项目简介 在过去的二十年里，磁电材料因其在磁传感器、能量回收器、微机电系统、可调微波器件等工程领域的应用潜力，一直以来得到了研究者的广泛关注。为了实现强的磁电耦合，北京大学工学院的研究者们利用不同的压电和压磁材料制备了诸如0-3 型、3-1 型、2-2 型和2-1型的磁电复合材料。北京大学工学院实验室通过激光处理压磁材料FeBSi 合金 (Metglas)，提出了1-1 型的磁电复合结构。实验测试得出：1-1 型磁电材料具有超高的磁电系数（超过7000 V/cm Oe），相比于现有结果提高了接近7 倍。当被测磁场频率为复合材料的谐振频率时，在室温条件下测到了1.35×〖10〗^(-13)Tesla 的微弱磁场，这是块体磁电复合材料领域的重要突破。该研究还发现，激光快速退火处理可以显著降低压磁材料在谐振频率点的交流损耗，从而提高1-1 型磁电结构的机械品质因子。此外，1 维（1D）的结构也有利于降低退磁因子，并增强磁通聚集效应。应用范围基于磁电耦合效应，该项研究课题组首次提出了磁电磁通门的结构设计，旨在对微弱直流磁场进行探测。这个磁电磁通门具有梭形结构，对于1nT 的直流磁场输入，磁电磁通门输出信号的相对变化相比现有的结果提高了4-5 倍，为磁异常探测在导航、医学诊断等领域的应用创造了可能。项目阶段本课题组同内窥镜团队合作，发展了基于磁电耦合原理的磁电传感器阵列和磁成像系统，研制了国内首台磁电磁成像样机。该样机核心组成部分由56 路磁电传感器、驱动电路、信号采集与处理、磁成像显示等构成。该磁成像系统不仅能够检测磁性金属物的存在，而且还能准确判断其位置、姿态，定位偏差纵向在1.2cm 以内，横向偏差在0.5cm 以内。另外，通过对金属棒扫描和采集信号的微分处理，还可以判断金属棒的长、径比值。该项研究提出的磁成像系统在安检、医学上人体内磁性药囊实时监测方面具有较大应用价值。知识产权已申请相关专利。合作方式 技术转让、合作开发。

本项目以新研发的工业烟尘PM2.5雾霾治理的专用过滤材料为对象，建立以新型水刺滤料为核心的系列化PM2.5滤料生产线和高水平企业，紧随国家大气雾霾治理需求，服务广大市场。 近年来，我国雾霾形势十分严重。袋式除尘是实现烟尘控制的一种主要技术，滤料是决定其性能的核心部件。目前，袋式除尘器中使用的常规针刺毡滤料是为常规大颗粒粉尘捕集准备的，在针刺过程产生的大径穿孔，使除尘器难以捕获 PM2.5 超细颗粒，因此排放到大气中的粉尘超过 90%为 PM2.5 超细颗粒。而水刺滤料则可有效解决滤料生产过程导致的大径穿孔和纤维损伤难题，更为高效捕集PM2.5颗粒物，必将作为新一代高效过滤材料，广泛用于大气颗粒物污染控制。 本项目所用技术为国际领先水平，具有如下优势： 1）研制的水刺新产品其加工过程的刺孔小，对细颗粒的捕集精度和效率显著提高，尤其适合PM2.5微细粉尘的捕集 对比常规的过滤材料，新研发的产品采用全新的工艺制造，用高压水刺作为核心加工技术。该技术采用的水刺针直径是常规金属针刺的1/10，因此加工的滤料孔径大为缩小，显著提升了产品的过滤精度和效率，是控制PM2.5烟尘的换代产品。 2）采用水刺加工，避免了加工过程金属刺针对基布和纤维的损伤，使产品强度大、寿命长、节省原料、降低成本 水刺滤料采用高压水射流纤维环绕抱合与成毡技术到喇叭状三维滤料结构，表面具有像膜一样的超纤布状非织造特征。水刺滤料加工过程不会对基布和纤维产生硬损伤，使滤料强力大为提高，生产效率提高10倍，原材料节省20%。据中国环保产业协会袋式除尘委员会权威统计，我国袋除尘市场150亿元，其中作为消耗材料的滤料50亿元（滤料寿命一般2-3年），而且未来每年增速10%以上。目前中国尤其京津冀受到雾霾的困扰，国家已决定下大力气进行除尘设施的升级换代，将为PM2.5专用滤料提供巨大的市场良机。

开展岩石裂纹扩展与连接机理的研究，对于预测岩 石（体）工程的失稳破坏以及提高油气产量与效率具有重要的理论意义和应用价 值。主要取得的科学发现点如下：（1） 在试验研究方面，研发了适用于裂隙岩石的高精度数字量测技术，发 现了非连续岩石材料中的裂纹扩展与连接规律，建立了非连续岩石材料应力跌落 与裂纹演化规律之间的联系，揭示了岩石材料中的裂纹演化规律，为理论和数值 研究裂纹演化规律提供了技术支撑。（2） 在理论研究方面，利用内变量热力学理论和伪力法，揭示了裂隙岩体 的损伤局部化机理，建立了岩石（体）损伤局部化分叉模型；基于断裂力学原理, 提出了岩石（体）的非线性强度准则，为开展复杂应力状态下裂纹演化过程的数 值模拟奠定了理论基础。（3） 在数值方法方面，提出了连续-非连续数值模拟方法，编制了广义粒子 动力学多线程高效并行计算程序，成功实现了二维和三维裂纹演化过程的数值模 拟，揭示了复杂应力状态下裂纹演化的细观机理，为岩体工程稳定性分析提供了 计算平台。(4) 在工程应用方面，实现了锦屏I级水电站深埋地下洞室非连续围岩损 伤破坏过程的数值模拟，结合现场监测数据，阐释了地下洞室非连续围岩的破裂 发展规律，揭示了深埋地下洞室围岩的损伤失稳机制。

（2018年度高等学校科学研究优秀成果奖（自然科学奖）一等奖） 成果简介：岩石（体）是一种复杂的天然介质，在漫长的地质构造作用过程中，内部孕 育了各种规模和尺度的缺陷（如节理、裂隙和断层等），这些缺陷的空间位置与 分布规律显著影响其力学响应，进而对断续裂隙岩体工程的稳定与安全产生重要 影响。另一方面，在页岩气与煤层气等开采过程中，往往需要人为制造裂缝网络 来实现压裂增渗增产。因此，开展岩石裂纹扩展与连接机理的研究，对于预测岩 石（体）工程的失稳破坏以及提高油气产量与效率具有重要的理论意义和应用价 值。主要取得的科学发现点如下： （1） 在试验研究方面，研发了适用于裂隙岩石的高精度数字量测技术，发 现了非连续岩石材料中的裂纹扩展与连接规律，建立了非连续岩石材料应力跌落 与裂纹演化规律之间的联系，揭示了岩石材料中的裂纹演化规律，为理论和数值 研究裂纹演化规律提供了技术支撑。 （2） 在理论研究方面，利用内变量热力学理论和伪力法，揭示了裂隙岩体 的损伤局部化机理，建立了岩石（体）损伤局部化分叉模型；基于断裂力学原理, 提出了岩石（体）的非线性强度准则，为开展复杂应力状态下裂纹演化过程的数 值模拟奠定了理论基础。 （3） 在数值方法方面，提出了连续-非连续数值模拟方法，编制了广义粒子 动力学多线程高效并行计算程序，成功实现了二维和三维裂纹演化过程的数值模 拟，揭示了复杂应力状态下裂纹演化的细观机理，为岩体工程稳定性分析提供了 计算平台。 (4)    在工程应用方面，实现了锦屏I级水电站深埋地下洞室非连续围岩损 伤破坏过程的数值模拟，结合现场监测数据，阐释了地下洞室非连续围岩的破裂 发展规律，揭示了深埋地下洞室围岩的损伤失稳机制。

"软瓷采用天然粘土、无机矿物、城建废渣等为主要原料，通过塑化改性赋予粘土极强的可塑性，然后经过成型、熟化等工艺制作而成。 软瓷能够弯曲自如，任意造型，逼真表现木、皮、石、砖、布、金属等装饰材料的纹理和色泽，且生产工艺绿色环保，特别适用于建筑内、外墙饰面工程，旧城改造，外墙保温体系的饰面层以及弧形墙、拱形柱等异形建筑的饰面工程。"

本发明公开了一种铁基非晶合金磁性材料及其制备方法。该合金材料的化 学分子式为：(Fe100-aCoa)x-Dyy-Bz-Siw，式中的x，y，z，w为原子百分数：60≤x ≤75，5≤y≤25，20≤z≤25，0≤w≤10，0≤a≤10，且x+y+z+w＝100。该合金 的制备过程如下：将工业纯金属原料以及FeB合金按合金配方配料，采用真空 感应熔炼成母合金，然后用单辊甩带法制得非晶薄带。本发明具有较好的玻璃 形成能力，且软磁性能优良。所需的原材料大多为工业纯度，从而降低了成本， 同时制备工艺简单，可广泛应用于结构材料和磁性材料等方面。

成果描述：拥有独立的自主知识产权，采用磷铁在水溶液中电解制备高纯度FePO4，以水中的氧为产物提供氧源，可以实现原位除杂，不受磷铁的原料来源限制；采用价廉的磷铁和空气中的氧为原料，通过与锂盐和补充磷源或铁源在可控气氛下反应制备粒度和碳含量可控的LiFePO4，避开了目前合成方法中的专利技术壁垒问题，不存在知识产权纠纷，将废物循环利用与能源材料耦合起来，节能环保，从源头上降低了磷酸铁和磷酸铁锂的生产成本；所采用的原料均为大宗化工产品，磷铁副产物中的杂质可以通过反应工艺控制进行无害化处理，在原料的供应和价格方面都非常稳定；通过工艺控制和反应原料的组合，可以将反应产生的CO2等副产物循环利用，实现零排放的绿色清洁工艺；将添加剂与磷铁和锂源及补充的铁源或磷源充分混合，添加剂在后续的反应中既可以起保护作用，又能形成对磷酸铁锂颗粒的原位包覆及控制晶粒生长作用，能够极大提高正极材料的导电性能；采用的工艺路线容易控制，工艺稳定性好，容易实现大批量生产；由于本技术路线使用比较低廉的磷化工副产物磷铁和大宗化工产品，原料成本只是其他工艺原材料成本的1/3~2/3，非常具有市场竞争力；本项目前期采用全新工艺研制的磷酸铁锂材料克容量已达到或超过市售产品，1C放电容量达到120 mAh/g以上，而且成本和生产工艺有非常大的市场竞争优势。市场前景分析：本项目产品专门提供给各种电动车、电动工具、手机、笔记本电脑、蓝牙器件、UPS不间断电源、摄像机、播放器、游戏机、电动玩具、清洁器和极端气候环境下的武器装备等产品所需的锂离子电池和超级电容器电极材料，特别在电动车领域具有非常大的市场前景，主要应用领如图3所示。作为电动车电源，磷酸亚铁锂动力电池具有热稳定性好、安全性高、寿命长、倍率性能好、耐高温、绿色环保等特点，备受关注。与以往的锂离子电池正极材料LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMO2等相比，磷酸亚铁锂的安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标，而且循环稳定性好，1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧、不爆炸，穿刺不爆炸。在未来地几年内，磷酸铁锂地市场需求量将达5万吨以上，尤其是在动力型电池应用方面对磷酸铁锂地需求将大幅增加。目前全球磷酸铁锂生产能力小于2000吨/年，投资磷酸铁锂项目风险小，回报快。与同类成果相比的优势分析：FePO4基本参数：纯度≥97%，粒度≤1μm，而且根据需要可以进行调控。LiFePO4基本参数：Li =~4.4%, Fe=35.4%, P=19.6%, C=2~6%。物理参数：松装密度 ≥0.5g/cm3, 振实密度 ≥1.0g/cm3, 中位粒径 ~4μm。涂片参数：LiFePO4: C : PVDF=90:3:7，极片压实密度：2.1-2.4 g/cm3。电化学性能：克容量>120mAh/g 测试条件：1C, 全电池。克容量>140mAh/g 测试条件：纽扣0.1C, 电压4.2-2.5V。 国际先进，国内领先。

激光显示是新一代高清、高品质显示技术，具有亮度高、寿命长、色彩好、环保节能等优点，正逐步 进入显示市场，形成包括激光放映机、激光投影、激光电视和激光拼墙等等主要产品组成的近千亿产值。 目前，市场主流激光显示的核心技术方案是“激光LD+发光材料”的激光荧光技术，通过发光材料可以有 效消除激光的相干性和视觉危害，更重要的是可以替代低发光效率的绿色激光器，从而大幅度降低整个激 光显示器件的成本、可靠性，并提高器件的显示亮度和光色稳定性；因此，实质性地加速并推动了激光显 示技术进入市场并形成规模产值。目前，国内外代表性企业主要有日本三菱、韩国三星及比利时巴可公 司，及国内光峰光电、海信、长虹、等等。然而，当前激光荧光显示仍存在一些产业共性瓶颈，主要瓶颈 之一是激光显示用发光材料的发射谱带过宽，导致激光显示的色域相对较窄，无法满足人们对高清显示的 需求；通过前期系统研发，我们开发出面向激光荧光显示的系列高性能窄带发射发光材料，亟待与相关优 势企业联合开发下一代高清宽色域激光显示技术，形成我国原创性自主知识产权，带动新材料、新型激光 柔性彩色电子纸在出版、教育、广告、无人超市等领域有广泛的应用

水冷式轧钢加热炉因冷却水带走的热量损失>15%。因水冷滑轨温度低造成的钢坯“黑印”使轧出的钢材公差大，成材率低，轧辊消耗量大。      目前，国内有的无水冷轧钢加热炉采用的是140×140×460mm棕刚玉—碳化硅滑轨或浇注锆刚玉滑轨，轧钢加热炉出钢口平台采用的是高铝质捣打料或锆刚玉浇注块。棕刚玉—碳化硅和高铝质捣打料在加热钢坯的高温（约1300℃）都含有较多的二氧化硅。钢坯表面的氧化铁会和二氧化硅形成熔点低于炉温的铁橄榄石2FeO×SiO2（熔点1205℃），造成这些耐火材料的高温耐磨性差，使用寿命低，加热炉内易结渣，难以清理。而浇注锆刚玉抗热震性较差，易开裂。      北京科技大学特种陶瓷研究室承担的国家“八五”攻关项目“无水冷轧钢加热炉用陶瓷滑块的研制”成功地研制开发了适用于轧钢加热炉的新型耐火材料。这种耐火材料高温抗氧化铁侵蚀性强，高温耐磨性和抗热震性好，使用寿命比棕刚玉—碳化硅滑轨提高50%以上，可制作烧结制品或不定形耐火材料。使用这种新型耐火材料能节约能源，消除钢坯“黑印”，提高轧钢成材率，减少轧辊消耗，加热炉内不结渣，减轻工人的劳动强度，可产生显著的经济效益和社会效益。      本项目产品的基本工艺为耐火材料生产工艺。生产滑轨需要大吨位压机和1450℃高温窑炉。

依托项目：吉林省科技计划重点项目：高显色性绿色固态照明材料与器件研制， 2008年7月- 2010年10月，项目负责人 主要成果：将稀土三基色红、蓝、绿（分别对应钼酸盐、铝酸盐、硅酸盐）荧光粉和该红色荧光粉按一定比例混合后涂抹在紫光LED（λ= 400 nm）管芯上所得到的白光LED器件，其白光色坐标为（x = 0.297, y = 0.36）。 成果优势：本发明则涉及一类新型过渡金属激活，并掺入适量的金属氧化物作为敏化剂Sn、 Pb共激活的钼酸盐红色发光材料（λ= 610 nm），这类红色发光材料具有发光效率高、稳定性高、显色性好、合成工艺简单等优点，是可用于紫光LED转换高显色性白光用途的高效发光材料。