钛酸锶是一种电子工业的重要原料，主要用来制造自动调节加热元件和消磁元器件，陶瓷电容器，陶瓷敏感元件，微波陶瓷元件等，尤其是高质量纳米钛酸锶可用来制造PTC热敏电阻，晶界层电容器等电子元件，具有高性能、高可靠性和体积小等优点。 早期的高压瓷介质电容器多为BaTiO3基陶瓷，但易受外界影响，加高直流偏置电场作用引起了极化，造成介质电压击穿，同时介电常数随着附加电场的增大而急剧下降，使电容量大幅度下降，而SrTiO3基陶瓷电容器克服了上述缺点，且具有介电损耗低，温度稳定性好等优点，大有逐渐取代BaTiO3基陶瓷的趋势。日本东京电学化学公司和太阳诱电公司用钛酸锶材料制成晶界型陶瓷电容器。在大电容量方面可与有机薄膜电容器相媲美，受到了人们的普遍重视。 钛酸锶的制备方法主要有高温固相反应法、水热法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法和直接沉淀法等。国内钛酸锶主要采用SrCO3和TiO2混合经高温反应而制得的，产品质量差，粒径大，不能满足电子工业对高质量SrTiO3的需求。本技术采用超重力场结合直接沉淀法制备纳米钛酸锶，利用超重力技术来强化反应、微观混和，控制钛酸锶晶体成核和生长等关键环节，因此生产高质量的纳米SrTiO3，市场前景广阔，符合国家需求及科技发展趋势。

钛及钛合金具有密度小、强度高、耐高温、耐低温、耐腐蚀、非磁性、线膨胀系数小等多种优点，特别是其比强度，在已有的材料中几乎是最高的，因此，钛主要应用在航空领域中以降低飞行器重量。随着科技的发展，原来的钛合金在某些方面已经不能满足现代航空、航天的需求。钛基复合材料既保持了钛的优良性质又具有比钛更高的比强度和比模量，可望成为航空航天与其它高技术领域中重要的结构材料。其中，原位自生复合材料，增强相是通过外加的化学元素之间发生化学反应而生成的。与传统的外加法制得的复合材料相比，原位自生钛基复合材料表现出以下优点：制备工艺简单，可以用钛合金传统的冶炼和加工的设备制备大尺寸的钛基复合材料，因此易于工业化生产；增强体和基体在热力学上稳定，因此在高温工作时，性能不易退化；避免了外加法带来的界面污染等问题；原位生成的增强相在基体中分布均匀，表现出优良的机械性能。而TiC和TiB共同的特点是：熔点高，比强度、比刚度高和化学稳定性好；物理和机械性能优良；与钛基体之间的热膨胀系数差别小。因此TiC和TiB是钛合金中较为理想的增强体，通过本研究开发的原位自生的TiC或(TiC+TiB)增强钛基复合材料，具有优良的机械性能。 主要性能指标1.室温抗拉强度大于1300MPa；2.室温拉伸延伸率大于6.0%；3.600℃抗拉强度大于850MPa；4.600℃拉伸延伸率大于8.0%。

本发明公开了一种改性钛酸盐纳米材料的制备方法，通过将介 孔 TiO2 纳米带单体和量子点 CdS 单体用水热法一步制备粗产物，再 经过离心过滤、反复洗涤和干燥后获得所需的改性钛酸盐纳米材料， 该材料可应用于有机阳离子染料的吸附。本发明引入了量子点 CdS 对 介孔的钛酸盐改性，所制备的改性钛酸盐纳米材料吸附面积大，能高 效吸附有机阳离子染料，且使用范围广和环境友好，在有机染料吸附 脱除领域具有广泛的应用前景。

钛及钛合金具有密度小、强度高、耐高温、耐低温、耐腐蚀、非磁性、线膨胀系数小等多种优点，特别是其比强度，在已有的材料中几乎是最高的，因此，钛主要应用在航空领域中以降低飞行器重量。随着科技的发展，原来的钛合金在某些方面已经不能满足现代航空、航天的需求。钛基复合材料既保持了钛的优良性质又具有比钛更高的比强度和比模量，可望成为航空航天与其它高技术领域中重要的结构材料。其中，原位自生复合材料，增强相是通过外加的化学元素之间发生化学反应而生成的。与传统的外加法制得的复合材料相比，原位自生钛基复合材料表现出以下优点：制备工艺简单，可以用钛合金传统的冶炼和加工的设备制备大尺寸的钛基复合材料，因此易于工业化生产；增强体和基体在热力学上稳定，因此在高温工作时，性能不易退化；避免了外加法带来的界面污染等问题；原位生成的增强相在基体中分布均匀，表现出优良的机械性能。而TiC和TiB共同的特点是：熔点高，比强度、比刚度高和化学稳定性好；物理和机械性能优良；与钛基体之间的热膨胀系数差别小。因此TiC和TiB是钛合金中较为理想的增强体，通过本研究开发的原位自生的TiC或(TiC+TiB)增强钛基复合材料，具有优良的机械性能。

本发明公开了一种钛金属表面原位合成 TiC-DLC 复合涂层的方法，将 Ti 靶置于镀膜室内，并通入 烃类气体，对镀膜室抽真空并保持 100~400°C温度，采用电弧离子镀使 Ti 离子从 Ti 靶蒸发出来，同时 利用电弧放电离化烃类气体，从而在 Ti 靶形成 TiC 掺杂的 DLC 复合涂层。本发明采用原位合成技术在 Ti 靶材表

网状结构钛基复合材料密度(4.5 g/cm3)与传统钛合金相当，是在高温钛合金的基础上，通过粉末冶金与增强相分布调控技术，在钛合金晶粒周围定向引入增强相，有效抑制晶界高温弱化效果、并进一步提高了室温强化效果、均匀等轴的网状组织以及大尺寸基体区的存在有效提高了塑韧性，体现出超耐高温与高强韧一体化的特性。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 网状结构钛基复合材料密度(4.5 g/cm3)与传统钛合金相当，是在高温钛合金的基础上，通过粉末冶金与增强相分布调控技术，在钛合金晶粒周围定向引入增强相，有效抑制晶界高温弱化效果、并进一步提高了室温强化效果、均匀等轴的网状组织以及大尺寸基体区的存在有效提高了塑韧性，体现出超耐高温与高强韧一体化的特性。使用温度较基体钛合金提高200 ℃，达到600-800 ℃。某高温条件下，较基体钛合金稳态蠕变速率降低2-3个数量级、相同持久时间下，持久应力提高3倍多、相同应力下，持久时间提高57倍，显示非常优异的高温性能。且具有优异的焊接性能、塑性与成形性能，成为高速飞行器耐热部件的理想结构材料，替代高温合金可减重45%左右，如设计的钛基复合材料气动格栅单件可实现减重5800 g，具有重要经济与社会价值。可彻底解决高速飞行器轻质耐热结构件无合适材料可选的瓶颈问题，填补了其它领域无可用的轻质、耐热、高强韧、可加工、可焊接材料空白，处于世界领先水平。

一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 本项目开创性地将石墨烯用于包覆钛酸锂，通过独特的加工工艺制得业内领先的石墨烯包覆钛酸锂材料，有效地解决了钛酸锂负极材料的产气问题，并以此为基础制得了高性能的钛酸锂超级电池。该电池单体可8C持续放电，20C脉冲放电，充放电循环大于30000次，10分钟可充电90%以上，低温性能优异（可在-40度环境下放电）。 石墨烯具有高导电性和优良的电化学稳定性，通过石墨烯的均匀包覆改善了钛酸锂的电子电导性，进而提升了电池的大倍率充放电能力和高低温性能。同时，石墨烯包覆降低了材料充放电过程中的极化，提高了材料的容量发挥，通过钝化钛酸锂材料表面的活性位点，解决了其产气问题。利用该负极材料做成钛酸锂超级电池，具有优异的倍率充放电性能、长寿命、高安全性能和优异的低温充放电性能。 本项目首先开发了石墨烯包覆的钛酸锂材料，采用高温固相法合成，X射线衍射图谱证明其为标准的钛酸锂尖晶石结构，微观上由100-200nm的一次颗粒组成的微米和亚微米级二次球形颗粒，D50为15±5μm，1C可逆容量大于155mAh/g。 获得了基于石墨烯包覆钛酸锂负极材料的钛酸锂超级电池，通过串并联成组后可以用于低温启动电源，轨道交通，储能等领域，在长寿命、高安全、快充和低温充放电领域具有广阔的应用前景。

液体磁性磨具是由我在国际上首先提出并研制成功的一种新型精密光整加工技术，具有良好的材料适应性，可以实现对各种金属材料零件、陶瓷材料零件等的光整加工，可以获得较低的表面粗糙度 值，具有良好的可控性，可方便的通过调节磁场强度来控制整个加 工表面或局部表面研磨压力的大小，且光整加工所需要的设备简单，对设备的精度要求不高，可以方便地应用于生产实践，在复杂 型面、孔等表面精密加工方面具有具有明显的优势，居国内领先水平。

北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室徐海潭研究员和耶鲁大学Jack Harris教授研究组、芝加哥大学Aashish Clerk教授合作，在光力学研究中取得重要进展。成果以“Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system”为题发表在《自然》（Nature）上（https://www.nature.com/articles/s41586-019-1061-2）。该工作提出了基于光力相互作用的非互易声子耦合新原理，实现了非互易的声子传递和新型光力制冷方法。 学谐振子在现代科技和生活中具有广泛的应用，大到引力波探测装置，小到我们身边的手机，涉及传感、变频、滤波等重要器件。一般的谐振子器件是互易的，即器件内部或者两个器件之间的声子传递和方向无关。而非互易的谐振子器件对于全双工声子信号收发、声子隔离等有着非常关键的作用，甚至还可以用来对热能进行单向传递，使冷的物体更冷，热的物体更热。图a，基于光力相互作用的非互易声子耦合机制。b，通过控制激光相位，声子隔离度±30分贝连续可调。 光力学是光学和力学相结合的新兴科研领域。光力相互作用可以用于光学和力学模式的精密调控和测量，有着重要的物理意义和实际应用。这个工作中的光力学系统由超高品质因子的氮化硅纳米薄膜和高精细度光学腔构成。激光将声子从纳米薄膜的一个谐振模式转化为光子，再变回另一个谐振模式中的声子。多束激光的物理效应互相干涉，使声子传递增强或者减弱。通过控制激光相位，实现了声子隔离度在±30分贝范围内连续可调（如图所示）。在徐海潭等人之前的工作（Nature 537，80 （2016））中，他们通过拓扑操作实现了瞬态的非互易声子传递，而在最新的工作中，他们通过光力相互作用产生了声子模式间静态的非互易耦合，从而实现了稳定的非互易声子传递。 进一步地，徐海潭等人实现了用非互易相互作用来调控并观测谐振子的热力学涨落。当声子传递是双向的时候，两个谐振模式通过交换热声子，对应的温度会互相接近。而当声子传递是单向的时候，被隔离的谐振模式把热声子传递给另一个谐振模式，这使得被隔离模式的热声子数减少，因此降低温度，而另一个模式则升高温度。从而通过非互易声子传递实现了一种新型的光力制冷技术。该研究中所包含的创新方法也可以推广应用于其他电子、力学和光学等系统。 研究工作得到北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、教育部纳光电子前沿科学中心和量子材料协同中心的支持。

磷化铟基集成高速光开关芯片