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。

针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了 Mg 纳米线的储氢性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的 Mg 纳米线。 结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制 Mg 纳米线的长度和直径。测试结果显示，Mg 纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。实验结果显示，直径为 30-50nm 的 Mg 纳米线具有良好的可逆储放氢性能。研究成果发表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. AlloysCompds 等期刊上，授权发明专利 2 项。 

以高性能纤维（玻纤、碳纤、芳纶等）为增强体，通过自有独特专利技术制备三维正交、角联锁、间隔型机织物以及三维多向编织物，并通过树脂改性、复合成型等技术集成制备成系列三维机织、三维编织复合材料。系列结构材料具有质轻、高强、高模、耐冲击等性能、阻燃、隔音、隔热等特性，可广泛用于交通工具、体育用品、军事、安全防护等领域。 关键技术 ① 重构出“纤维-预制件-复合材料”在空间位置的真实图像，再现复合材料内部纤维束空间路径、偏转和纤维束间的接触状态，定量揭示工艺织造参数之间的关联关系；基于连续介质假设和有限变形理论，建立三维机织多尺度结构设计方法。 ②以界面相的微观结构为切入点，从设计合理的碳纤维-环氧树脂界面微结构入手，将碳纳米材料作为纳米改性剂引入碳纤维/环氧树脂复合材料界面中，揭示其界面增强增韧机理，最终确立界面、结构与性能的关联机制。 知识产权及项目获奖情况 （1）一种用于宽幅扁平碳纤维丝束的连续定型工艺ZL201010519415.1 （2）一种适用于无弯曲织物织造的夹头 ZL201310303000.4 （3）一种适用于无弯曲织物织造的送经装置 ZL201310302349.6 （4）一种无弯曲织物织造的纬纱递进装置 ZL201310302920.4 （5）一种体密度梯度变化的碳纤维针刺预制体 ZL201410159117.4 （6）一种深交联结构碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料及其制备方法ZL201501531119.6 项目成熟度：成熟度 5 级 投资期望及应用情况 ：可广泛用于交通工具、体育用品、军事、安全防护等领域。 

刘奇航及其合作者以最近由中科院物理所领衔的研究团队发现的ZnCu3(OH)6BrF为例，采用修正后的单体平均场密度泛函理论方法，对这一体系的本征和掺杂行为进行了详尽的模拟。研究发现，ZnCu3(OH)6BrF掺杂后，掺入的电子并没有成为期待的“自由载流子”，而是局域在一个铜原子周围，引起了局域形变。这种电子与束缚它的晶格畸变的复合体称为极化子（如图一所示）。本征材料的带隙中形成新的电子态。因此，电子掺杂后，ZnCu3(OH)6BrF并没有实现半导体到导体的转变。相比之下，具有类似CuO4局部环境的铜氧化物高温超导体的母体材料Nd2CuO4显现除了不同的随掺杂浓度变化的导电性。研究发现，低掺杂浓度时，铜原子附近形成较为扩展的极化子，因此在高掺杂浓度时，这些极化子之间的跃迁可以使系统导电性大大增加，实现半导体到导体的转变，与实验观测很好地吻合。 该研究圆满地解释了最近实验上观测到的Kagome晶格的锌铜羟基卤化物在掺杂后并不导电的现象，指出要在量子自旋液体实现超导，仅仅找到量子自旋液体体系是远远不够的，还必须实现有效掺杂，注入一定浓度的“自由载流子”，为耕耘在该领域的实验工作者提出了新的挑战和实验方向。

BiFeO3薄膜反铁磁序的研究是理解磁电耦合效应和实现电场控制磁性的前提，然而观测反铁磁结构实验手段有限，薄膜中多个铁弹畴的存在进一步使其分析更为困难。因此，BiFeO3薄膜反铁磁结构及其应变调控的物理机制一直还存在争议。 研究发现应变可大幅度调控反铁磁磁矩朝向，且在大的拉应变作用下反铁磁磁矩朝向与铁电极化的垂直关系被打破，结合第一性原理揭示应变对反铁磁序的调控是由Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用和单离子各向异性间相互竞争导致；该工作打破了之前一般认为的Bi

近年来，磁振子电子学在信息计算和信息传输领域表现出了极具价值的应用潜力。磁振子电子学利用以磁振子为载体的电子自旋进动来实现信息处理，有望实现无热量产生、低耗散的信息传输，相比于传统意义上通过操纵电荷来实现信息的处理的微电子学具有无可比拟的巨大优势。磁振子电子学领域的进展很大程度上依赖于能够有效传输磁振子的新材料的发现，而获得长距离的磁振子输运始终是磁振子电子学研究的重中之重。与通常的三维磁性绝缘体（如Yttrium Iron Garnet）相比，二维尺度下的磁振子被理论预言有很多的新颖物理效应，例如自旋能斯特效应，拓扑磁振子，以及外尔磁振子等。 在最新的研究文章中，量子材料科学中心韩伟课题组在二维磁性体系中展开工作并取得了重要进展，观测到了二维反铁磁体系中磁振子的长距离输运。MnPS3晶体是一种层状反铁磁材料，利用机械剥离手段得到了二维的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制备了用于测量磁振子输运的非局域器件，器件结构如图A所示。器件左侧Pt电极通过热方法来注入磁振子，右侧Pt电极探测在二维MnPS3中扩散传输的磁振子。在二维反铁磁MnPS3中，实验上观测到了几微米的磁振子扩散长度。并且从图B中可以看出，随着注入端和探测端距离的增加，探测到的非局域信号表现出e指数衰减的形式，跟一维漂移扩散模型的理论模型一致。在此基础上，他们还系统研究了MnPS3厚度对磁振子弛豫性质的影响。随着MnPS3厚度从40nm降低至8nm，磁振子弛豫长度由4μm减小到1μm（图C），这可能是由较薄的MnPS3中较强的表面杂质散射效应导致的。 该文章中的结果具有重要的学术价值：二维材料中的磁振子输运实现为二维磁性材料在磁振子电子学的应用与发展奠定了基础，也有望推动磁振子在量子尺度下的新颖量子物理性质研究。图：二维反铁磁体系中磁振子输运研究。（A）二维反铁磁MnPS3中的磁振子输运测量结构示意图。（B）自旋信号R_NL^*随电极间距的依赖关系，与理论预言的e指数衰减吻合。（C）磁振子弛豫长度随MnPS3厚度的依赖关系。 该工作于2019年2月7日在线发表于物理学术期刊Physical Review X上(Phys. Rev. X 9, 011026 (2019) )。 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.011026。该工作由韩伟研究员设计和指导完成，北京大学量子材料科学中心2015级博士生邢文宇为文章第一作者，物理学院2015级本科生邱露颐为第二作者（今年9月份将去哈佛大学读博士），韩伟研究员为文章通讯作者。本工作的顺利完成得到了量子材料科学中心贾爽教授和谢心澄院士的合作帮助，以及国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的支持。

成果描述：本发明公开了一种减振型无砟轨道的水泥乳化沥青砂浆，各组分所占重量份为：水泥100份，细骨料180-220份，乳化沥青80-110份，膨胀剂10-15份，铝粉0.015份，消泡剂0.12份，水0-20份，聚合物乳液5-10份。本发明水泥乳化沥青砂浆的弹性性能介于CRTSI型低弹模水泥乳化沥青砂浆和CRTSⅡ型高弹模水泥乳化沥青砂浆之间，提高了水泥乳化沥青砂浆耐久性，同时其弹性满足地铁轨道减振的要求，对于地铁轨道结构的长期安全使用，减轻振动对建筑物和居民生活环境的危害有十分重要的意义。市场前景分析：城市轨道交通基础设施建设领域。与同类成果相比的优势分析：技术先进，性价比较高。

今后相当长的时期内，我国继续以煤为主的能源格局基本不会发生改变。大量的煤炭是以燃烧的方式被使用，特别是在大型电站锅炉中通过煤燃烧继而发出电力，为国民经济的发展及人民群众的生活提供大量的电力支持。然而，现役电厂锅炉由于各种各样的原因，总是存在这样那样的问题而影响锅炉运行的安全、经济及环保性能，影响电力企业的社会形象及可持续发展。 本项目吸收了国际发达国家的最新研究成果，结合多年的相关研究与论证并经过实际装置的运行改造检验总结提炼而成。电站锅炉实施相应分析诊断及改造后，可以彻底消除目前的不安全因素，同时还能提高运行经济性、减少污染物排放量，总体经济效益显著，对相关电力企业的健康发展意义重大。 该项目是自主研发的企业委托项目，目前处于产业化阶段。项目受专利和计算机软件保护，如进行转让，属联合共有。 应用范围： 我国电力供应中，约80%的电力是以煤为发电原料生产的，有大量的燃煤电站锅炉，由于煤种的多样性、锅炉结构的复杂性及地域的多样性，目前国内运行的燃煤锅炉都存在这样或那样的问题，使锅炉机组的整体经济性有待提高，有的甚至还存在着安全隐患。 基于大量的理论研究及实际工程实践总结出的本推广项目，其适用范围主要是电站燃煤锅炉的节能增效减排领域，主要包括： 过热蒸汽超温/欠温治理，可提高机组运行的安全性及经济性，还可实现节能减排； 再热蒸汽超温/欠温治理，可提高机组运行的安全性及经济性，还可实现节能减排； 大型煤粉锅炉省煤器出口烟气预除尘技术，减少进入脱硝装置或空气预热器的烟气中的带灰量，提高设备运行可靠性，实现节能减排。

本发明涉及土木工程，道路工程用的一种减振降噪橡胶混凝土技术领域。本发明所 述的减振降噪橡胶混凝土，以最大粒径为 15mm 的橡胶块代替部分粗骨料，其中橡胶块 的体积含量为粗骨料体积含量的 13～17％。本发明的橡胶混凝土其拌合料的塌落度虽然 会比相同配置的普通混凝土略有降低，但在施工过程中可以通过调节水泥浆的用量来调 整塌落度，使这种混凝土易于施工，满足工程施工要求；同时也达到了减振降噪的效果。 另外，在混凝土中掺入废旧橡胶块，解决了废橡胶处理时费用高和环境污染等问题。

本发明公开了一种减振型无砟轨道的水泥乳化沥青砂浆，各组分所占重量份为：水泥100份，细骨料180-220份，乳化沥青80-110份，膨胀剂10-15份，铝粉0.015份，消泡剂0.12份，水0-20份，聚合物乳液5-10份。本发明水泥乳化沥青砂浆的弹性性能介于CRTSI型低弹模水泥乳化沥青砂浆和CRTSⅡ型高弹模水泥乳化沥青砂浆之间，提高了水泥乳化沥青砂浆耐久性，同时其弹性满足地铁轨道减振的要求，对于地铁轨道结构的长期安全使用，减轻振动对建筑物和居民生活环境的危害有十分重要的意义。