本成果以飞秒激光作为加工光源，研究飞秒激光束流作用下材料表面微结构及彩色视觉效果形成机制，建立飞秒激光彩色微条纹制备理论模型；协同攻克高精度光机电多轴协调控制技术、三维动态扫描振镜及控制技术、激光参量监测及稳定性控制等关键技术，形成超快飞秒激光彩色微条纹制备工艺数据库，集成开发精密制造装备。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 飞秒激光金属表面彩色微条纹全息精密制造装备开发，突破金属表面各类微条纹结构精密加工需求，实现视觉上多层次、多区域幻彩效果显示；相较于传统颜料制备彩色条纹，采用激光制备技术的金属表面彩色视觉效果依赖于表面微纳米结构，不会因金属表面氧化改变显示效果，也不存在掉色等现象，更具有使用价值，非常适用于3C、金属模具加工、纪念币、珠宝制造以及特殊信息存储和防伪等领域。 本成果以飞秒激光作为加工光源，研究飞秒激光束流作用下材料表面微结构及彩色视觉效果形成机制，建立飞秒激光彩色微条纹制备理论模型；协同攻克高精度光机电多轴协调控制技术、三维动态扫描振镜及控制技术、激光参量监测及稳定性控制等关键技术，形成超快飞秒激光彩色微条纹制备工艺数据库，集成开发精密制造装备。技术优势体现在： （1）采用高精密电机控制偏振态镜片旋转扫描装置，同步实现激光加工参数、光束角度线偏振与圆偏振镜片精密偏摆控制，突破光束偏振态多维调控，形成精密激光加工工艺数据库； （2）配套国产飞秒激光器，由激光器性能优化角度改善激光加工效果，于激光器内部实现脉冲调制，减少外部控制环节； （3）基于自主开发的控制系统，实现工艺参数到控制系统集成，简化操作以提高加工效率；满足根据实际应用需求实现特定功能开发。

针对当前工业缓冲包装制品存在的环境污染等问题，本成果对以秸秆纤维/玉米淀粉等生物质资源为主要原料、模压发泡成型并且生产过程零排放、产品废弃无毒全降解的生物质全降解工业缓冲包装制品的成型关键技术及成套装备系统进行研发，为生物质全降解缓冲包装制品的大规模产业化提供关键支撑技术，主要应用于泡沫塑料、纸浆模塑等各类包装产品的替代。研究了以淀粉、植物纤维等可再生资源为主料的生物质全降解材料的成分配伍、降解机理和固液共容均相体形成机理，重点突破了淀粉塑化、植物纤维处理等技术，

项目简介    渗氮渗碳强是广泛需要的技术，等离子渗氮渗碳强化零部件表面，环保、高效等， 但渗层不均、打弧等。本项目发明了一种交互式双阴极等离子表面热处理装备，强化电场强度，  

系统基于虚拟现实、“互联网+”等新一代信息技术，主要面向采煤机等煤机装备，进行设计软件开发与信息化系统研究，以虚拟现实煤机装备、“互联网+”煤机装备等为研究主线，进行煤机装备与虚拟现实“协同-融合-改造-创新”的深度研究。 系统由煤机装备虚拟现实模型资源库、基于OSG的煤机装备虚拟装配方法与系统、基于UG的煤机装备虚拟装配方法与系统、煤机装备虚拟现实装配人机交互技术与系统、煤机装备场景仿真和漫游技术与系统、煤机装备虚拟现实装配网络化技术与系统以及基于WebGL的煤机装备数字模型技术与系统等七部分组成。 系统可通过融合VR场景仿真与漫游、虚拟装配与人机交互关键功能设计等关键技术，实现数字化设计、虚拟装配和虚拟运行；通过将工作面装备和地质数据进行采集录入，建立3D全景显示的综采装备虚拟运行系统，完成装备的姿态与轨迹预测，丰富煤矿工作面计算机集中监测控制功能；实现CAD模型导入VR环境、煤机装备VR场景制作，实现煤机装备虚拟抓取、移动、旋转和装配，实现煤机装备虚拟环境沉浸式立体显示等。 系统入选2022年中国科协“科创中国”先导技术榜，为该榜单电子信息领域25个上榜项目之一。

稻米糊粉是大米加工过程中的重要副产物，主要包含稻米糊粉层和亚稻米糊粉层，营养价值十分丰富，含有大量的蛋白质、膳食纤维、维生素和矿物质，其营养素含量是精白米的数倍到几十倍不等，是十分优良的食品原料及配料。稳定化加工后价格 0.6-1 万元/吨，开发成产品则利润更高，具有十分可观的经济效益。 但稻米糊粉层中的脂肪酶和过氧化物酶在碾米过程中极易激活，产生脂肪酸败现象，这是限制其商业化应用的主要因素。绝大多数富含糊粉层的米糠未被有效分离，与米糠一起以 0.2 万元/吨左右的低价出售用作饲料，未充分发挥其附加值，是一种巨大的资源浪费。 本项目针对传统稳定化方法处理稻米糊粉层得到产品货架期短、食味品质差、成本高等缺点，通过差异化分级、梯度瞬时灭酶等关键技术的研发，成功解决了稻米糊粉的稳定化问题，并成功挖掘其高值化商业卖点，将其作为功能性配料开发了代餐食品、固体饮料、烘焙以及面制品等系列产品。该项目的研究成果对于提高稻米附加值，促进大米加工企业创利增收，延伸稻米产业链具有重要意义。 

超临界二氧化碳（SCCO2）具有安全性高、环保、成本低等突出优点,是氟氯烃类发泡剂最有潜力的替代物。但由于二氧化碳在聚苯乙烯中的溶解度较低,且扩散系数较大,因此难于制备低密度的聚苯乙烯发泡材料。针对二氧化碳发泡剂的特点,在自行研制的超临界CO2挤出发泡试验装置上,通过改变成核剂种类及含量,添加过氧化物控制发泡材料降解,与PMMA共混等改性手段,研究影响发泡材料表观密度的因素,制备出低密度发泡材料。 北京化工大学自行研制的XPS生产线，可针对聚苯乙烯，聚丙烯，聚乳酸，聚酯等进行连续挤出和注塑发泡成型，其中环保型聚苯乙烯保温板生产线已经在国内推广了10余条生产线。该项目是国家十二五科技支撑计划项目，中德合作国际项目以及国家环保部重点支持项目。

该成果主要涉及叶片、叶盘阵列加工装备设计方法，同时利用精密数控磨削工艺，在阵列机床上实现双端带冠叶片的高效率加工技术。该成果可以构成完整的航空发动机加工技术体系。其中：1）建立多主轴阵列机床的设计方法，可实现一个工序同步加工叶片零件，提高叶片、叶盘加工效率；2）形成利用圆柱坐标机床三个运动轴实现叶片榫头和型面的全面加工方法，可用于进一步降低阵列机床成本；3）利用环面砂轮实现双端带冠叶片的精密磨削方法，可在阵列机床上一次装夹完成全型面的加工，进一步提高加工效率。 制造过程中，重点解决复杂型面及结构零件加工效率不足的生产难题，同时降低叶片、叶盘的加工成本；建立环面砂轮加工双端带冠叶片全型面的加工方式，避免二次装夹带来的重复定位误差，显著提高加工节拍。该成果的应用将极大地提高了航空发动机叶片的效率和成本，改善了传统铣削加工成本高、效率低、工序繁琐等生产难题。

现代结晶技术是无机盐、精细化工品、光电晶体材料、医药、农药、食品添加剂等高端功 能材料的共性科学问题，相关晶体产品是不同行业高端产品中的核心部分，结晶工艺和结晶器 装备开发是结晶技术的重要环节。 华东理工大学资源过程工程研究所具有国际先进水平的结晶过程研究测试仪器与实验装 置：马尔文激光粒度分析仪 (Mastersize 2000) 、颗粒录影显微镜 (PVM) 、聚焦光束反射测量仪 (FBRM) 、平行结晶仪，扫描电子显微镜 (FEI Quanta 250) 、全自动实验室合成反应器 (LabMax) 等，能够对结晶过程进行在线监测和控制、结晶产品的粒度分布、晶体形貌特征进行分析评 价。 研究所还拥有二维激光粒子测速仪PIV以及体三维速度场测试仪V3V，配备相关流体力学 商业软件及自主开发的设计软件系统，能够对结晶器流场进行数值模拟，实现结构与操作参数 的多参数系统优化，开展结晶器设计与工程放大。 研究所建立了一套无机盐大型无机盐结晶器精确调控工程技术与装备的研究方法，通过结 晶过程热力学、结晶过程动力学，结晶工艺优化，结晶装备设计与放大，实现了氯化钾大型结 晶装备的优化、十万吨级反应结晶氢氧化镁等结晶装置成套工艺。 

页岩气是指赋存于富有机质泥岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要 存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主。近几年来，美国页岩气勘探开发 技术突破，产量快速增长，实现其“天然气革命”，对国际天然气市场及世界能源格局产生重大影响，极大的改写了世界能源格局。但是页岩层岩石具有结构致密、坚硬、超低渗透率等特性，因而页岩气开发非常困难。 目前世界上开发页岩气井初步造缝较为成熟的技术方案是在铺设的水平 油管井中用聚能射孔器作为初步造缝的装置来击穿油管和岩石，形成页岩层岩 石的初步造缝。其原理是用电缆将射孔器送到套管要射孔的部位，由电雷管引爆 射孔子弹。子弹是高效火药压制成聚能的致密锥形体，外包以铜皮。火药爆燃沿 锥形面的中心，瞬间以每秒8000米的高速和2000°C以上高温的喷射流，射穿套 管壁和水泥层，在地层中再穿透300-500毫米。每个射孔枪向四周沿螺旋线装 置多发子弹，每米长度射孔密度不少于15〜20个孔，以保证出油的裸露面 积。高效力的射孔，有时再加上油层的压裂措施，使射孔完井在完井方法中占 主导地位。 二氧化碳相变页岩气增产技术及装备提供一种能够适应各类页岩层、能 够替代聚能射孔弹的页岩气初步造缝装置，是一种基于临界C02相变来对页岩 层岩石初步造缝的电缆射孔器，其射孔器是一种可以调节压力、爆破速度、造 缝能力强、安全可靠的低温射孔器，具有根据不同地区的页岩气层岩石的致密程 度调节岩石欲裂时爆破压力和爆破速度、提高了页岩气层的开采率、安全可靠特点。

数控立车切削加工作为制造技术的主要基础工艺，随着制造技术的发展，在 20 世纪末也取得了很大的进步，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。是制造业中重要工业领域，如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等行业的主要加工技术，也是这些工业领域迅速发展的重要因素。为了满足市场和科学技术发展的需要，达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求,为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性,数控技术、制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所突破。 黑灯工厂”是 Dark Factory 的直译，即智慧工厂，因为从原材料到最终成品，所有的加工、运输、检测过程均在空无一人的“黑灯工厂”内完成，无需人工操作，所以可以关灯运行，故而得名。智能化才是支撑企业的核心，智慧工厂中员工对智能化设备的掌控能力的要求大大提高，由原来的纯粹单一“操作为主，设备为辅”的角色演变为“设备为主，操作为辅”，需要员工变身为具备全面技术能力的工程师。技术工程师不仅要保证智能化生产线的正常运行，还要保证快速处理生产过程中产生的异常等，而且成为了智慧工厂的“隐形人”，由其在综合考虑效率、成本等因素的基础上决定哪些工作由机器完成，哪些由人完成，实际的生产仍是一个人机协作的过程。基于数字孪生建模、分析、调试、决策和运维等远程管控来实现和保障的。 本项成果的核心是黑灯模式下的动柱式数控机床智能装备及基于云控远程运维平台的加工产线的开发及其产业化，主要是开发中小型数控动柱立式机床智造装备、基于数字孪生驱动的云管控系统及 APP，研制低时延智能控制器并实现产业化。其关键技术是数字孪生驱动的一体化设计、智能控制AI 算法及其控制器和基于物联网的云控远程运维技术。数控机床与智能数字化+物联网+云平台相结合，因此形成的本成果是特有的数字化智能装备（数智装备）。 技术先进性和独占性在于： （1）基于数字孪生的动柱式数控车床的设计制造方法及精密加工自动化流程智能改进技术； （2）基于数字孪生驱动的自感知、自决策、可预测性运维等于一体的黑灯模式智慧工厂的云管控平台及制造服务 APP； （3）全新的基于区域选择性耦合控制的低时延智能控制技术的开发。创新点在于： （1）基于数字孪生模型的动柱式数控机床及其配套生产线的设计制造方法创新； （2）“倒立式五轴车铣中心”实现 5 面车铣复合加工；“动柱式数控立车”技术，X 轴主导轨、X 轴滚动丝杆、X 轴副导轨三者来定位动立柱技术；8-12 工位伺服液压刀塔，加工时换刀快、精度高、故障少； （3）通过内置 K210 智能芯片、SIM8200/8300 和智能传感等核心模块，实现了智能装备间 NB-ioT 和 mMTC 等 5G 物联通讯和人机交互； （4）将多源数控机床运行数据高效融合以及边缘计算与云端一体化，开发制造服务 APP 模块，构建面向制造服务生命周期的云网端管控平台； （5）基于区域选择性控制的低时延智能控制器实现了智能装备之间的网格化耦合控制，结合云网端管控系统及深度学习，构成智能产线。