金属纳米颗粒是重要的超材料（Metamaterials）物质，在化学化工（如催化剂）、生物医药（如医学成像与诊断试剂）、新能源（如光 能转化）等领域中有着巨大的市场前景。以金纳米颗粒为例，目前国 际 市 场 基 本 被 英 国 BBI 等 极 少 数 公 司 所 垄 断 （https://www.bbisolutions.com/products/gold-reagents/gold-nanoparticles.html）。 根据 BBI 公司统计，其产品在科研领域的使用频率超过 4 亿次/年， 按照其售价约 2 英镑/毫升，每次测试使用 10 毫升计算，该公司仅纳 米金销售年产值就超过 80 亿英镑。 金属纳米颗粒的原料成本并不高，仍以纳米金为例，1 克氯金酸 （人民币 200 元）可生产纳米金 1 万毫升，按照 BBI 的售价价值约 2 万英镑。而且在国内购买 BBI 等公司的产品还需缴纳高额税费，供货 期通常长达数月之久。国内金属纳米颗粒的生产有面临工艺不完善、 无法自动化大规模合成等问题。实验室的小规模制备成本高，并且产 品单分散性和颗粒尺寸重现性不好，无法同国外公司竞争。 我们经过多年的研究积累掌握了各种金属纳米颗粒的精准形貌 和尺寸控制方法，结合微流控技术能够实现自动化合成，可以生产多 种形状规则、尺寸均一的高质量产品，预期在国内和国际市场都有很 强的竞争力。 

钢中夹杂物的成分、形态、尺寸、以及分布的直接影响着钢材的工艺性能夹杂物的控制是生产高品质钢的重中之重。通常，我们会尽可能的将钢中的夹杂物去除，以提高钢材的洁净度；然而，钢中的夹杂物不可能被完全去除，存留的引起缺陷使钢材失效，同时可能会引起水口堵塞，因此，我们通常采用改性处理的方法将钢中的夹杂物改性为低熔点的液态夹杂物，以减小其对钢材质量的危害，也可避免水口堵塞现象，保证钢铁生产的顺行。近年来，我们利用 MnS 夹杂物的易变形性能来提升钢材的易切削性能，还可以利用纳米级的夹杂物来钉扎奥氏体晶界或微米级的夹杂物诱导晶内铁素体的形成，以达到细化晶粒、提升钢材韧性的目的，称此为“第二相粒子冶金”。（1）高品质钢中非金属夹杂物成分设计。根据不同高品质钢的使用性能要求不同，通过熔点、硬度和变形能力等因素对钢中夹杂物进行成分设计，确定钢中非金属夹杂物的成分目标。（2）钢中非金属夹杂物多维无损表征技术。利用夹杂物自动分析仪、酸浸蚀、小样电解和大样电解、高分辨同步辐射等多种方法定量三维表征揭示了不锈钢表层夹杂物分布规律，实现钢中（尤其是表层）非金属夹杂物的有效控制。（3）钢液脱氧过程中非金属夹杂物成分热力学研究。通自主编写的计算程序和热力学算进计算，实际钢液多元复合脱氧条件下钢中各类非金属夹杂物的生成条件。（4）高品质钢精炼渣成分设计研究。通过模型对大量不同精炼渣系进行优化，对渣-钢-夹杂物多元热力学反应进行预测，根据钢中非金属夹杂物的成分需求，对夹杂物进行精准控制。（5）高品质钢脱氧剂和辅料设计研究。通过控制高洁净钢的合金和辅料的成分，实现高品质钢中非金属夹杂物的有效控制，从而提升高品质钢产品的洁净度。（6）耐火材料影响机理研究。通过研究渣-钢-耐火材料的浸蚀机理、界面反应和润湿行为，研究其对高品质钢洁净度和夹杂物成分、数量等的影响，确定最优的耐火材料。（7）钢中非金属夹杂物去除行为研究。通过实验、物理水模拟和数学模拟相结合的方法，研究冶金反应过程不同时刻和不同工况下非金属夹杂物的数量、尺寸和分布，确定最优的操作工艺，实现钢中非金属夹杂物的有效去除。（8）钢液二次氧化过程非金属夹杂物行为研究。通过研究空气、渣和耐火材料等对高品质钢中非金属夹杂物的影响，确定不同二次氧化条件下，钢中非金属夹杂物的行为，通过多种手段减少钢液二次氧化。（9）钢液凝固、冷区和热处理过程非金属夹杂物的变化行为。通过研究凝固和冷却过程中非金属夹杂物的成分、数量、尺寸和分布行为的变化，实现对最终钢产品中非金属夹杂物行为的变化。

已有样品/n模具是“工业之母“，模具行业是工业的放大器，对相关产业的放大作用可达1:100。近年来，我国模具工业一直保持着快速发展的态势，2015年达到2100亿人民币，出口额50.8亿美元，从业人员达百万人。各类模具均需要冷却，其效果直接影响生产效率、模具寿命和制件质量。现有模具冷却一般采用机加工直孔组成回路，但难以实现产品自由型面各个区域的均匀高效冷却。3D打印可直接加工出随产品型面自由变化的随形冷却水道，实现模具的随形温控，特别是对于复杂结构、高精度、高性能要求的高端模具尤其重要，堪称模具制造

该课题是针对地下金属矿因回采间柱而造成大量资源损失这一问题而形成的阶段回采工作面连续推进的实用技术，并围绕连续开采工艺中出矿效率低这一技术难题深入研究了散体动力学基础理论。该技术的最大特点是变传统的二步骤开采为一步骤，可实现井下采矿作业的合理集中，提高回采强度和井下工人劳动生产率。 在采矿新工艺方面，试验成功了侧向挤压斜面连续推进振动出矿崩落法以及阶段空场嗣后充填连续采矿法；进行了高浓度全尾砂胶结充填研究，创新了充填料浆贮存、制备与输送等相关的设施与设备，在深井充填水力学方面有独到的见解，缓解了深井充填管道磨损程度；长期从事金属矿地压综合治理研究，在微震监测与岩爆预报、回采地压控制、大面积空区失稳安全分析等方面有所建树；在新型硬岩支护方式进行过有益的探索，研制了水压支柱并应用于缓倾斜薄矿脉分条连续开采中；大力推广连续出矿技术，成功研制了复合型金属橡胶弹性系统的新型振动出矿、运矿设备。 该课题在国家 “九五”重点科技攻关计划和国家自然科学基金资助下，在该技术的研究与应用开发方面进行了深入系统的研究工作，创造了一系列具有自主知识产权的新工艺、新设备，拥有2项国家发明专利。研究成果经专家鉴定，整体技术具国际先进水平，于2005年荣获国家科技进步二等奖，并出版了由国家科学技术学术著作出版基金资助的专著《散体动力学理论及其应用》。应用范围：该技术成果被原国家经贸委列为“国家八五重点新技术推广项目”，已在国内6个省14个矿山推广。本研究成果的技术覆盖面广，可应用于有色、冶金、化工、建材等部门。

项目背景：随着能源短缺、环境污染等一系列问题的日益突出，汽车轻量化成为汽车制造领域研究的主要方向之一。而超高强钢的开发和利用是汽车轻量化一个有效的解决途径。然而随着钢材强度升高，势必造成室温成形困难，易出现成形应力高、回弹现象严重的现象，且对模具磨损大，使用传统的常温冲压工艺和设备难以生产。热金属气胀成形 HMGF(Hot Metal Gas Forming)技术可以为此矛盾提供较好的解决方案。HMGF 技术是将高强钢加热到一定温度，利用充气的方式将坯料胀成与模具内腔形状相同，具有一定形状和性能的结构件。使用该技术，可以实现复杂外形部件的整体成形，缩短生产周期，大大提高生产效率，从而降低制造过程的总体成本，为汽车结构件的轻量化提供有效途径。关键工艺技术：项目的关键工艺技术为：热金属气胀成型与组织性能调控一体化工艺，即在热金属气胀的过程中兼顾材料的成型和材料成型后的性能。通过分析超高强汽车用钢在成型条件下的热变形行为以及温度场和应力场的变化，保证材料的成型；通过探索成型条件下再结晶、相变等微观组织的变化，调控材料成型后的性能，最终实现超高强汽车用钢成型和成性的一体化。

万立骏院士，1957 年 7 月出生于辽宁省新金县，1987 年 6 月于大连理工大学获硕士学位，1996 年 3 月在日本东北大学获博士学位，1998 年回国到中国科学院化学研究所工作。2009 年 11 月当选为中国科学院院士。主要从事扫描探针显微学、电化学和纳米材料科学的研究。发展了化学环境下的扫描探针技术，在表面分子吸附和组装规律、纳米图案化、表面手性研究等方面取得系列成果。致力于能源转化和存储器件的表界面化学、电极材料制备方法学和材料结构性能的研究，设计制备了系列高性能纳米金属材料、金属氧化物材料和锂离子电池正负极材料等，并应用于能源和水处理领域。该工作通过光学显微镜对凝胶态聚合物电解液(GPEs)中锂离子的沉积/脱嵌过程的电化学行为及形成机理进行了研究。研究表明在低电流密度下，锂离子倾向于在电极表面均匀沉积，成微球状。当电流密度增大时，表面沉积的锂会演变成苔藓状进而形成枝状晶须。此外，作者通过剥离枝晶表面的SEI壳层，利用原子力显微镜(AFM)及电化学阻抗谱(EIS)对其尺寸，形貌，模量及电导率进行了测试。结果表明这类原位生长的SEI具有较为优异的理化特性，有希望直接引入固体电解液锂金属电池中对锂枝晶的生长进行有效的抑制。该研究阐释了锂枝晶的结构演变过程，并对其表面SEI层进行了深入的表征，有助于我们进一步认识锂金属电池的衰降机制。2020 年重要锂电成果有：Angew. Chem. Int. Ed.：通过人工非晶正极电解质界面实现持久电化学界面助力固/液态混合锂金属电池Angew. Chem. Int. Ed.：利用中温转化化学构建空气稳定、锂沉积可调节的石榴石界面Angew. Chem. Int. Ed.：准固态锂金属电池中锂枝晶及其固态电解质界面层的界面演化 J. Am. Chem. Soc.：准固态锂电池中 LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 表面正极界面层的动态演化J. Am. Chem. Soc.：全固态合金金属电池的微观机理：调节均匀锂沉积和柔性固态电解质界面演变

本发明公开了一种液态或半液态金属电池荷电状态估计方法， 根据电池的等效电路获取状态空间表达式；通过参数辨识，获取等效 电路参数与 SOC 的函数关系；根据等效电路参数初始值以及电池欧姆 内阻、电池电动势与 SOC 的函数关系，获取系统矩阵初始值、控制输 入矩阵初始值以及观测矩阵；采用扩展卡尔曼滤波算法，获取状态估 计时间更新矩阵和误差协方差时间更新矩阵；从中提取电池的 SOC 的 预测值、极化电压和扩散电压、获取电池电动势的值、以及欧姆内阻 压降；根据电池电动势、极化电压、扩散电压以及欧姆内阻压降，

本项目将巨霍尔效应这一纳米体系的新效应应用于器件领域，以纳米铁磁金属颗粒薄膜替代现有霍尔器件的掺杂半导体活性层材料，是一个全新的技术，取得了多项具有原始创新性的技术成果，进一步推进了纳米材料在新材料技术、电子信息技术等领域的应用。相关成果已获国家发明专利授权九项。 纳米铁磁金属颗粒薄膜霍尔器件具有的工作温度宽、温度稳定性能优异、抗核辐射等优点，在微弱磁场探测、航天器的精确定位、导航以及军事装备等方面都具有十分重要的用途，市场前景广阔。

 此项研究中，研究团队通过一种活化负载的方式，制得了催化剂颗粒尺度小于3nm的Pt3In有序团簇催化剂。徐虎课题组通过理论计算考虑了不同尺寸和Pt比例的金属间纳米晶体，研究表明通过往铂中掺杂铟原子，可以有效地改变了铂的电子结构，使铂对氧的吸附能力减弱，这样有利于氧还原反应。研究表明，在Pt

将纳米级尺寸石墨烯量子点修饰到超薄 ZnO 纳米片表面，同样可大大提高 ZnO 纳米片的光催化性能，结果如下图所示，这主要归因于石墨烯量子点与 ZnO 纳米片形成 p-n 结，促进光生载流子的分离效率。此外，将 N 掺杂石墨烯量子点与 TiO2 纳米片复合，构筑高效可见光催化剂，可