1.痛点问题 新材料的设计与研发往往面临挑战：急需的新材料难以快速筛选设计，而设计出的新材料又难以找到高效且低成本的合成配方，拥有合成配方的新材料又会面临规模化的长周期探索。根据国家工业和信息化部对30余家大型骨干企业调查结果显示，130种关键材料中，有32%国内完全空白、54%虽能生产，但性能稳定性较差、只有14%左右可以完全自给，亟需新思路来解决我国新材料研发难题。本项目着眼于新材料研发，希望通过创建目前业内空白的智能化新材料研发范式，引领行业智能材料开发自动化服务与工艺的开发。 在数字化、智能化浪潮中，国家和各行业的产业界都非常看重科研的智能化升级。通过持续的交流与调研，我们发现许多企业和研发团队目前对智能研发存在大量潜在需求，而智能研究服务与工艺的同类竞品极少。因此，清华智研将作为一家高新科技企业，以AI赋能研发（AIEmpoweringResearch&Development）为使命，组建国际顶尖水平团队，向国内引进并自主开发世界前沿的AIforScience技术，打造世界级的AI未来实验室（World-ClassAIFutureLab）。 2.解决方案 本技术为新材料研发数字化智能服务平台，可在材料研发过程中对各个尺度以及不同研发阶段下进行智能化的加速及分析服务。以各种人工智能算法为核心，如主动学习算法，图神经网络，卷积神经网络等，我们根据不同材料体系的尺度包括三大方面：1.针对分子及晶体等微观尺度的功能材料研发，设计智能化的深度学习系统。2.针对二维功能材料及其功能性器件、催化剂、膜材料等宏观尺度，设计智能化的深度学习系统。3.针对功能材料研发的表征仪器等平台尺度，设计智能化的系统解决方案。这些智能化解决方案能极大地加速新材料尤其是碳中和相关材料的研发速度，从而大大地降低研发成本与时间，为企业获得有竞争优势的科研壁垒。 自动化和人工智能助力未来智能实验室的方方面面，从样品制备（称量固体、添加液体、超声处理.等)，到合成（分配液体，控制温度，混合，测量pH值，干燥等)、表征（气相色谱，高效液相色谱，分光光度法等)，通过自动化/机器人的辅助，可以有效提高可重复性，提高信噪比，加快实验速度。通过人工智能技术，将实验数据转换为可操作的智能指导，快速浏览并利用复杂的数据，提升认知能力。 智能化研发平台 3.合作需求 拟成立公司推动该项成果的产业化进程，希望对接 1）工程化、产品化所需的资源； 2）新能源、新材料领域合作企业。

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 高温是很多新材料及制造过程的必须，因为高温下很多反应才能够发生并且更快速的发生。然而现有高温合成与制造技术有以下缺点： 1、温度有限； 2、升降温慢； 3、能源时间成本高； 4、过程开发和控制不智能等。 高温可以实现毫秒或者秒级的材料制造，从而大大加速了材料开发制造过程，允许在短时间内合成制造出大量产品并收集其信息及数据，通过对数据的处理分析，利用机器学习及人工智能的方法去指导新材料开发及智能制造过程，实现材料开发与制造的智能化升级。

研究内容 ：本课题主要进行了纳米材料的制备研究、纳米改性聚合铝 的制备及其在废水处理中的应用、 纳米改性陶粒的制备及其在废水处理中 的应用等三方面进行了研究。 其中纳米改性聚合铝的制备及其在废水处理 中的应用主要展开了纳米改性聚合铝的制备、混凝处理生活污水的结果、 混凝处理靛蓝印染废水、混凝处理混合印染废水等四方面进行了研究；纳 米改性陶粒的制备及其在废水处理中的应用主要展开了国产普通陶粒理

我们研发的低/中介LTCC材料主要性能满足： 材料1： 介电常数：10±10% Qf：≥50000 烧结温度：900度 材料2：介电常数：20±10% Qf：：≥50000 烧结温度：900度

本项目所研究的超大直径难变形环件主要应用于大型机械、船舶、石 油化工、航空航天、原子能、核能等国家重大装备制造行业。在航空航天领域, 环形件是发动机及火箭的关键零件，广泛应用在航空发动机的压气机机匣、涡 轮机匣、结合环、安装边、封严环、新一代大型运载火箭储箱结构框等重要部 位。随着国家航空航天、原子能、核电能等的发展需要，对环件尺寸要求越来 越大，精度、强度、刚度方面的要求也越来越高。因此超大直径难变形材料环 件的研究对于提升我国重大装备制造行业有着至关重要的意义，主要表现在以下 几个方面： 1 超大直径难变形环件的辗压成形工艺可显著降低环件产品内部的残余 应力水平，以满足后续机械加工的要求。结束了我国不能生产超大规格难变形 材料巨型环件的历史，对发展我国航天科技工业具有重要的意义； 2 本项目的研究成果可以解决我国大飞机项目中发动机关键零部件的生 产，保证我国大飞机项目的顺利实施； 3 本项目所展开的超大直径难变形环件的研究可以保证满足原子能等部 门对大型环的需要，结束我国对国外相关技术的依赖，对国家安全与经济社会 发展具有全面而长远的意义； 4 超大直径难变形环件的生产，可以满足核电反应堆容器环件的要求， 解决核能发展的瓶颈问题，有效改善我国的能源供应结构，有利于保障国家能 源安全和经济安全。

针对大功率led散热难题，研制了高导热的陶瓷金属复合基板、金属铝基板、 导热硅脂，其中，覆铜A1N基板热导率五200W/m.K；热膨胀系数W7. 42X10-6/K； 金属基板热阻W2K/W；并对水下等密闭环境下LED的散热结构进行了优化。研制 的导热材料和提出的散热技术方案为3家企业采用，应用于实际生产，解决了生 产中的实际问题。近3年来，研制的铝基板、导热硅脂和导热垫片等高导热材料 应用于企业生产的100W、120W、150W、180W等大功率LED工矿灯、路灯、隧道 灯等大功率LED灯1万余件，产值约2000万元，节约成本约200万元，同时， 在节能方面产生了巨大的社会效益。 实施条件：生产陶瓷金属复合基板，有两条技术途径：热压敷接工艺；化学镀, 前者设备投入较大，工业控制复杂，但产品质量更易控制；后者设备投入少，但 产品质量的稳定性不如前者。因此，低端产品可以采用化学镀，高端的，产品质 量要求严格的检测采用控制热压敷接方法。 预算：化学镀技术，投入30-50万；热压敷接：设备投入100万左右，随处理的 量和基板的尺寸而变。

本发明提供了一种锂离子电池正极材料 LiFePO4/C 复合材料的 制备方法，具体为：（1）将碳酸锂、磷酸铁和草酸加入聚合物水溶液 中搅拌，得到混合物；（2）对混合物进行球磨，在球磨过程中，草酸 作为还原剂将磷酸铁锂化，制备出无定型的前驱体；（3）对前驱体进 行煅烧，在煅烧过程中，通过聚合物的高温分解将前驱体进一步还原 锂化，并且聚合物作为碳源合成出 LiFePO4/C 复合材料。本发明方法 环境友好，制备过程简单，制备成本低，制备产物颗粒均匀，易实现 工业化生产。

随着城市经济的高速发展，在各地产业结构和城市布局调整中出现了许多工业企业遗留地块的重金属 污染问题。有一些厂区由于土壤污染比较严重，在土地的重新利用上存在着很多争议，有的废弃厂区闲置 至今。严重的土壤污染已经成为制约城市地区土地可持续开发利用的主要因素。城市污染土地的处理一般 要求时间较短，而土壤淋洗技术是利用淋洗液将重金属从土壤中置换出来的技术，正以其广泛的适应性和 快速性而被广泛地在实验室进行研究并且应用于野外实际治理中。

脱硫废水零排放和烟气脱重金属是燃烧烟气治理的两个新的热点方向。本技术将脱硫废水零排放与烟气脱重金属两个工艺过程相结合，通过协同作用，实现两者的有机耦合。本技术在将脱硫废水经过浓缩处理，喷洒到煤场或除尘器前的烟道中，通过高温蒸发实现脱硫废水零排放。同时利用废水干燥后的卤化物，促进烟气中汞、砷等重金属的价态转化，从而更容易实现在后续烟气净化设施中的同步脱除。

铁素体不锈钢作为一种以铬为主要合金元素的钢种，具有含镍不锈钢所具有的成型性、耐蚀性、抗氧化性等性能，同时由于成本低、耐应力腐蚀性能优异等显著特点，被称为经济型不锈钢，而被广泛的应用于电梯面板、建筑装饰和汽车排气系统等领域。在超纯铁素体不锈钢生产过程中，为了有效固定不锈钢中的 C、N 元素，Ti 元素常常作为合金元素而被大量加入。如果控制得当，生成的 TiN夹杂物将作为铁素体异质形核的核心，促进等轴晶的生长，同时还能起到细化晶粒、沉淀强化等作用。然而，如果控制不当，在连铸坯表面生成大量的 TiN 夹杂物，将严重影响冷轧板的表面质量，如导致白色条纹缺陷等。因此，很有必要开展铁素体不锈钢中非金属夹杂物控制关键技术研究。（1）铁素体不锈钢冶炼 Ti-N 积控制技术。在超纯铁素体不锈钢冶炼过程中，常常加入 Ti 元素固定不锈钢中的 C、N 元素，形成的 TiN 夹杂物能够促进等轴晶的生长，起到细化晶粒、沉淀强化等作用。然而 Ti-N 积如果控制不当，会在连铸坯中形成分布不均匀的 TiN 夹杂物，轧制过程中密集分布的 TiN 夹杂物将沿轧制方向延展，最终在冷轧板表面形成白色条纹缺陷。图 1 所示为不同 Ti-N 积条件下对应的冷轧板表面白色条纹缺陷发生率：当 Ti-N 积大于 0.0025 时，白色条纹缺陷率急剧增加同时也将大于 20%。因此需要将 Ti-N 积控制在 0.0025 以下。（2）氧化物异质形核技术。铁素体不锈钢连铸坯中 TiN 夹杂物的形核主要包括两种方式，即均质形核与异质形核。异质形核可以影响 TiN 夹杂物在连铸坯中的数量、尺寸以及分布，更有利于 TiN 夹杂物均匀地分布在连铸坯中。对由 Mg、Al、Si、Ca 四种元素组成的共 15 种氧化物进行异质形核核心的考察发现，促进TiN 形核的氧化物主要包括五种，分别为 CaO、Al 2 O 3 、Al-Ca 氧化物、Mg-Al 氧化物和 Mg-Al-Ca 氧化物，而这其中又以含 Ca 的氧化物，即 CaO、Al-Ca 氧化物和Mg-Al-Ca 氧化物为主。值得注意的是，钢中的含 Si 氧化物，即 SiO 2 、Si-Ca 氧化物、Al-Si 氧化物、Mg-Si 氧化物、Mg-Al-Si 氧化物、Mg-Si-Ca 氧化物、Al-Si-Ca氧化物以及 Mg-Al-Si-Ca 氧化物均不能有效的促进 TiN 夹杂物异质形核。而钢中未发现MgO作为TiN夹杂物的异质形核核心的原因可能为钢中没有纯的MgO夹杂物。（3）连铸坯表面精准扒皮技术。采用 Aspex 观测和统计 TiN 夹杂物在铁素体不锈钢连铸坯表层的分布情况，结果表明：越远离连铸坯的表面，TiN 夹杂物的数量密度呈减小的趋势，平均尺寸呈增大趋势。尤其是在连铸坯表层下 4mm 范围内，TiN 夹杂物的数量密度很大并且由表层向内呈快速递减的趋势。同时在连铸坯表层 10mm 内，TiN 夹杂物的数量在平行于內弧面的分布是不均匀的，尤其是在连铸坯表层 4mm 内，TiN 夹杂物的数量密度很大并且分布极不均匀。因此，为了避免在超纯铁素体不锈钢冷轧板表面生成白色条纹，建议将连铸坯表层的扒皮厚度为 4mm。