金属材料热处理、机械自动化、汽车悬挂系统设计研发

本发明提供一种电弧熔丝增材制造复合无针搅拌摩擦制备金属构件的方法，采用电弧熔丝增材制造工艺，按照预设打印程序在基板上从第一层开始以向上生长的方式逐层沉积，直到沉积最后一层，获得所需金属构件；其中，在第一层至最后一层的沉积过程中，对每一层沉积层均采用无针搅拌摩擦进行处理，提高当前沉积层的表面精整度，并消除沉积层表面的氧化层，加深下一层沉积层与当前沉积层之间相互融合的程度，同时通过无针搅拌摩擦重新分布当前沉积层的残余应力并消除偏析，从而提高相邻沉积层之间的层间结合性。

一种在金属催化下亚胺与一氧化碳共聚合成多肽类聚合物材料的新的、简捷的方法，不用氨基酸为原料，以廉价的亚胺和一氧化碳为单体，在金属催化下发生交替共聚，直接生成多肽，从而使合成多肽的成本大大降低。这一途径将可以避免繁杂的合成和活化氨基酸的步骤，使得多肽的合成和传统的方法(如开环聚合反应法)相比，被大大地简化。所得到的多肽类材料，在生物医学材料和制药等领域具有重要用途。 该方法是在高压釜中，以 1，4-二氧六环为溶剂，在 800psi 压力的 CO、50℃油浴以及在催化剂作用下，亚胺与 CO 共聚得到产物多肽。采用一种简单的金属钴化合物作催化剂，能有效地催化亚胺和一氧化碳的交替共聚，得到高分子量和低分散度的多肽类聚合物。方法简捷。 已取得的知识产权： 本项目得到国家自然科学基金资助，是一项具有原始创新性的科研 成 果 ， 已 申 请 2 项 中 国 专 利 （ 申 请 号 200610129890.1 ，200710195204.5）和国际专利（申请号 PCT/CN2007/003465），还将对后续发现及时申请专利保护，因此将拥有该技术的全部知识产权。成果发表在化学刊物 Angew.Chem.，已受到学术界和一些国外公司的关注。 应用前景分析及效益预测： 应用行业：生物医学材料、制药、功能材料。该项目所提供的新型多肽类化合物，已经能够为生物医学工程领域提供一类新的重要的可供选择的材料。从长远来看，开发出多个新的有效的催化剂体系，实现更多类亚胺与一氧化碳的共聚，最终使该方法成为一种广泛有效的多肽的合成方法，将具有重大的社会和经济效益。 应用领域及能为产业解决的关键技术： 作为新的生物医学材料可能具有更好的生物兼容性，因而代替现有材料用于人工血管等方面。此外，还可被用作药物的糖衣以及具有药物缓释等功能。如能实现一般肽类的合成，其低廉的成本将有潜力替代用任何其它合成方法得到的该类产品。不用氨基酸为原料，而是以廉价的亚胺和一氧化碳为单体，从而使合成多肽的成本大大降低、方法大大简化。 技术产业化条件： 投资规模约 500 万元（不含基建投入）。

超级电容器是一种新型绿色储能器件，拥有比功率大、充放电效率高， 寿命长等优点，在低碳经济时代展现出巨大应用前景，已经被广泛应用于电 子产品、电动汽车、混合电动汽车、无线通讯设施、信号监控、太阳能及风 力发电等领域。开发具有高能量、高循环性和低成本的超级电容器是该领域 未来重要研究之一。电极材料作为超级电容器的核心组成部分，对其储能 性能有着至关重要的影响，而具有高理论容量、低价格的过渡金属基化合物 （Fe、Co、Ni）是实现高容量、低成本超级电容器首选的电极材料。以过渡金 属基化合物为主要研究对象，对其组分及结构进行了调控，通过储能性能测 试及储能机理分析，为开发高性能、低成本的活性电极材料提供实验依据。 这一研究的开展，给组装超高能量密度的超级电容器并使其从实验室走向我们 的日常生活带来了新的前景。 1.先进性及产业化前景：提高性能、降低成本一直以来都是超级电容器发展的 主旋律，其中能量密度低是超级电容器发展面临的主要问题，因此开发出具 有高能量、成本低的超级电容器迫在眉睫。就提高性能而言，超级电容器的 电极改进是重点，主要途径是通过提高电压窗口和提高电极材料的比电容。 目前针对超级电容器电极材料的研究主要集中在：(1)改进现有的电极材料; (2)开发新型电极材料；(3)改进生产工艺，实现低成本化。目前在全球范 围内达到工业化生产水平的超级电容器基本都是以双电层为储能机制的活性 碳基超级电容器，而以贋电容为储能机制的超级电容器尚处于实验室开发阶 段，因此超级电容器还有很大的发展空间。 2.对所在行业和关联产业发展和转型升级的影响：根据超级电容器的容量大小 和功率密度，可以将其用作后备电源、替换电源和主电源。当主电源发生故障 而不能正常使用时，超级电容器便起到后备补充作用，它具有寿命长、充放电快 和环境适应性强等优点。当用作替换电源时，主要应用于对环境变化有特殊要 求的场合，例如白天太阳能提供电源并对超级电容器充电，晩上则由超级电 容器提供电源。作为主电源时，主要利用超级电容的大功率密度，一般是一个或几个超级电容器通过一定的方式连接起来持续释放几毫秒至几秒的大电 流，放电之后，再由低功率的电源对其充电。 3.市场分析：根据IDTechEX数据统计，2014年超级电容器全球市场规模为11 亿美元，预计到2018年，超级电容器全球市场规模将达到32亿美元，年复合 增长率为31%,并预测将会以此速度预计到2018年，超级电容器全球市场规模 将达到32亿美元，年复合增长率为31%,并预测将会以此速度继续增长。我国 将“超级电容器关键材料的研究和制备技术"列入到《国家中长期科学和技 术发展纲要(2006-2020年)》，作为能源领域中的前沿技术之一。有数据显示， 2015年国内超电市场规模已经超过了 70亿元，因此，在这样的一个大背景下， 研究新材料以开发具有超高能量密度的超级电容器具有非常大的市场前景。

南方科技大学材料科学与工程系副教授谷猛团队联合中科院大连化学物理研究所、上海高等研究院等，巧妙借助原位环境电镜，在真实反应条件下直接观测到NiAu双金属催化剂在二氧化碳加氢反应中的动态过程，揭示了该催化剂在反应中的真实活性表面，为认识催化过程提供了新的思路。该研究发表在《自然-催化》（Nature Catalysis ）上。材料系科研助理韩韶波为文章共同第一作者，谷猛为文章共同通讯作者。 实验表明，在反应气氛和温度下，内核Ni原子会逐渐迁移至表面，与Au合金化；在降温停止反应时，表面Ni迁移回核心部分，重新形成Ni@Au壳型结构。原位红外和原位X射线吸收谱的结果也从宏观角度证实了上述观测结果。团队结合理论计算，提出了新的催化机理。该研究揭示了催化剂真实活性表面，展示了原位电镜在研究构效关系中的重要性，并且为研究金属催化提供启示。

通过蛋白组测序揭示了小麦响应条锈菌和白粉菌侵染的异同，进一步解析了谷胱甘肽硫转移酶TaGSTU6通过与含胱硫醚β合酶(CBS)结构域的蛋白TaCBSX3互作正向调控小麦对白粉病的抗性，但对条锈病没有作用的分子机制。

在传统贵金属（金、银等）之外发掘出具有高性能等离激元效应的非金属新材料，是当前等离激元学基础研究及应用研发的一个热点与难点。金属氧化物半导体材料具有丰富可调的光、电、热、磁等性质，对其采取氢化处理可有效修饰其电子结构，从而获得丰富可调的等离激元效应；此处的一个关键性挑战在于如何显著提高金属氧化物半导体材料内禀的低自由载流子浓度。基于该研究团队新近发展的、理论模拟计算指导下的电子-质子协同掺氢策略，在本工作中研究人员采用简便易行的金属-酸溶液原位联合处理方法实现了金属氧化物MoO3半导体材料在温和条件下的可控加氢（即实现了“本征半导体→准金属”的可控相变），从而突破性地大幅提升了该材料中的自由载流子浓度。研究表明，氢化后的MoO3材料中自由电子浓度与贵金属相当（譬如H1.68MoO3：~1021cm-3；Au/Ag：~1022cm-3），这使得该材料的等离激元共振响应从近红外区移至可见光区，且兼具强增益及可调性。结合第一性原理模拟计算和以超快光谱为主的多种物性表征，研究人员进一步揭示出该协同掺氢所导致的准金属能带结构及相应的等离激元动力学性质。作为效果验证，研究人员在一系列表面增强拉曼光谱（SERS）实验中证实该材料表面等离激元局域强场可使吸附的罗丹明6G染料分子的SERS增强因子高达1.1×107（相较于一般半导体的104⁓5和贵金属的107⁓8），检测灵敏限低至纳摩量级（1×10-9mol L-1）。 这项工作创新性地发展出一种调控非金属半导体材料系统中自由载流子浓度的一般性策略，不仅低成本地实现了具有强且可调的等离激元效应的准金属相材料，而且显著地拓宽了半导体材料物化性质的可变范围，为新型金属氧化物功能材料的设计提供了崭新的思路和指导。