非线性光学开关材料是非线性光学材料的一个重要分支，指的是在某种外界条件（如：光、热、化学环境变化等）变化下，能够在非线性光学 “开”、“关”两种状态间切换的物质。先前的大多数研究主要集中于液态材料，但其易失谐以及不稳定等特点，使得液态开关材料难以获得实际应用。而固态非线性开关材料具备非线性性质优良、性能稳定、易于调控等优势；但是目前具备固态非线性开关特性的材料却还很匮乏，这是因为其不仅要求其结构构筑基元是强响应非线性活性基团，而且环境变化下具备基元间对称性的可逆重排特性。目前，已经报道的固态非线性开关材料在状态间切换依赖于材料本身的相变温度Tc，正因如此，已报道材料只能在一个固定温度点下使用，这严重限制了固态非线性材料在温度响应方面的应用。 2018年吴立明课题组从理论上预测具不对称性的单氟磷酸根PO3F2-有望成为新的DUV NLO功能基团，并提出氟磷酸盐可作为深紫外非线性光学材料；进而通过实验合成获得(NH4)2PO3F，NaNH4PO3F∙H2O，(C(NH2)3)2PO3F等新型单氟磷酸盐深紫外非线性光学材料，并对其非线性光学性能进行了系统研究。（Chem. Mater. 2018, 30, 7823-7830.）。对其中非线性晶体材料(NH4)2PO3F相变特性深入研究发现：该化合物可在温度变化下发生低温相（P21/n、无非线性信号）和高温相（Pna21、有非线性信号）的相互转变。通过单晶结构表征分析证实，该相转变需要克服氢键网络重排的能垒。基于此，该工作提出，如果能调控(NH4)2PO3F中的氢键结构，有望实现对该化合物相变能垒和相变温度的调控。据此，该工作利用K+与NH4+的半径相似但不存在氢键环境的特点，设计合成了一系列化合物Kx(NH4)2-xPO3F (x = 0.0 – 2.0)。研究表明，随着K+含量x的增加，由于Kx(NH4)2-xPO3F结构中氢键网络不断被削弱，发生相转变所需克服的能垒也逐步降低，在材料性能上则表现为非线性开关激发温度Tc的不断降低。因此，通过调控材料中K+离子的含量，固态非线性开关材料Kx(NH4)2-xPO3F (x = 0 – 0.3)可实现激发温度Tc在270–150 K大温度范围内的连续可调。这是首次实现对固态非线性开关材料激发温度的调控，并且根据K+离子含量的控制，可实现在120摄氏度范围内的宽温度连续可调。通过理论计算高温相与低温相的自由能证实当K+含量高于30%时，由于氢键结构的过度削弱，该相转变消失，这与实验结果相符。该工作系统深入地探究了内部微观结构与宏观非线性光学开关性质之间的内在机制，不仅打破了传统非线性开关局限在特定温度的壁垒，而且为今后研究氢键机制作用下调控宏观性质提供了有益的参考。

"本项目旨在发挥光纤光栅分布式传感、有限元模拟、大数据、人工智能的学科交叉优势，实现纤维复合材料结构的智能检测与健康评估。 结合本团队的前期研究基础，按照需求分析、阵列式光纤光栅刻制、高频信号检测仪器研制、光纤光栅的复合材料结构埋入/表贴、材料性能测试、载荷在线监测、有限元模拟、灵敏度分析、复合材料结构典型损伤（准静态承载、低速冲击、雷击）识别算法及其数据库开发、结构健康评估算法研究而展开。主要成果及成果形式包括：（1）阵列式光纤光栅传感器样品；（2）高端复合材料结构在线监测装备样机；（3）复合材料结构损伤诊断软件系统；（4）复合材料结构健康评估软件系统；（5）常见复合材料结构损伤数据库；（6）申请并授权国家发明专利；（7）发表SCI收录的高影响力期刊论文；（8）建立研发平台，培养专业技术人才。本项目面向航空航天、轨道交通、风电、共享汽车、舰船、武器装备等领域对纤维复合材料结构的智能检测和健康评估的急迫需求。前期实施案例有：玻璃纤维/环氧树脂复合材料封装的基片式光纤光栅传感器；电子封装用液态环氧树脂的固化监测；大型风电叶片模具制造过程的光纤光栅在线监测；纤维复合材料结构雷击过程的光纤光

该成果通过分子设计构建了一系列芳腈基聚合物，发明了荧光性、磁性、导电/介电性的芳腈基聚合物与先进功能材料

李源和合作者所关注的材料是Cu3TeO6，在这个材料中，每个原胞内有12个具有磁性的Cu2+离子。在61K以下，Cu3TeO6成为反铁磁体，原胞中6个Cu2+离子磁矩方向大致平行，而另外6个Cu2+离子与它们反向。利用线性自旋波理论，李源和合作者发现，Cu3TeO6中的自旋波具有线性的能带交叠，而进一步的分析表明这种能带交叠具有拓扑性质：具有纯数形式的拓扑电荷，它们不依赖于模型的细节，而只和体系的对称性有关。李源和合作者证明了，只要材料中具有PT对称性（时间反演和空间反演），那么，自旋波的线性能带交叠总是存在。如果同时也存在整体的自旋旋转对称性U(1)，这种拓扑能带交叠具有狄拉克点的形式（图1a），而将U(1)对称性移除，则狄拉克点将拓展为结线（图1b）。狄拉克点和结线都是在特定材料新预言的拓扑能带交叠类型。Cu3TeO6具有很高的晶体对称性（第206号空间群，图1c）,由此保证了在U(1)对称性存在的前提下，布里渊区P点位置的自旋波总是狄拉克点。图1：（a）基于J1-J2模型的自旋波色散（b）布里渊区以及布里渊区中的狄拉克点，同时展示了U(1)对称性移除后狄拉克点演化为结线的过程（c）材料中Cu2+离子J1-J2交换网络。 为了在实验上研究上述自旋波的拓扑能带，李源和合作者又对Cu3TeO6晶体阵列样品进行了非弹性中子散射实验。在实验中，李源和合作者观测到了四维空间中清晰的自旋波信号。为了将实验结果和理论计算进行对照，李源和合作者在模拟材料中磁交换作用方面做了大量工作，他们认为：Cu2+离子之间最主要的磁交换作用是最近邻和第九近邻的交换作用，前者由于距离最近，后者由于离子之间相对笔直的交换路径。从图2a和b可以看到实验和计算结果符合得相当好：数据不仅表明在布里渊区的P点存在狄拉克锥型的色散（图2c），而且散射信号的强度与计算也几乎是一致的（图2d和e）。散射信号的强度反映了动力学结构因子S(Q,w)，其中包含了自旋波波函数的重要信息，所以实验和理论的一致性可以认为是材料中自旋波拓扑属性的直接验证。图2：（a和b）沿着图1（b）高对称路径的实验和计算的自旋波信号强度图，布里渊区中心是(1, 1, 2)（c）布里渊区P点的狄拉克锥型色散（d和e）a和b虚线框中自旋波的细节，虚线包络表明了P点的狄拉克锥型色散。

成果介绍：气凝胶是一种分散介质为气体的纳米多孔性非晶固态凝胶材料，其密度极低，目前SiO2气凝胶最轻密度仅是空气的3 倍。该材料中孔隙的大小在纳米数量级，其孔洞率高达80～99.8％，常温常压下导热系数可低达0.015W/(m•k)。SiO2气凝胶基高效隔热材料有非常好的隔热效果，3cm的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能，是世界上最好的隔热(

纳米粒子由于具有非常小的颗粒尺寸和大的比表面积，通常显示出许多不同于常规块体材料的电、磁、光和化学特性，在现代工业、国防和高技术发展中充当着重要的角色。随着科学技术的迅速发展，对材料性能的要求也越来越高，因此寻找一种可替代液相法的真空气相法来获得表面清洁纳米粒子的制备技术是开发具有优异性能新型纳米结构材料的迫切要求。特别是纳米粒子组装复合薄膜材料由于具有传统复合材料和现代纳米材料两者的优越性，成为一个重要的前沿研究热点，它有望将“传统功能材料”通过“纳米复合化”达到进一步提高和拓展材料性能的目的。

利用具有自主知识产权的专利氧化锌晶须（简写为ZnOw）技术，进行军民纳米隐身功能复合材料的开发，研制一种吸收频带宽、重量轻、厚度薄、吸收率高、物理和化学性能好、室外施工、常温固化、使用维修简便、采购和维修费用低等实用性较强的陷身材料，并在适当装备上实测验证其隐身效果。根据国防部门要求，参照国防标准本项目的主要技术经济术指标为：1）隐身值：3mm波段，优于—10dB(隐身值90%以上        8mm波段，优于—5dB(隐身值75%)以上8cm波段，优于—5dB(隐身值75%)以上2）附着力： ≥ 7Mpa3)冲出强度≥50kg.cm4)面密度：≤1.7kg/m2

成果介绍以国家需求为导向，通过医工结合，系统研究了多种重要纳米材料的毒理学效应与机制、构建了纳米生物安全性评价与研究的新方法。技术创新点及参数1、传统毒理学评价程序基本适用于对纳米材料的毒理学评价，但必须在材料制备、分散、表征、尺寸、结构、修饰、暴露方式等方面予以约定；2、率先构建了基于秀丽线虫、用于纳米材料急性、慢性、神经、生殖毒性等毒理学评价与研究替代模型；3、基于纳米材料的修饰改性及与生物界面相互作用原理，原创性设计了基于氮掺杂碳纳米管、过氧化物酶及其底物识别的高灵敏度纳米生物传感器。市场前景建立纳米生物安全性评价体系实施条件1、酶、荧光小分子和量子点标记的新型纳米生物探针；2、了环境污染健康效应生物标志检测信号放大新原理新方法；3、基于石墨烯的多种蛋白质和DNA损伤检测传感器，并用于环境污染致DNA损伤的快速检测。

成果简介： 对于各种颗粒、纤维增强复合材料，目前主要采用大规模的宏观力学实验寻找力学性能变化规律，进而为提高材料力学性能提供支持，实验繁杂，周期长，投入大。采用显微镜原位力学性能测试方法，对复合材料在各种外力作用下的破 坏过程进行细观观测，有助于对填料、纤维的增强效果及其对复合材料力学性能的影响进行研究，进而探寻影响材料力学性能的主要因素，可大大节约开发成本， 提高开发效率。但目前国内所具有的细观力学性能观测条件主要利用带有原位加 载台的扫描电镜技术，该实验系统成本昂贵，国内仅有少数几家科研院所拥