物质学院凌盛杰课题组在国际期刊《ACS Materials Letters》发表了题为“Flame-Retardant and Sustainable Silk Ionotronic Skin for Fire Alarm Systems”的科研成果。该成果由上科大物质学院凌盛杰团队独立完成，2019级硕士研究生刘强为第一作者，2016级本科生杨硕为第二作者。

项目简介： 餐厨垃圾等生物质废弃物易腐败、滋生蚊蝇，不但产生恶臭气体、滤出液等污染环境，而且已成为传播疾病的因素之一，同时餐厨垃圾的不当使用也威胁人身健康，因此餐厨垃圾的减量化、无害化和资源化处理已是国家的重大需要之一。本项目通过筛选、驯化获得能够高效降解木质纤维素、淀粉、蛋白质、油脂等的微生物菌株 20 余株，构建了系列微生物菌剂 5 种，研发了系列化的餐厨垃圾资源化装置。 利用上述菌剂在自主研发的装置中能在 6 小时内实现餐厨垃圾的资源化。作为土壤基质的产出物中有机质含量超过 80%，氮磷钾总量不低于 5%，其各项指标均符合或超过农业部有机肥相关标准（NY525-2012 和 NY884-2012）。 该土壤基质可有效改良当前的盐碱地和沙漠化土壤，恢复土壤的生态功能，其社会意义、环境意义重大。 上述相关技术成果在应用过程中具有能耗低，处理效果好的特点。 相关技术成果获得 2015 年天津市专利金奖，2016 年中国专利优秀奖。

原料预处理单元，用于将废弃橡胶中的金属与橡胶分离和并切割橡胶形成胶粒； 进料单元，与原料预处理单元连接，用于实现密封无氧进料热解反应单元，与进料单元连接，包括反应器以及缠绕于所述反应器外部的加热线圈，加热线圈以电磁辐射的方式对反应器供热以使原料热解形成油气混合物，反应器下端设有炭黑出料口，上端设有油气出气口；炭黑收集/精制单元，与所述炭黑出料口连接；油气冷凝单元，与油气出气口连接，包括换热器和油品收集罐，换热器用于冷凝所述油气混合物形成初级油品和可燃气，油品收集罐用于收集所述初级油品；油品收集/精制单元，与油品收集罐连接；燃气净化/发电单元，用于净化所述换热器产生的可燃气，并通过所述可燃气发电以及废水处理单元，用于处理来自所述燃气净化/发电单元和所述油品收集/精制单元产生的废水。通过上述过程，目前该技术的设备已经研发完成、运行可靠，可以实现废弃橡胶材料的循环再利用。

江南大学纺织服装学院功能性纤维研究室在废弃聚酯降解及资源化利用方面有着 10 余年的研究经验，可以聚酯瓶片、纤维及面料为原料，分别利用乙二醇、丙三醇、1,4-丁二醇等溶剂进行化学降解，使其转化为可被资源化再利用的低聚物。功能性纤维研究室依据这些低聚物的物化性质，开发了包括表面活性剂、环氧树脂固化剂、阻燃聚氨酯泡沫、分散染料等在内的多项高附加值产品。项目研究成果在国内外核心期刊发表论文 36 篇，申请专利 16 项，授权 5 项。课题组在研究基础上，设计并建立了一套处理量 40L 的乙二醇降解聚酯的中试生产线，初步实现了乙二醇聚酯降解的产业化研究。 关键技术 （1）汽车废旧聚酯面料的乙二醇解聚产率达到 80％，丙三醇解聚产物达到70％； （2）制成解聚废弃聚酯发泡材料，泡沫压缩强度>700kpa，且泡沫的网络骨架稳定； （3）制成解聚废弃聚酯环氧树脂固化剂，产率>80％，热稳定性能在 200℃前无热分解； （4）制成解聚废弃聚酯分散染料，最大吸收波长 520 nm，染色牢度强； （5）设计并建立了一套处理量 40L 的乙二醇降解聚酯的中试生产线。 知识产权 发表学术论文 36 篇；申请专利 16 项，其中授权 5 项。 项目成熟度； 设计并建立了一套处理量 40L 的乙二醇降解聚酯的中试生产线，实现初步产业化生产。 投资期望及应用情况 目前已与部分企业合作，成功降解废弃聚酯面料等。 

项目采用蒸汽闪爆预处理、碱处理与生物酶等技术相结合的方法，来处理稻麦秸秆、棉秆皮等农副产品和废弃物，从中提取新型天然纤维素纤维。已开发出可用于复合材料工业的稻秆/麦秆纤维、可用于纺织工业的棉秆皮纤维。使用这些纤维为原料，开发了麦草纤维/聚乳酸复合材料、棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料及棉秆皮纤维混纺纱线、棉秆皮纤维过滤材料等小试样品。 关键技术 项目突破的关键技术：蒸汽闪爆秸秆关键技术、蒸汽闪爆预处理与碱处理结合法制备秸秆纤维关键技术、蒸汽闪爆预处理与生物酶结合法制备秸秆纤维关键技术，以及秸秆纤维生态复合材料制备关键技术。蒸汽闪爆技术是近年来发展较快的制备微米级材料新技术，以处理时间短、化学品用量少等优点而引起人们的重视。项目根据棉秆皮及其所制备纤维的用途，深入研究了蒸汽闪爆、蒸汽闪爆预处理与碱处理结合法、蒸汽闪爆预处理与生物酶结合法对秸秆纤维中纤维素、木质素、半纤维素的分离作用机理并优化分离条件，研制出适合后续各行业工艺要求的秸秆纤维。项目采用秸秆纤维为增强纤维，以聚丙烯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等为基体研制出了复合材料。 知识产权及项目获奖情况 专利：获得授权专利 3 项，申请发明专利 7 项。 项目成熟度 现处于试生产阶段 投资期望及应用情况（成果在行业的引领作用，成果在哪些地方推广应用） 欲寻求合作，进行产业化开发

皂荚荚果、油茶果壳和无患子果皮中含有丰富的五环三萜类皂甙等天然活性成分（皂素），这些皂甙类成分呈中性，泡沫丰富，易生物降解，对皮肤无刺激，具有较强的洗涤去污能力，较好的耐酸碱、耐盐能力，还能与多种表面活性剂复配产生协同效应。近年来随着石油资源短缺和能源危机日益突出，合成表面活性剂及洗涤剂的生产成本越来越高。此外，大量合成洗涤剂的使用，对环境造成了严重的污染。因此，表面活性剂和洗涤剂必将朝着绿色、环保、可再生方向发展。 天然皂素制备与应用已列入国家“十二五”科技支撑计划，目前已开发出物理分离技术、水提技术、醇提技术及提取与同步纯化技术等，相关技术通过了教育部科技成果鉴定，申请发明专利7项，授权发明专利2项，出版专著1部。

成果描述：纳米碳材料在人类的生产生活中正显示出越来越多的重要作用，具有广阔的市场空间。碳纳米材料生产由于成本高及部分技术上的瓶颈制约了大规模生产，市场拓展减缓。我们团队经过十余年的研究和开发，采取研发创新的高新技术，可廉价高效地生产高附加值碳纳米材料（纳米碳管，纳米碳纤维）。目前技术路线可行，实验室小试阶段已完成；团队急需通过有实力企业的诚意投入，共同完成纳米碳材料新产品的放大生产；快速扩大工业化规模生产和市场销售，形成品牌。市场前景分析：可用于多个高技术产品市场，附加值高；例如：可强化锂电池电极材料性能和锂电池的整体性能；可用于超级电容器储存电能；可用于隐身吸波材料；以及飞机、汽车等轻质配件材料，轻质合金钢，强化钢化高分子材料等。其中纳米碳纤维年用量4万吨，纳米碳管年产能数千吨；而且每年都在明显增长。与同类成果相比的优势分析：目前本团队创新研发的新技术的指标主要有催化剂性能指标和碳纳米管纯度指标。碳纳米管 CVD 制备过程中催化剂的性能将直接影响所生产的碳纳米管的性能。碳纳米管的技术指标主要有反应温度、制备 CNTs 单位质量产量、及原料固碳率等。本技术中催化剂反应温度低于800 ℃, 催化剂的产碳能力可达CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料单程固碳率为 15%-50%；纳米碳材料纯度高，在85%-98%。碳纳米管的纯度高，制备的碳纳米管纯度超过85%；有的达到 98%。国际先进,国内先进。

随着国家经济的快速发展，高速公路建设及煤炭能源工业迅猛发展，但在路基修筑 中常常遇到泥页岩一类的易软化、泥化岩层，特别是在煤矿巷道中，底板大多为泥岩， 在水及车辆碾压作用下发生严重泥化，极大影响路基质量及交通运输。为解决泥岩泥化 问题，开发了一种高效泥化物固化剂，通过将固化剂材料撒在泥化物上，并进行搅拌， 然后碾压密室后即可，固化后的固化体可直接作为低等级公路无铺面道路，也可作为高 等级公路路基。 对泥化物的含水量及粒度没有特别要求，根据用途不同，选择不同固化剂掺量比例。 泥化物固化体 1d 强度可达到 4MPa。

纳米碳材料在人类的生产生活中正显示出越来越多的重要作用，具有广阔的市场空间。碳纳米材料生产由于成本高及部分技术上的瓶颈制约了大规模生产，市场拓展减缓。四川大学研发团队经过十余年的研究和开发，采取研发创新的高新技术，可高效低成本地生产高附加值碳纳米材料（纳米碳管，纳米碳纤维）。 新技术的指标主要有催化剂性能指标和碳纳米管纯度指标。碳纳米管 CVD 制备过程中催化剂的性能将直接影响所生产的碳纳米管的性能。碳纳米管的技术指标主要有反应温度、制备 CNTs 单位质量产量、及原料固碳率等。本技术中催化剂反应温度低于800 ℃, 催化剂的产碳能力可达CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料单程固碳率为 15%-50%；纳米碳材料纯度高，在85%-98%。碳纳米管的纯度高，制备的碳纳米管纯度超过85%；有的达到 98%。此技术路线可行，实验室小试阶段已完成。 碳纳米管、碳纤维是近十年飞速发展的新型纳米材料，具有很大的商业价值和用途，附加值高。碳纳米管可以作为模具制备出最细的纳米尺度的导线，或者全新的一维材料，在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。制备的微型导线可以置于硅芯片上，用来生产更加复杂的电路。利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高，不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高，抗冲击性能好。碳纳米管和金属形成金属基复合材料；这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强。

项目成果/简介:本项目开发了一套 32 吨级工业自动吊车系统，相关技术处于国际领先地位。本展品可使吊车运送效率比当前主流方法提高 77%以上，行程 6 米时，最大定位误差不超过 5 毫米，精度非常高。同时，本展品可确保事故率降低 50%以上，使操作人员工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重设备有限公司生产的吊车上进行了大量的推广应用。 这项成果符合《中国制造 2025》的战略目标，具有非常显著的经济效益。它定位精度高，有助于实现核废料运送与处理等操作。无人式的操作方式可以使桥式吊车在各种危险环境下作业，从而进一步拓宽了其工作范围，在先进制造行业产生了非常积极的影响。 这项成果在创新性方面处国际领先水平。在吊车控制方面，国际上近 5 年来引用数排名前十名的论文中，这项成果占到 4 篇；成果第一完成人方勇纯教授应邀前往波兰华沙参加第 11 届机器人运动与控制研讨会并做大会报告（其他三位大会报告人分别来自美国，法国，葡萄牙）。2016 年，成果入选国家自然科学基金委资助项目优秀成果选编（六），信息科学部 5 年共入选成果 25 项，其它入选成果的第一完成人分别为高文院士，杨学军院士，钱锋院士，房建成院士，郝跃院士等著名专家。应用范围:吊车是应用领域最广的设备之一，我国在基础设施建设上的持续投入，为吊车类起重机械的蓬勃发展提供了非常好的机会。随着产业转型升级和战略性新兴产业发展，智能起重机是起重机行业的大势所趋，也是当前智能制造业的迫切需求。具体体现在：（1）新兴产业促使起重机趋向大吨位、高效率、自动化、智能化及多用途方向发展。（2）用户对起重机性能的要求不断提高，为此必须借助于新兴的智能技术来研制智能型起重机。（3）随着全球经济一体化，制造企业需要借助于智能起重机来提升装配水平和生产效率，增强在国际市场的竞争力。 本自动化吊车可以为地方经济和社会发展注入活力，可望形成重要的产业基地。主要体现在：（1）本自动吊车科技水平高，可以提高相关制造业的技术水平和产品竞争力。（2）本自动吊车本身及衍生产业可以提供就业机会，缓解社会压力。（3）本自动吊车主要用于具有智能化生产流程的核电、码头、建筑行业等，可带动上下游企业的发展。（4）本自动吊车具有良好的市场前景，更便于带动产业的发展，在实施地区可形成重要的产业基地。效益分析:特色 1：本展品的自动化吊车包括机械部分与电气部分，还开发了吊车自动控制软件系统。具体而言，为了实现高性能自动控制，提高实时性，设计了基于 DSP 的多轴控制板。手/自动操作可由遥控器上三个按钮进行设置，DSP 可以实时监测对应的三路信号来判断吊车的手/自动状态，以便在变频器操作模式无变化的情况下，通过 PLC实现吊车手/自动控制状态的平滑切换，自动模式由 DSP 提供控制信 号，手动模式由单片机提供。 特色 2：建模、轨迹规划、跟踪及自动快速消摆技术。提出了一种精确的多吊绳吊车模型与一种基于鱼群行为的 RNA 遗传算法的建模方法。可更为准确地刻画实际工业吊车特性，为后续控制方法设计与分析奠定坚实的基础。提出了多种便于台车跟踪的自动消摆轨迹，简单易行，效果良好。此外，提出了一种增强耦合非线性消摆控制技术、一种鲁棒滑模控制方法以及一种考虑轨道约束的自适应消摆控制技术，能充分考虑外界干扰与未建模动态的干扰，取得良好的防摆与定位控制效果。此外，考虑吊车执行器的饱和约束、部分信号不可测量等实际问题，还设计并提出了一系列行之有效的自动控制方法。 特色 3：运动体检测与三维场景重建技术。具体而言，项目组搭建了一种彩色点云获取设备，可以准确获取实际工况下带有颜色信息的三维点云。提出了一种三维的正态分布变换算法，在实际应用中取得了稳定有效的结果。为防止桥式吊车现场危险事故的发生，设计了一种智能监控系统来发现进入吊车操作现场的人，并在可能发生危险时进行警报。经大量测试，所提技术能很好地完成预定任务。 特色 4：持续扰动抑制。针对野外工作的吊车系统，设计了一种适用于持续扰动情况下的非线性复合消摆方法。除此之外，针对周期性干扰的不利影响，项目组还提出了一种重复学习与部分反馈相结合的控制方法。两种方法均可有效抑制持续干扰对吊车系统的影响。 特色 5：竖直起降技术。针对负载的起吊、落吊、水平传送过程，提出了一种非线性跟踪控制方法，该方法能保证台车及绳长变化的跟踪误差始终地保持在任意设定的范围内并收敛于零，同时能有效地消除负载的摆动，大幅提高系统的工作效率。