以功能微纳米材料性能的调控为核心，以应用需求为导向，设计并制备新型的功能微纳米材料。开发出量子点荧光微球制备新方法，建立了单波长荧光编码理论，实现了乙肝病毒、肿瘤标志物等的高通量多元检测；发现并制备出新型半金属及其化合物纳米材料，成功将其应用于癌症的成像和治疗；设计制备掺杂量子点及其纳米复合材料应用于白光LED，解决了荧光粉之间的重吸收和散射。

项目背景：1.家电噪音已成为困扰家电企业最大的难题之 一，目前，海尔、海信等一般的吸音、隔音罩产品能够满足普通 机型家电产品的噪声需求，但要满足中、高端机型以及客户特别 定制机型不断增长的降噪需求还有一定的困难。2.目前，从吸音 层、隔音层新材料入手进行研发和储备，进行降噪新材料的研发 与应用课题有良好的市场前瞻性和成长性。 所需技术需求简要描述：新型隔音层阻尼材料，对现使用的 PVC 阻尼软片（隔音阻尼层材料）进行优化设计或添加阻尼涂层 材料，提升隔音阻尼性能；新型吸音层纤维材料，对现使用的绿 毡纤维、PET 纤维、丙烯晴纤维（吸音层纤维材料）进行优化设 计或组合，提升吸音性能；利用噪音测试、仿真模拟等场地设施 和精密仪器设备，在现有吸音降噪材料基础上噪音值降低 2 分贝 （dB）  对技术提供方的要求:1.具有长期研究从事噪声控制工程方 面的大学、研究院所团队； 2.拥有的相关专利技术，有专业研 发设备和检测仪器。 

在现代通信中，微波介质陶瓷被广泛地应用在谐振器、滤波器、介质基板、介质天线和介质波导回路等领域中。本课题组近年来开发了一系列拥有自主知识产权的低、中、高介电常数的微波介质陶瓷材料及低烧陶瓷体系，可以广泛应用于介质谐振器、双工器、低温共烧陶瓷技术（LTCC）等领域中。

先进聚合物材料研究所建于1999年10月18日。研究所以黄培教授为技术带头人，拥有一批高水平的科研队伍，参与研究工作的教授、博士及研究生二十余人，研究所的主要特点是产、学、研相结合，在基础性研究、应用研究、高新技术产业化等不同层次上开展科研工作。先后参加国家"863"项目、国家科委"九五"攻关项目的研究工作，承担完成国家自然科学基金重点项目、**和化工应用课题多项。研究所主要突出以单体合成、聚合、复合材料、结晶等具有明显优势的学科领域的综合集成开展研究工作。目前主要研究对象主要为以聚酰亚胺为代表的一系列功能高分子材料。聚酰亚胺（PI）是指分子主链中含有酰亚胺基的一类高分子聚合物。近年来聚酰亚胺以其优异的机械性能、电性能、耐辐射性能和耐热性能越来越受到人们的重视，它在航空航天、电气、通讯和汽车等行业得到广泛的应用。然而热固性聚酰亚胺不溶解、不熔融，加工成型困难，限制了其应用范围，因此合成热塑性的PI，进一步制备聚酰亚胺复合材料，扩大应用面是当前聚酰亚胺研究和开发的主要趋势。热塑性聚酰亚胺（TPI）作为一种高性能工程塑料，不仅具有优异的耐热、力学、介电、耐腐蚀及抗辐射等性能，还表现出卓越的热加工特性，可采用热模压、挤出和注射方法成型。在特定场合下为一种替代金属、陶瓷、热固性树脂、低温热塑性塑料和大多数难加工聚酰亚胺的理想材料。聚酰亚胺的单体合成是以苯酐为基础原料，通过酰基化、硝化、缩合、水解酸化、脱水等一系列步骤得到二胺，该合成路线原料来源充足，工艺简单，产物纯净，产率高，易于纯化，三废少，具有很好的工业化价值。聚酰亚胺的聚合是以二酐和二胺通过溶液聚合，再分别通过化学环化或热环化得到聚酰亚胺树脂。聚酰亚胺树脂与碳纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯、石墨等复合，可显著提高材料的力学强度和自润滑耐磨等性能。研究所以自主研发高性能热塑性聚酰亚胺及其复合材料作为研究对象，系统考察复合材料摩擦磨损性能，重点研究各种填料改性材料在不同工况体条件摩擦磨损行为，深入了解填料对其摩擦性能影响机理，从而达到材料摩擦性能设计的长期目标。利用有限元技术建立过程物理及数学模型，对滑动摩擦过程中的温度分布进行模拟计算，取得了较好的模拟结果。通过摩擦表面微观形貌观察，可了解摩擦磨损机理。前期的研究结果已运用于滑片式压缩机的滑片、汽车发动机活塞环等产品形式，为应用提供指导。研究所拥有一批先进的分析测试仪器：热机械分析仪、差示扫描量热仪、高效液相色谱仪、凝胶色谱、红外分析仪、微机控制电子万能试验机、摩擦磨损试验机，可对合成的单体、聚合物、复合材料进行全面的性能测试。

成果与项目的背景及主要用途： 泡沫铝材是一种新型的功能材料，一般孔隙率在 45％～98％之间，根据孔隙特点分为开孔与闭孔两种，各国学者早在 40 年代后期就对泡沫金属材料有所研究，但由于发泡工艺与孔的尺寸很难控制，一直未得到发展，直到 80 年代中期以后才取得长足进展，开发出了一些有工业价值的生产工艺。目前，日本与德国在研究、生产与应用泡沫铝材与其他金属泡沫方面居世界领先地位。我国对泡沫铝材的研究始于 80 年代后期，并取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破性的成就，仍处于起步阶段。 目前，泡沫铝的应用主要有：防火和吸音板、冲击能量吸收材料、建筑板、半导体气体扩散盘、热交换器、电磁屏蔽物等方面。还应用于冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域，应用范围还在不断扩大。 技术原理与工艺流程简介： 本课题采取的是传统的粉末冶金工艺，把铝粉和造孔剂混合后，压制成预制件，在热水中将造孔剂溶解掉，然后在真空炉中对预制件进行真空烧结，就得到了开孔泡沫铝。本试验方法具有以下优点： 1.采用的粉末冶金法可以制备复杂形状的试样，工艺简单容易实现。 2.通过改变工艺参数可以十分容易地控制孔隙率、孔形状及孔的大小。这一点是其它方法难以做到的。 3.采用的造孔剂为尿素、碳酸氢铵，成本低、形状可控且容易去除。 技术水平及专利与获奖情况： 1. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, J.J. Li. Processing of open cell aluminum foams with tailored porous morphology. Scripta Mater 53(2005)781-785.(JCR 工程技术二区，2004 年影响因子 2.112,检索号：952BD.同时被 Ei 检索，检索号：05289206237) 2. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, X.W. Du, J.J Li, H.C.Man. A novel method for making open cell aluminum foams by powder sintering process. Mater lett 59(2005)3333-3336. (JCR 工程技术 三区，2004 年影响因子 1.186) 3. 姜斌，赵乃勤. 泡沫铝的制备方法及应用进展.金属热处理. 30(2005)36-40.（Ei 检索，检索号：05279197817） 应用前景分析及效益预测： 泡沫铝以其独特的结构而具有许多优异的性能，它不仅具有多孔材料所具有的轻质特性，还具有金属所具有的优良的力学性能和热、电等物理性能，如渗透、阻尼、能量吸收、高比表面积、电磁屏蔽等性能。目前，泡沫铝材已经广泛应用于防火装饰材料、冲击能量吸收材料、热交换器等。由粉末冶金法制备的泡沫铝工艺简单，成本低廉，可以制备复杂形状的试样。并且通过改变工艺参数可以容易地控制孔隙率、孔形状及孔的大小，这一点是其它方法难以做到的。所以本方法有推广应用价值。 应用领域： 泡沫铝的应用主要有：防火和吸音板、冲击能量吸收材料、建筑板、半导体扩散器盘、热交换器、电磁屏蔽物等方面。还可广泛应用于冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域。 合作方式及条件：合作开发

北京科技大学特种陶瓷研究室开发出一种在金属表面铸渗金属陶瓷梯度材料的技术，其应用前景极其广阔。 本项目可在钢铁，铜，铝等金属的铸造过程中，充分利用铸造金属的热能，用燃烧合成，多孔材料和梯度材料的技术在铸件的表面形成一层毫米级厚度的含碳化物或硼化物等的金属陶瓷梯度材料层。此金属陶瓷梯度材料层与基体是冶金结合，结合牢固。本项目可根据耐磨，耐蚀的具体要求，在一定的范围内对表面铸渗金属陶瓷梯度材料的厚度，硬度，强度，韧性和耐蚀性进行设计。 本项目产品的基本工艺为铸造和燃烧合成等技术的结合。可在复杂形状和较大尺寸的铸件需要的表面进行铸渗。      本项目与大多数表面技术相比，具有表面层厚度大，结合牢固，能耗低，可在铸件任意表面进行等显著优点。      本项目可广泛用于水泥，矿山，冶金，机械，石油，化工等各个行业。

铜优良的塑性、韧性及导热性使得铜基陶瓷颗粒复合材料具有优良的综合机械性能及良好的导热性，使其能承受高速制动过程中所产生的压力及磨擦表面瞬时高温所产生的循环热冲击。高硬度的陶瓷颗粒在复合材料中充当磨擦元素，使得铜金属基陶瓷颗粒复合材料具有高而稳定的摩擦系数。但同时也存在自身磨损较大的特点。本技术的特点在于对复合材料中的陶瓷颗粒表面包覆铜膜，彻底改变铜基体与陶瓷之间的接触状态，使铜基体与陶瓷颗粒之间由相互之间的机械接触转变成界面湿润状态，从而提高基体对陶瓷颗粒的支撑强度，使陶瓷颗粒能更充分的发挥其耐磨能力，在整体上表现为耐磨性提高，使用寿命延长。 应用前景： 随着国内电力机车的不断提速及未来高速列车、摆式列车的应用，列车的制动能力对列车的运行安全显得越来越重要。制动磨擦材料的工况特点是，摩擦速度高，在短时间内吸收巨大的能量，摩擦面温度急剧升高。目前普遍使用的金属磨擦材料，其特点是磨擦系数较低且不稳定，随磨擦面温度的提高及滑动速度的增加使磨擦系数显著降低。石棉等非金属磨擦材料虽然具有高而稳定的摩擦系数，但磨擦表面的高温会使其中耐热性较低的橡胶、甲醛和酚醛树脂等粘结剂碳化，使其丧失磨擦性能而损坏。碳—碳复合材料则由于成本较高，目前主要用于飞机的刹车装置中。因此，金属基陶瓷复合材料就成为高速列车首选的制动材料。它亦是汽车、摩托车及其它载运工具的刹车制动部件的换代材料。

该项成果应用于诸如机动车跟驰、换道和并道的交通仿真模型，目前随着交通管理以及新的交通信息感知技术的发展，交通检测器布设不断增加，交通基础数据规模急剧加大，交通大数据时代已经到来，在这样大数据的时代的背景下，运用新技术手段构建道路交通仿真技术体系，将是我国智能交通发展的一个重要的方向。 本项目首先明确微观交通仿真系统架构和各模块定义和完成整个系统的架构设计；同时，采用地图数据持久化技术完成对可视化地图编辑工具的开发工作，该地图编辑工具可将地图路网构建模型转换为持久化存储模型，使地图数据能够快速存储或加载，方便仿真系统对城市路网的仿真计算以及对仿真结果的展示、分析等。然后，分别进行路网构建模块、车辆产生模块、车辆行为模块、交通信号控制模块的概要设计和详细设计；最终，完成整个软件的单元测试、模块测试、系统集成和集成测试，并实时动态展示微观交通仿真系统模拟车辆流的情形。

编织结构陶瓷基复合材料由于其耐高温、抗氧化的特点，是高推重比航空发动机高温部件最有应用前景的候选材料。在此背景下，研究开发了编织结构陶瓷基复合材料力学性能预测和结构强度分析技术。 项目通过稳态热固耦合平衡方程推导建立了热固耦合双尺度渐进均匀化分析方法，得到宏细观物理量间的对应关系偏微分方程。利用变分原理推导得到宏细观物理量对应关系方程的有限单元形式，完成热固耦合双尺度渐进均匀化分析程序的开发；针对编织结构复合材料的多尺度结构特点，完成了复合材料的细观、微观多尺度RVE建模方法研究。最后，通过引入材料分布模型描述复合材料构件局部材料坐标，建立了复合材料构件宏细微观多尺度热固耦合分析体系。 此项技术通过多尺度RVE建模、热固耦合双尺度均匀化分析能够较为准确的预测陶瓷基复合材料及其构件的热力学性能，得到相关材料参数，为材料的应用提供分析方法。应用此项技术，复合材料热力学性能预测值与材料单位提供的实验值相吻合，预测的宏观弹性模量与拉伸实验测量值最大相对误差12%以内。同时开展陶瓷基复合材料发动机典型结构实验研究，应变预测值与实验测量值最大相对误差7%以内。