1 成果简介碳酸钙作为一种重要的无机化工产品，具有原料丰富、生产工艺简单、性能稳定等特点，广泛用于橡胶、塑料、涂料、造纸、油墨、食品、医药、饲料等工业部门。其中塑料、橡胶行业的碳酸钙消费量为 65%，造纸、涂料各占 15%和 10%，其它行业占 10%。 碳酸钙在橡胶、塑料等行业中的作用与其粒径有关，粒径在 1~3μm 的沉淀碳酸钙仅作为填充剂起增容作用，粒径在 0.01~0.1μm 之间的纳米碳酸钙具有补强、增韧的作用。 我国目前有轻质碳酸钙生产企业一百多家，总生产能力近 500 万吨，但工艺落后，品种单一，基本上采用简易的的间歇鼓泡式炭化工艺，产品大多为售价低廉（ 400~500 元/吨）的大粒径（ 2~5 微米）纺锤形产品（ 图 1），而附加值较高（售价 3000~6000 元/吨）、市场需求增长较快的粒径小于 100 纳米的纳米碳酸钙产量甚微，仅占轻质碳酸钙总产量的 2~5 %左右。我国近年也有利用国内外技术进行纳米碳酸钙生产的报道，但生产成本较高（ 1500~2000元/吨），且大多需 5 千万以上的巨额投资，中小企业难以适应。  图 1 普通纺锤型碳酸钙 (2-3 微米)                        图 2 纳米球型碳酸钙（ 50-60 nm）2 应用说明清华大学经过多年的潜心研究，现已开发出一套崭新的纳米碳酸钙制备工艺和设备，通过加入特定的添加剂，在自行研制的高效传热传质碳化釜中进行反应，即可制得粒径为40~100 纳米的球型碳酸钙（ 图 2）。本技术采用的添加剂价廉易得，所需设备大多为常规化工定型设备，易于为广大的中小企业采用。目前已在河北、江西建成年产 5000~10000 吨纳米碳酸钙的生产厂。采用本工艺的生产成本仅为 1000 元/吨左右。3 效益分析按年产 10000 吨，每吨保守价 1500 元计算， 年创产值（万元）： 10000´1500¸10000=1500，年创利税（万元）： 10000´（ 1500-1000） ¸10000=500。4 合作方式技术转让或合作开发。 开发年产 10000 吨规模，技术转让（专利使用）费： 150 万， 碳化塔设计费： 30 万元， 核心设备（气体分布器）设计及加工费： 100 万元， 碳化塔加工及配套设备：约 300~500 万元， 其它常规设备费（包括气体净化、活化、过滤、干燥、粉碎、分级）：约 500 万元， 基建：约 200~400 万元， 厂房面积：约 10000 平方米。

采用本技术，以煅蛋壳/贝壳基专用催化剂脂肪酸甲酯(或乙酯)，即生物柴 油的生成，同时将反应生成的甘油部分或全部的与催化剂进行二次反应，得到塑217 料热稳定剂甘油钙，从而可避免碱性甘油的产生，实现生物柴油的绿色、无污染 化生产。投资 800 万元建设一套年产 30000 吨生物柴油，联产 1800 吨甘油钙的 装置，可将副产甘油的产量减少为 1000 吨左右，同时获得 1800 吨甘油钙，按 1.6 万元/吨计，年增产值 2500 万元以上，利润 1500 万元以上。 

项目简介 本成果是一种在输送管道中脉冲电场活化干式喷钙烟气脱硫方法和装置，属气体放 电物理、大气压等离子体物理和环境工程等技术领域。本发明的目的是为解决荷电干式 吸收剂喷射脱硫技术（CDSI）存在的脱硫率较低，Ca/S 比较高，脱硫剂利用率不足以及 运行费用高的问题，提供了在输送管道中脉冲电场活化干式喷钙烟气脱硫方法。该脱硫 方法结合了 CDSI 法的特点，研制了在输送管道中脉冲电场活化干式喷钙烟气脱硫系统， 可直接

本发明公开了一种球形海藻酸钙凝胶微粒的制备方法，包括以下步骤：(1)将可溶性钙盐的乙醇溶液和含表面活性剂连续相基质均匀混合，挥发法去溶剂制得油相；(2)以海藻酸钠溶液为分散相，以所述油相为连续相，在微流控芯片中发生预交联反应，形成预交联的液滴；将所述液滴收集于含钙离子的收集液中，进行交联反应，洗涤分离后得到所述球形海藻酸钙凝胶微粒。本方法简单易行，其成球性不受其它制备因素如微通道装置类型和微通道尺寸、流体流速、液滴大小和接收高度等的影响。

随着钢铁行业的高速发展，国内外钢铁产量已经达到了饱和状态，提升钢产品的质量成了钢铁行业发展的重要目标。连铸坯的生产是钢材生产的关键，其连铸坯的质量对后续产品的生产及最终产品质量有重要影响，热轧板带表面缺陷大部分是连铸坯表面缺陷遗传而来。高质量铸坯的生产成了连铸生产企业和连铸工作者的主要目标。高温钢液在连铸过程中凝固成型，连铸坯的偏析、裂纹、疏松、夹杂物等质量问题基本上都产生于或源自连铸凝固过程。要实现高质量铸坯的连铸生产，必须减少甚至消除这些质量缺陷。 （1）含钙合金质量稳定性研究 钙的包芯线质量及性质研究：研究不同质量级别的硅钙线、纯钙线、钙铁线、钙铝线等包芯线中含钙金属或合金的化学成分、物相结构，评估其中杂质元素成分及其合金被氧化的程度，提升硅钙线质量的稳定性。钢包精炼过程喂钙线过程中金属钙收得率的影响研究：研究在不同钙线种类、钙线尺寸、外壳铁皮闭合方式等多种参数下，确定稳定提升钙元素收得率的有效方法。 钢中夹杂物钙处理改性方式研究：系统调研炼钢过程中除钙线外其他合金化用铁合金中金属钙元素的质量分数，并对钙元素在铁合金中的存在形式开展系统研究。研究含钙铁合金加入后钙元素在钢中的收得率情况和对钢中非金属夹杂物的影响。确定精炼过程中含钙铁合金的加入对钢中非金属夹杂物的改性机理。 （2）钙处理精准改性钢中非金属夹杂物热力学研究 钙处理相关热力学参数的测定：评估现有钙处理相关热力学数据的准确性，确定其适合的应用条件和误差；对钢液中 Ca-O 反应相关反应的吉布斯自由能和相互作用系数等热力学参数进行测量，对误差较大的热力学参数进行修正，保证热力学计算预测钙处理改性夹杂物的准确性。 不同条件下钢中溶解钙和全钙的关系研究：通过实验室实验研究在不同初始钢液成分的条件下，向钢中加入不同含量的钙，测量和计算其钢中全钙含量、溶解钙含量和非金属夹杂物中的钙含量，并与热力学计算得到的理论值相对比，揭示钢中溶解钙和全钙关系的实际规律，为实现钙处理改性夹杂物热力学计算在工业中的应用奠定基础。 （3）钙处理改性钢中非金属夹杂物反应动力学研究 钙处理改性钢中非金属夹杂物瞬态变化机理研究：研究不同钢液成分和不同温度条件下，向钢中加入不同含量的含钙合金，研究钢中非金属夹杂物的改性机理，从而明确钙处理后每一时刻钢液中非金属夹杂物的形成机理和变化规律。 建立钢包精炼过程钙处理改性钢液中夹杂物反应动力学预报模型：基于数学模拟计算钢液流场、温度场变化，同时计算出钢液中钙的浓度和钢中非金属夹杂物空间分布，将钢包分为不同的反应区域；通过对钢包内不同反应区内、以及不同反应区之间相互反应相耦合计算，预测钢包中不同位置钢液和夹杂物成分变化。凝固和冷却过程钙处理钢中夹杂物转变动力学研究：基于实验室试验和工业试验结果，通过动力学计算研究钢液凝固和冷却过程中非金属夹杂物转变的动力学模型，预测不同成分和不同尺寸的夹杂物在不同温度下转变速率，实现钙处理后全流程中不同时刻下钢中夹杂物成分、数量和尺寸预测。 （4）精准钙处理在线指导软件 本模型综合考虑钢液条件，如钢中铝含量、硫含量、洁净度水平、以及钢液温度等，通过反应模型对最优的加钙量进行计算。在实际生产过程中，钙处理前在线获得钢液成分环境，将实际处理条件输入模型计算，可直接给出最优的钙线喂入量，直接指导现场的钙处理操作。

大功率射频LDMOS器件以其线性度好、增益高、输出功率大、热稳定性好、效率高、宽带匹配性能好、价格低廉等方面的优势已经成为基站、广播电视发射机、航空电子、雷达等领域等应用最广泛的射频功率器件。 本团队利用优化的法拉第屏蔽罩结构和版图布局技术，基于国内8英吋工艺技术平台，研制出大功率L 和S 波段RF LDMOS 器件（图1），能够提供完整的RF LDMOS器件的设计与研制方案。目前已制作出频率0.5GHz，输出功率>500W，功率增益>18dB、漏极效率>50%的单芯片RF LDMOS 器件；频率1.2GHz，输出功率>600W，功率增益>20dB、漏极效率>40%的L波段RF LDMOS 器件；频率3.1GHz，输出功率>80W，功率增益>10dB、漏极效率>35%的单芯片S波段RF LDMOS 器件（图2）。 (a) (b) 图1 RF LDMOS器件：(a)晶圆显微照片 (b)封装器件 a b c 图2 RF LDMOS器件功率测试曲线：(a)P波段 (b) L波段 (c) S波段

本团队利用优化的法拉第屏蔽罩结构和版图布局技术，基于国内8英吋工艺技术平台，研制出大功率L 和S 波段RF LDMOS 器件，能够提供完整的RF LDMOS器件的设计与研制方案。

强度和韧性的“倒置关系”是材料研究领域长期存在的难题。大量的实验表明，随着金属材料内部晶粒尺寸的降低，在强度获得提升的同时，韧性将大打折扣。目前，广泛采用的高强材料韧化策略有：（1）改变组分，通过引入和调整材料的多种主要元素，同时激活多种塑性变形机制，高熵合金材料就是采用这种思路；（2）改变微结构，在材料内部引入一种或多种梯度分布的微结构，避免由于特征长度突变带来的性能突变，有效克服金属材料强度和韧性的失配问题，这种材料被称为梯度纳米结构材料。 图1 梯度结构金属材料的类型（摘自：李毅，梯度结构金属材料研究进展，中国材料进展，2016, 35: 658-665）人工制备的梯度纳米金属结构主要包括以下几种：梯度晶粒，梯度位错，梯度孪晶，梯度固溶物，梯度相，以及包含两种以上的梯度混合结构。在已经发展成熟的金属材料内部引入梯度纳米结构，可以进一步提高其强韧性匹配能力。例如，通过表面研磨处理（SMAT）在孪晶诱发塑性（TWIP）钢表面引入大量的塑性变形，使其表面晶粒细化，随着深度的增加，晶粒细化的程度逐渐降低，同时塑性变形也会导致位错演化和孪晶的产生，因此在TWIP钢内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构。这种梯度纳米结构TWIP钢的强度可以提升50%，断裂应变仅从60%下降到52%，具有更高的强韧性匹配能力。目前，关于梯度纳米结构TWIP钢的研究集中于实验，反映物理机制的本构模型研究还鲜见报道。西南交通大学力学与工程学院张旭教授与德国马普钢铁所、中国钢铁研究总院等机构开展合作，指导博士生陆晓翀发展出考虑位错滑移和变形孪晶等物理机制的微结构尺寸相关晶体塑性本构模型。依托DAMASK平台将该模型移植有限元，并对梯度纳米结构TWIP钢的单轴拉伸变形行为展开模拟，揭示了其微结构演化与宏观性能之间的关系，量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。相关研究工作已在金属材料与固体力学交叉领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》上在线发表，论文题目为Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP钢的单拉实验数据验证该模型的合理性，结果表明该模型对不同尺寸下的应力应变响应和应变强化行为都可以较好地描述，特别是细晶TWIP钢硬化率曲线中的up-turn效应。通过对内变量演化的分析及对比性模拟，作者发现这种up-turn效应源自于细晶中显著的背应力。 图2 对比不同晶粒尺寸TWIP钢的单拉实验和模拟结果由于梯度纳米结构TWIP钢的微结构十分复杂，晶粒数目众多，通过采用三维均匀化方法，建立了宏观试样尺寸的有限元模型。通过对每层单元赋予不同的晶粒尺寸，初始位错密度和孪晶体积分数，离散地描述材料内部微结构的梯度分布，并通过梯度网格划分方法进一步减少单元数目。对于材料表层微结构变化剧烈的区域，采用密度较高的网格，以保证更加精确地描述微结构的梯度变化。 图3三维均匀化方法示意图作者利用发展的晶体塑性模型，对均匀和梯度纳米结构的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP钢的单拉变形行为进行模拟。结果表明，在合理描述均匀结构TWIP钢应力-应变响应的基础上，通过引入微结构的梯度分布，无需修改任何参数就可以较好地描述梯度纳米结构TWIP钢的单拉力学行为。通过对比变形云图，作者发现均匀和梯度纳米结构TWIP钢的表面都会变的粗糙不平，但梯度纳米结构的表面粗糙度更加明显，产生的应变局域化形成了两个凹陷区，且凹陷区在垂直于平面方向也会发生收缩。随着深度的增加，收缩程度逐渐降低。通过对比性模拟，作者发现表面凹陷区的出现就是梯度纳米结构TWIP钢韧性略微下降的原因。而应变局域化的产生与表面纳米层晶粒的应变强化能力有关，提高表面纳米晶的硬化能力，就可以抑制表面凹陷区的出现和韧性的下降。此外，作者通过分析不同层位错密度的演化，进一步证实了上述观点。作者还通过对比性模拟量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。结果表明：强度的提升源于梯度位错结构，梯度晶粒和梯度孪晶结构有助于保持材料的应变强化能力。 图4 均匀结构和梯度纳米结构TWIP钢的模拟结果对比分析。

本发明公开了一种纳米纤维素晶体粘弹性的改性方法，属于纳米纤维素晶体的改性方法领域，具体公开了甘油或甘油联合氯化钠在改善纳米纤维素晶体粘弹性中的应用，具体的改性方法为，将质量体积(g/ml)分数为2％、4％、6％或8％的氯化钠和质量体积(g/ml)分数为6％的NCC分散于质量体积(g/ml)分数为0.4％的甘油的水溶液中，40KHZ室温超声10min分散即可。该方法简单，不破坏纳米纤维素晶体的结构，改善粘弹性，不影响纳米纤维素晶体在后期的使用，避免纳米纤维素晶体在使用时由于粘弹性的降低而无法达到最终目的的问题。

本发明属于功能材料领域，提供了一种丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法。所述制备方法包括采用物理交联剂将丝素蛋白和N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常温下共交联，并在交联反应过程中嵌入三维光子晶体阵列。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 本发明属于功能材料领域，提供了一种丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法。所述制备方法包括采用物理交联剂将丝素蛋白和N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常温下共交联，并在交联反应过程中嵌入三维光子晶体阵列。本发明提供的制备方法制备的光子晶体水凝胶具有良好的生物相容性、弹力性能、吸水性能，与皮肤之间具有良好的贴合性，紧贴皮肤表面不易脱落，还同时具有优良的压力传感性和温敏性，可对温度和压力的变化产生颜色变化响应，实现压力和温度变化的裸眼观测。 对温度的响应：在35℃时观察到的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶由原来的蓝色局部变为紫色和红色，结构色发生明显改变，是由于水凝胶急速收缩导致阵列从密堆积结构变为不均匀的其他晶型状态，导致结构色出现反常变化。因此，本发明提供的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的LCST在35℃附近。当温度低于31℃时，光子晶体水凝胶的反射峰几乎不发生移动；而当温度到达31℃时，反射峰逐渐红移；之后随着温度的升高，在34‑35度之间，产生大幅度红移。由上述试验结果可知，丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶在34‑35℃之间出现了相转变。现有技术已知纯NIPAM凝胶的LCST约为33℃。由于本发明提供的制备方法制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的LCST接近人体温度，并且光子晶体水凝胶的相转变温度可通过添加盐离子等方法进行调节。再加上光子晶体水凝胶具有良好的弹性和皮肤贴合性。因此，本发明提供的制备方法制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶可用作敷料裸眼检测体温，快速准确地判断体温是否正常。 对压力的响应：将光子晶体水凝胶膜贴在物体表面，当物体表面有外加压力存在时，光子晶体水凝胶膜会发生颜色的变化，可以用来裸眼识别外加压力的大小。例如将光子晶体水凝胶膜贴在人体关节表面，当关节弯曲时，带动水凝胶膜伸长，其中的光子晶体晶格间距变大，进而产生结构色的变化。光子晶体水凝胶膜的这一特性可应用于运动康复监测领域，监测关节的运动灵活性，裸眼观察即可轻松获取运动康复情况。 吸水性能评价：将制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的5mm膜放在干燥环境中失水，当其含水量降为最大含水量的50％时，光子晶体水凝胶的体积产生相应的缩小；将其放置于含水容器中浸泡30min后即可恢复到最大吸水量状态。在经历上述失水和吸水过程后，光子晶体水凝胶的各项性能保持稳定。由此可知，光子晶体水凝胶的吸水性能良好，且吸水、失水过程不会破坏其结构。又由于其与皮肤的贴合性很好，十分适合用作水溶性药物载体材料。 酸碱稳定性评价：配制pH＝5 ,6 ,7 ,8 ,9的磷酸缓冲液，将实施例1制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的1mm膜分别置于上述缓冲溶液的培养皿中，10分钟后用光纤光谱仪检测其反射光谱。试验结果显示光子晶体水凝胶在上述缓冲液中反射峰均未发生移动。因此，光子晶体水凝胶在上述pH范围内具有良好的酸碱稳定性和耐受性，不会随外界pH变化产生收缩或溶胀，具有良好的环境适应性。 自修复性能评价：将实施例1制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的2mm膜用刻刀切开后，切口接触放置在一起，放置24小时，观察发现切口消失。因此，光子晶体水凝胶具有一定的自修复能力，利于增加使用寿命。检验自修复后的光子晶体水凝胶强度，将光子晶体水凝胶两端固定并缓慢拉伸，拉伸30％时切口出现裂缝，50％时切口完全断开。由此可知，光子晶体水凝胶具有一定程度的自修复性能，但是由于修复仅为物理相互作用力产生，因此不能承受较大的外力。