和改进工艺，产品达到了中高档白乳胶的水平； （3）无甲醛源物质添加，产品无游离甲醛存在； （4）生产工艺简单易行，对原料和设备的要求较低。

FED是目前在研的几种平板显示器中的一种，也是唯一能够保持 传统阴极射线管显示器（Cathode Ray Tube Display，简称CRT）高显示 质量的新型平面显示技术。在家用电视机、电脑显示器、车用显示器、工业监视器、 医疗仪器设备、军事、航天等领域有重要应用前景。特别是FED具有比现有的平板显示技术更高的抗恶劣 环境的能力，在军事、航天等方面有重要的应用前景。针尖型冷阴极的FED制作成本昂贵，而采用纳米线 冷阴极，具有制备方法简便、电学性质可控等优点。 本技术成果采用自组织生长纳米线冷阴极结合微加工薄膜工艺制作高分辨率的FED，在纳米冷阴极可 控生长及其栅极微结构集成、纳米冷阴极FED器件封装等关键技术取得突破。掌握了从材料、器件结构、 制作工艺到驱动技术的完整的知识产权体系，自主建立起纳米冷阴极FED的整套工艺线及其工艺。本技术 成果在大面积玻璃衬底上实现了高精细定位生长纳米冷阴极；研制出可用于高分辨率FED的栅极结构纳米 冷阴极电子源阵列；开发出了纳米线冷阴极FED器件的真空封装技术；建立起纳米冷阴极FED工艺流程； 研制出栅极结构纳米冷阴极FED样机。

光纤接口数控C面磨床是光纤通信产业用于加工光纤连接器中的核心零件——二氧化锆(ZrO2)陶瓷插针C面倒角的数控磨床。 工件磨削采用金刚砂轮；工件架进给采用新颖二层直线滚动导轨复合滑台：下层滑台大进给气动控制实施工件位，上层滑台应用减速电机加曲柄连杆机构实现工件小行程往复磨削运动；为避免大进给气动冲击，在下层滑台两端还配置了液压缓冲器吸震；整机的电气操纵采用OMRON液晶显示触摸屏，通过OMRON CQMIH系列CPU组合模块对磨削进给、工件转速实行程序列自动控制，砂轮进给实行高分辨率的数控进给控制。 此机床已生产了12台，用于中科院上海技术物理研究所中日合资大平洋蓝登光器件有限公司，与我校同时研制的“光纤接口数控同轴磨床”一起，已成为制造光纤接口流水线上的关键设备。

激光智能增材制造系统是将激光3D打印系统与激光制造仿真物理模型，CAD、CAE、CAPP、CAM技术，高精度多种在线控制系统相结合的下一代增材制造设备。该系统可根据三维模型特征优化加工路径；可根据工件材质和性能要求，通过模拟程序得到优化加工参数；在制造过程中，可通过尺寸扫描测量，实时调整加工量；通过温度、图像、等离子光谱等传感器在线采集特征信息，实时调整加工参数；制造完成后，可给出热处理参数，进一步提高产品性能。系统整体智能化程度高，集成度高，在实现激光金属3D打印的同时，可大幅提高打印工件的尺寸精度和机械性能。该技术适用于复杂高性能产品设计制造、核心工件再制造、航空装备、核电装备、轨道交通装备、海洋工程装备等高端制造领域，还可用于模具精准修复。

“污垢热阻测试仪”是“换热器在线监测仪”改型换代的新产品。它既保持了原产品测试准确、性能可靠等优点，又增加了控制和计算机通讯等许多新的功能。使得这一新产品既能满足现场监测换热器的监控要求,也能适合现场运行换热器的监测需要，和计算机实时连网通讯，是实现工业循环水现代科学管理必不可少的好帮手。

混凝土3D打印是一种将水泥基复合材料逐层堆叠的新型增材制造技术，因其无模化、自动化、快速化和灵活化的建造优势在建筑、桥梁、基础设施等领域迅速兴起，并表现出巨大发展潜力.3D打印是无模快速建造过程，可以在没有模板支撑的前提下，自由灵活的快速建造异型混凝土结构和建筑。 3D打印赵州桥建成于河北工业大学北辰校区熙湖东侧河道上，桥长28.10米，单拱跨度18.04米，桥宽4.20米。 3D打印赵州桥参照市政桥梁相关设计规范进行设计,为单跨双腹拱结构，结构主拱设计为无铰拱，腹拱为三绞拱，拱上建筑与主拱进行结构刚度分离,优化设计结果。结构安全性系数采用1.1,设计荷载为人群荷载4.2kPa，永久作用有：自重、徐变、装配式构件残余收缩、基础水平和竖向变位等，设计考虑的可变作用有风力、流水压力、温度力，设计过程同时考虑的偶然作用有地震力；承载能力按照承载能力极限状态进行检算，裂缝及变形按照正常使用极限状态进行检算，检算过程各项荷载以《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》为框架，同时根据3D打印实际情况适当调整荷载分项系数、组合系数等计算参数以保证结构安全性质。桥梁设计过程采用桥博与MIDAS CIVIL,检算过程采用MIDAS CIVIL,有限元缝隙通过板梁单元进行结构设计，采用实体单元进行连接位置等的细部优化。设计同样进行了施工阶段计算和吊装过程动态计算，为保证施工工程安全和吊装后构件的可靠性，施工阶段对结构裂缝要求提升至0.2 mm。经检算各施工阶段和成桥后各阶段钢筋拉压应力及混凝土压应力满足要求，结构变形及裂缝满足要求。   新材料： 3D打印大尺寸结构构件对水泥基胶凝材料的早强快凝等具有更为严格的要求，同时需要早期水化放热低以及后期的低收缩。为了解决此技术难题，3D打印赵州桥项目精选白色高贝利特硫铝酸盐水泥、石英砂、石英粉以及玄武岩纤维等，通过不断优化材料的配合比，制备而成特种水泥基 3D打印复合材料。该材料,3 天单轴抗压强度 48~52 MPa，3 天水化放热 220J/g，92 天收缩值 4‱。特别地，该材料绝大比例的原材料为白色，很好的提升了打印结构的外观美观度。 新装备： 为了满足主拱打印的尺寸需求，研发了大型滑轨式机械臂 3D 打印机，机械臂臂展 3.3m，滑轨长度 6.0m，可一次性打印成型长度 11m 左右的结构构件，运动精度 0.1mm。材料的输送为压力泵输送，管径 30mm，长度 12m，可实现打印过程中的连续和持续供料。同时软件部分，打印过程中的路径规划设计，为本课题组自主设计的一笔成型路径规划算法，提高了打印的效率，减少了大尺寸结构打印过程中断点数量，保证了结构的连续性。新技术： 天津市地基承载力较弱，对拱桥结构的稳定性和安全性影响较大。因此，使用了内嵌式传感器系统和云平台系统，实时监测和传输拱脚的位移、预应力损失、拱顶的挠度等桥梁的健康状态。同时使用了北斗，用于监测两侧桥台的不均匀沉降等信息，建立了桥梁监测的三维可视化管理平台。