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有机相变蓄能复合材料及在建筑节能中的应用
有机相变蓄能复合材料是由有机相变材料（如石蜡）和高分子支撑和封装基体组成的复合材料，通过有机相变材料的固-液相变储存或释放热量。由于高分子材料的微封装和支撑作用，使得分散于其中的有机相变材料发生固液相变时仍能保持原有形状。该类材料有以下特点： 无需外部封装，可直接使用； 相变前后材料能保持其形状和强度； 材料的导热系数可在一定范围内调节，对外界温度变化响应及时； 材料具有良好的阻燃特性。 应用前景广阔，包括但不限于太阳能储存、建筑节能、冷热防护、电子元器件温度管理、低温储存、电力调峰、工业余热回收利用、智能服装等领域 本课题组还开发了有机相变蓄能复合材料的连续生产设备和生产工艺，已实现小批量连 续示范生产。 随着我国经济发展和人民生活水平的提高，我国建筑面积增长迅速，相应地，建筑能耗也大幅度增长，到 2020 年预计将占社会总能耗的 1/3。因此，在国务院发布的《能源发展战略行动计划（2014-2020 年）》中，节能的绿色建筑已被列为重点发展领域。本项目开发的有机相变蓄能复合材料可以充分利用太阳能和谷电等自然和低价能源，通过光热转换和电热转换来实现建筑采暖。太阳能具有不连续和不稳定的问题，存在供给和需求不匹配的矛盾。有机相变蓄能复合材料可以将太阳能蓄存起来，在需要时释放，从而解决这些问题。在采用分时电价的地区，还可以利用有机相变蓄能复合材料进行谷电蓄能采暖，平抑峰谷差。通过充分利用清洁的可再生能源，降低建筑运行能耗，节省运行开支，减少环境负担
清华大学
2021-04-11
药用功能高分子材料在医药工业中的应用
本项目的开发是将上述材料实现规模化生产，为制药行业提供所需的树脂，特别是为中药现代化提供高选择性的吸附树脂及相应的中药成分分离技术。南开大学开发的天然产物的树脂吸附法提取工艺和针对甜菊甙、人参皂甙、绞股蓝皂甙等研制出的吸附树脂和脱色树脂，都已实现产业化，并在其它天然成分的分离中也显示出良好性能。90年代，针对多酚类研制出ADS系列吸附树脂，完成了银杏叶、沙棘叶、苦荞、山楂、白芍、喜树果、穿心莲等药材的树脂吸附提取工艺研究，这些中药材含黄酮类、皂甙类、生物碱类、酯类等典型成分，因而可推广到其它许多中药的提取。树脂吸附提取工艺和ADS吸附树脂已在十多个厂家（包括天津、上海、山东、浙江、云南、湖北等地的厂家）使用。近年来研制的固相有机合成载体树脂，已小批量生产，除少量提供给国内研究单位使用外，大部分产品出口到欧、美等国家。/line南开大学针对中药成分的复杂性，研究出多种具有原始创新性和自主知识产权的特种吸附树脂，包括给体型、受体型和混合型氢键吸附剂、凝胶型吸附树脂、分子筛吸附树脂等。这些树脂在原料、结构、吸附机理和性能上均不相同，分别对中药的不同主要成分具有选择性，因而能得到高质量的提取物。在常规条件下，用普通吸附树脂从银杏叶中提取黄酮类成分，其含量只能达到20%左右；但用氢键吸附树脂提取，黄酮类成分的含量可达到35%。/line南开大学研制的新型吸附分离树脂新品种有氢键吸附树脂ADS-17、21， 凝胶吸附树脂ADS-F8，络合吸附树脂（尚未命名）和分子筛吸附树脂（尚未命名）等，国内外尚无此类产品。 固相有机合成载体是南开大学近年开发的另一类反应性高分子材料，南开大学研制的系列固相有机合成载体有氯甲基树脂、氨甲基树脂、苄醇基树脂、王树脂、三苯基树脂、磺酰肼树脂和磺酰胺树脂等。随着基因组工程的完成，生命科学的下一个重点将是蛋白组工程，在蛋白组工程中,固相多肽合成将会发挥很大的作用。因此，固相合成载体的市场近几年来以非常快的速度增长，将来的用量会越来越大。据欧、美几届展览会了解，仅匈牙利有这种产品出售。
南开大学
2021-04-10
一种无机-有机复合膨润土废水处理材料的制备方法
本发明公开了一种无机－有机复合膨润土废水 处理材料的制备方法。方法的步骤为：1)将粉碎、过100目筛 的膨润土投加到阳离子表面活性剂溶液中，然后水浴搅拌1～2 小时；2)将AlCl3溶液加入到上 述悬浮液中，用量为1～10mmol AlCl3/g膨润土，搅拌5～10分 钟；3)水浴搅拌下，将NaOH或 Na2CO3溶液滴加到上述悬浮液中，产物室温老化10小时以上； 4)经多次洗涤过滤后，烘干、研磨即可。本发明的优点是：首 先将表面活性剂交换到膨润土层间，然后在膨润土层间和表面 形成羟基铝，减少了羟基金属和表面活性剂在膨润土层间的竞 争作用，有利于磷酸根的交换吸附和提高改性膨润土混凝性 能，能够同时去除废水中的有机污染物和磷酸盐。
浙江大学
2021-04-11
一种流延成型制备金属软磁复合材料的方法
本发明公开了一种流延成型制备金属软磁复合材料的方法。其主要步骤为：1）将钝化剂和溶剂按照钝化剂质量分数为0.1%-5%混合起来得到钝化液，将钝化液和磁性金属粉末按照质量比为0.01-1混合，搅拌，烘干，得到钝化粉；2）将钝化粉和有机溶剂，分散剂，粘结剂，增塑剂混合，搅拌均匀，并经过筛网过滤，除泡，制备得均匀弥散的浆料；3）流延成型；4）干燥，固化处理。本发明的优点是利用流延法制备的金属软磁复合材料具有电阻率高，饱和磁通密度较传统铁氧体高的特点。利用较成熟的流延工艺使薄膜金属软磁复合材料的生产工艺简单化，成本降低，在薄膜电感等电子器件的制备中有广阔的应用前景。
浙江大学
2021-04-11
一种基于被动毫米波极化成像的材料分类方法
本发明公开了一种基于被动毫米波极化成像的材料分类方法； 首先利用毫米波辐射计成像系统在无极化照射环境中获取给定入射角 下场景的水平极化图和垂直极化图；再根据水平极化图和垂直极化图 计算得到“线极化比”图像；然后统计分析“线极化比”的分布规律， 利用阈值估计公式估计“线极化比”阈值；最后根据分类准则，实现 对场景中的金属材料和非金属材料的分类。本发明能非接触、被动地 对金属材料和介质材料的进行有效分类，并且不受环境辐射变化的影 响，具有很好的鲁棒性，可用于金属目标的遥感与探测、金属危险品 的安全检测与预警等领域。
华中科技大学
2021-04-11
一种基于子结构的复合材料弹性参数识别方法
本发明提供了一种基于子结构的复合材料弹性参数识别方法，建立复合材料子结构有限元模型，根据子结构理论对复合材料子结构模型进行动力学缩聚；缩聚后子结构特征矩阵装配到残余结构上，计算得到复合材料全模型模态信息；提取全模型模态数据，计算模态频率对残余结构弹性参数的相对灵敏度；将试验和有限元模拟的模态频率残差的二范数作为目标函数，利用迭代优化算法最小化目标函数。本发明通过考虑了子结构的复合材料建模，将模型待识别部分定义为残余结构，通过全模型模态频率对残余结构弹性参数的相对灵敏度分析和模态振型匹配，采用优化迭代算法识别复合材料待识别参数，节省计算资源，提高计算效率，具有十分重要的工程意义。
东南大学
2021-04-11
在拓扑材料ZrTe5中观察到的spin zero现象
通过研究三维狄拉克半金属材料ZrTe5中量子振荡随磁场倾角的演化，发现在特定角度电阻的量子振荡会突然消失，并伴随出现振荡相位的反转。分析表明这是所谓的spin zero现象，这也是第一次在拓扑材料中观察到该现象。更重要的是，这一现象带来的振荡相位反转，表明广泛使用的确定贝里相的实验方法，在某些条件下会得出错误结论。 拓扑材料在强磁场下由于轨道作用和自旋塞曼劈裂，可能演化出不同的拓扑态，从而为研究这些态之间的转化，即拓扑相变，提供了理想的平台。Spin zero现象是由于朗道能级发生塞曼劈裂，两套劈裂的朗道能级的量子振荡相互叠加干涉引起的，因此可以提取出自旋相关的信息。ZrTe5中spin zero现象的出现，暗示当磁场沿a轴或c轴附近时，ZrTe5的狄拉克能带磁场作用下变成线节点拓扑半金属，而非外尔半金属。所以，spin zero的出现，也可以用于帮助判定拓扑态的类别。图表1：ZrTe5中量子振荡的振幅和相位随磁场角度的变化。
北京大学
2021-04-11
利用自学习系统实现逼近理论极限的光学手性材料设计
随着纳米光子学的发展，具有超颖性质的人工微结构吸引了众多研究。针对日益增长的研究和设计需求，北京大学物理学院方哲宇及其研究团队实现了一种自洽的框架——BoNet，其结合了贝叶斯优化（Bayesian optimization）和卷积神经网络（convolutional neural network），实现了纳米结构对于超强光学手性的自学习。基于此框架，他们将纳米结构设计表示为图形，并输入卷积神经网络进行电场分布和反射光谱的学习，此过程不需要将纳米结构参数化为向量，因此最大化的保留了其几何信息和边界条件。同时，利用贝叶斯优化以实现对纳米结构远场光学手性的优化，并运用其采样样本反复训练神经网络实现自学习。利用BoNet，他们针对远场反射光谱的圆二色性进行优化并逼近了其理论极限(CD = 1)，同时利用神经网络匹配预测的近场电场分布，对获得的强光学手性进行分析解释。 此框架能够被直接推广用于其他光学性质的自学习优化，例如实现反常透射，偏振态调制和相位调制。更进一步的，此方法论能够帮助设计更多的，具有良好光学性质和运用价值的纳米光子学器件，比如消色差超透镜，超灵敏的微传感器以及智能超表面等。此研究同时能够启发更多数据驱动的研究，通过利用人工神经网络和其他机器学习的方法，实现对传统科学研究的新探索，在制药，引物设计，固体结构分析上启发新突破。 该工作于2019年11月19日在线发表于学术期刊《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上，题为“Self-Learning Perfect Optical Chirality via a Deep Neural Network”(DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.213902)。北京大学物理学院方哲宇研究员是本文的通讯作者，李瑜，徐优俊，姜美玲为该文的共同第一作者，北京大学定量生物学中心来鲁华教授为合作者，北京大学为唯一通讯作者单位。该工作得到得到了科技部、教育部、国家自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、北京大学纳光电子前沿科学中心、量子物质科学协同创新中心、北京大学高性能校级计算平台、北京大学生命科学中心高性能计算平台等单位的支持。用于近远场计算的神经网络结构表征实现了逼近理论极限的高手性，并利用神经网络对近场分布进行分析
北京大学
2021-04-11
二氧化碳电还原反应高效催化材料的研究
本研究设计并合成了无定型 Ag-Bi-S-O 修饰的 Bi 0 纳米颗粒，将其应用于二氧化碳电还原反应中 （图 1 ） 。 该研究工作首先通过溶剂热法制备了 AgBiS 2 纳米棒，并将其在空气中煅烧处理，得到了组成为 Ag 0.95 BiS 0.75 O 3.1 的双金属硫氧复合物纳米棒。在进一步电化学还原预处理后，该复合物被转化为无定型 Ag-Bi-S-O 修饰的 Bi 0 纳米颗粒。这种新型二氧化碳电还原催化剂在仅有 450 mV 的过电位下，实现了高达 94.3% 的甲酸法拉第效率和 12.52 m A/ cm 2 的甲酸部分电流密度。通过与 AgBiS 2 、 Bi 硫氧复合物及 Bi 2 S 3 参比样品进行对比，发现在电化学还原预处理过程中，金属硫化物中的 -2 价硫会转化为 H 2 S 并离开电极表面，只有金属硫氧复合物中被氧化为 +6 价的硫能保留在催化剂中。后续实验表明 ，这一部分硫能促进水的解离，而甲酸形成过程中所需的 H + 正是来自于 H 2 O 。因此，甲酸的生成被极大程度地促进。另一方面， Ag-Bi-S-O 修饰 Bi 0 纳米颗粒中的 Ag ，有利于电荷在电极中传递，提高了催化剂的电流密度。在过电位为 450 mV 时，更大的电流密度可以提高阴极附近的局域 pH ，而更大的局域 pH 能进一步提升硫促进水解离的效用，同时抑制氢析出反应的发生。因此，无定型 Ag-Bi-S-O 修饰的 Bi 0 纳米颗粒可以在极低的过电位下将二氧化碳高活性、高选择性地转化为甲酸。
北京大学
2021-04-11
生物医学组织工程用三维支架材料的制备方法
组织工程支架是指能与组织活体细胞结合并能植入生物体内的材料，它是组织工程 化组织的最基本构架。聚羟基乙酸（PGA）和聚乳酸（PLA）等聚乳酸类材料是典型的合 成可降解聚合物。它的结构通式为[—OCH（R）CO—]，式中的 R 为 H 时是聚经羟乙酸， R 为 CH3 时是聚乳酸，由于乳酸和羟基乙酸都是三羧酸循环中间代谢物，且吸收和代谢 机理明确并具有可靠的生物安全性。作为组织工程支架材料，PLA，PGA 及其共聚物生物 材料不仅具有良好的生物相容性，生物可降解性和降解可调性，而且可以诱导某些基因 的上调转录。 本组织工程多孔支架材料的制备，通过将聚乳酸共聚物颗粒放在模具中热压成型， 然后在室温下将成型的聚乳酸共聚物放在高压 CO2 气体中机械饱和，所述高压 CO2 气体 的压力为 3.0-30.0MPA，同时从膨胀室上端的液体溶液进口喷入极性溶剂；在足够的机 械饱和时间之后，于 1~100 秒之内将气压迅速降低到大气压水平，所述聚乳酸共聚物中 的 CO2 气体的溶解度迅速下降，产生大量的 CO2 气腔，就形成了多孔泡沫结构，而形成 组织工程用三维支架。 目前，聚乳酸支架材料已被广泛的用于骨，软骨，血管，神经，皮肤等组织的支架 材料，并显示其良好的应用前景。
同济大学
2021-04-13