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面向生物医药和精细化工绿色高效制造的微流控技术
1. 痛点问题
化学工业是我国国民经济的支柱产业，集中于生产基础和大宗化工原料，而面向高端制造业和战略性新兴产业的产品，其比重不足10%。化工产业正受到国外技术壁垒和国内消费结构升级及生态环境保护要求提高的多重压力，需要加快转型升级，迈向高端化和绿色化。
针对传统医药中间体、精细化工生产设备技术革新的研究方向，微反应器和微流控技术的研究和应用成为国内外研究机构的研究热点。微反应器和微流控技术自上世纪九十年代提出，就受到学术界和产业界的广泛关注。微反应连续化生产技术是一项在新世纪中具有革命性的技术，是生物、化学、化工等交叉前沿的方向；2009年，25家国际著名跨国公司和研究机构将微化工技术列入化工产业发展新方向，联合启动了构建所谓灵活、快速、未来化工厂的“F3计划”。医药中间体、精细化工产品由于产量小，目前普遍采用传统的反应釜等设备，单批次生产，存在原料利用率低、污染排放量大,生产过程安全性较差，难以适应可持续发展的需要。解决医药中间体、精细化工生产的环保、安全、效率等问题，是目前广大中小型生产企业实现跨越式发展的关键。
2. 解决方案
微反应器/微流控技术：以微结构元件为核心，在微米或亚毫米受限空间内进行的流动、传递和反应过程，它通过减小体系的分散尺度强化混合、分散与传递，提高过程可控性和效率，以“数量放大”为基本准则，将实验室成果可靠地运用于工业过程，实现大规模生产。
目前，微反应器/微流控技术已经从研究阶段向工业化生产阶段发展，相关技术及产品的应用正处于快速增长的阶段，在生物医药、化妆品、环保等领域，都有着广泛的应用需求。采用微反应器成套技术，在实现化学品生产的连续化同时，具有低能耗，高效率，低排放，高安全性等一系列优势。
1) 本项成果基于微化工技术，结合先进的生产装备自动化技术，提供面向生物医药制造领域的绿色高效的微流控技术生产方案。
2) 同时，结合先进智能制造技术，可以构建全自动的集成化工艺平台，实现智能化、绿色化的生产工艺及装备的整体应用。
清华大学
2021-09-08
类环状流微膜蒸发板翅式冷凝蒸发技术 新型高效冷凝蒸发器
该项目是在国家自然科学基金委的大力支持下，由西安交通大学吴裕远教授主持的课题组经过15年的艰苦努力，突破传统机理，锐意科技创新，所取得的最新成果，荣获2001年国家技术发明奖二等奖。该项目是西安交通大学，拥有完全的自主知识产权,非常适宜在制氧、石油、化工、乙烯等换热器领域推广应用。
西安交通大学
2021-01-12
一种制备氢氧化铝微粉联产碳酸钾的方法
公开了一种铝酸钾溶液碳分法制备氢氧化铝微粉并联产碳酸钾的方法。以氢氧化铝、氢氧化钾、去离子水为原料制备铝酸钾溶液，加入表面活性物质，用二氧化碳分解至pH值为12‑13，停止碳酸化分解，沉淀物经分离、干燥得微粉氢氧化铝；母液接着进行深度碳酸化，将溶液中残余氢氧化钾、生成的碳酸钾全部转化为碳酸氢钾，然后老化、过滤除去不溶物；滤液减压蒸发浓缩，冷却结晶，得到的碳酸氢钾固体经热分解得碳酸钾产品。
青岛农业大学
2021-04-13
一种基于微流场技术实现硫代磺酸酯烷基化的方法
本发明属于有机化学合成领域，涉及一种基于微流场技术实现硫代磺酸酯烷基化的方法。将硫代苯磺酸酯类化合物1与化合物2、铁催化剂、配体、第一溶剂混合，得到混合液；将混合液泵入至微流场反应装置的微流场反应器中进行光反应，即得硫代产物3。本发明以廉价易得的铁催化剂在紫光照射下激发产生自由基的方式激活反应活性较低的烷烃，与硫代磺酸酯交叉偶联实现室温下硫代烷基化修饰反应。该方法条件温和，无需添加外源性的氧化剂及昂贵的过渡金属络合物，同时通过微流场技术强化了反应过程，提高了反应效率，大大缩短了反应时间，为相关产物的规模化放大制备奠定了强力的基础。
南京工业大学
2021-01-12
一种在液体环境中制备高精度微透镜阵列的方法及制造系统
本发明涉及微透镜阵列打印技术领域，本发明提供了一种在液体环境中制备高精度微透镜阵列的方法及制造系统，能够在液体环境中通过受约束的界面振动产生液滴的打印技术来实现高精度微透镜阵列的制备，通过X、Y、Z三轴运动平台控制压电陶瓷喷头于载液容器内的载液中通过界面振动产生液滴依次打印微透镜形成微透镜阵列，该方法可制作尺寸可编辑的微透镜阵列，且具备极高的稳定性。本发明改变了微透镜阵列的制备环境，打印过程中载液对液滴可以进行有效的保护，可以避免或缓解在使用易挥发的打印材料时出现的挥发与制备过程中气流影响微透镜形状等问题，使微透镜阵列制作过程更稳定。
南京工业大学
2021-01-12
一种间位油基于微流场反应技术氨解制备硝基苯胺的方法
本发明属于化学合成领域，涉及一种间位油基于微流场反应技术氨解制备硝基苯胺的方法。将间位油与氨水、催化剂混合，得到混合液；将混合液泵入微流场反应装置的微流场反应器中进行氨解反应，即得硝基苯胺。本发明采用微流场反应装置单项进料合成硝基苯胺，硝基苯胺的选择性高，总产率达到99.2％，产品的总纯度不低于99.0％。本发明采用微流场反应装置合成硝基苯胺，可以极大的降低反应的时间，最快可达12s，并提高反应产率，节能环保。本发明提供的合成方法通过微流场反应技术可以连续不间断地进行生产，生产能力大，产品质量优良，且成本降低。
南京工业大学
2021-01-12
一种高层建筑抽蓄储能风光智能微网系统及控制方法
本发明公开了一种高层建筑抽蓄储能风光智能微网系统及控制方法，包括风机组件、光伏阵列组件、抽蓄机组、及微网中央处理器；风机组件、光伏阵列组件、抽蓄机组连接在低压母线上；主电网能提供可靠的能源支持；微网和主电网由并网变压器、并网开关、公共连接点连接；微网中央处理器根据可再生能源的发电量和负荷需求量，管理调度系统能量分配；并实时监控系统状态，及时处理各类故障，实现微网在并网、离网两种模式间的无缝切换。本发明将可再生能源集成在高层建筑中，能源结构可持续发展，并利用建筑高程差将抽水蓄能机组作为储能设备，具有对电网负荷变化反应快速、调节灵活，调峰、填谷、调频、调相和事故备用的良好运行性能。
华中科技大学
2021-04-14
一种操控低折射率介质纳米粒子的装置和方法
本发明公开了一种操控低折射率介质纳米粒子的装置和方法，属于光学捕获和光学微操控技术领域。该装置由激光器、扩束镜组、偏振转换器、反射镜、分束器、空间光调制器、光阑、油浸物镜和位移台组成。该方法通过偏振转换器和空间光调制器生成空间位相复杂分布的径向偏振涡旋光场，在油浸透镜的聚焦下利用两列相向传输的光场干涉生成中空的球形焦斑，能够将处于焦场范围内的低折射率介质粒子稳定地三维捕获在焦场的中心。通过改变聚焦条件和空间光调制器的加载位相，能够实现多粒子操控和粒子运动轨迹的灵活调控。该方法克服了传统光镊技术中无法三维捕获低折射率介质粒子的难题，在一系列涉及光学操控的领域都有着重大的应用前景。
东南大学
2021-04-11
纳米钛酸钡基电子陶瓷粉体的溶胶-凝胶自燃合成产业化
铁电陶瓷粉体及其集成器件的研究与开发是目前最为活跃的领域。大部分铁电陶瓷是钙钛矿型复氧化物，其中最为重要的是BaTiO3基氧化物陶瓷。BaTiO3是在第二次世界大战的1942年到1945年间，由美国、苏联、日本各自发现的高介电常数、强介电体的材料。由于其具有优越的介电、压电、铁电性能，被广泛应用于制备各种陶瓷电容器、微波器件、铁电存储器、温度传感器、非线性变阻器、热敏电阻、超声波振子、蜂窝状发热体等电子器件。随着现代科学技术的飞速发展和电子元件的小型化、高度集成化，需要制备与合成符合发展要求的高质量的钛酸钡基陶瓷粉体。纳米BaTiO3基电子陶瓷具有独特的绝缘性、压电性、介电性、热释电性和半导体性为元器件的小型化、集成化带来可能，大大提高了产品的附加值和市场竞争力。如采用纳米BaTiO3粉末制多层电容器，可以显著减薄每层厚度增加层数，从而大大提高电容量和减小体积。因此，低成本合成钛酸钡基纳米陶瓷粉体对我国信息产业、电子工业等的发展具有重要的意义。 溶胶-凝胶自燃合成(Sol-gel Autoignition Synthesis，SAS)是九十年代伴随着高温燃烧合成的深入研究和超纯、超细氧化物陶瓷的制备而出现的一种低成本制备与合成单一氧化物和复杂氧化物的技术。它是指有机盐凝胶或有机盐与金属硝酸盐在加热过程中发生氧化还原反应，燃烧产生大量气体，可自我维持并合成所需燃烧产物的材料合成工艺。它的主要的特点有以下几点：(1)：燃烧体系的点火温度低(150℃-200℃)，一般为有机物的分解温度；(2)：燃烧火焰温度较低(1000℃-1400℃)，燃烧时产生大量气体，可获得具有高比表面积的陶瓷粉体。高温燃烧合成燃烧温度一般高于1800℃，合成的粉体粒度较粗，而SLCS则可制得纳米粉末；(3)各组分达到分子或原子水平的复合；(4)：反应迅速：燃烧合成一般在几分钟内完成；(5)所合成的粉体疏松多孔，分散性良好；(6)：耗能低；(7)：所用设备和工艺简单、投资小；(8)：自净化：由于原料中的有害杂质在燃烧合成过程中能挥发逸出，所以产品纯度易于提高。 本项目申请者采用SAS技术已经成功地合成了粒度达70nm左右的BaTiO3陶瓷粉体。 广泛应用于制备各种陶瓷电容器、微波器件、铁电存储器、温度传感器、非线性变阻器、热敏电阻、超声波振子、蜂窝状发热体等电子器件。
北京科技大学
2021-04-11
由纳米聚合物中空粒子组成的多孔防反射薄膜的制备方法
本发明公开了一种由纳米聚合物中空粒子组成的多孔防反射薄膜的制备方法。它的步骤如下：1)将纳米聚合物胶囊配制成质量百分比浓度为3～7％的水分散液，通过匀胶机在基材表面进行单面或双面旋涂，形成含纳米聚合物胶囊的薄膜；2)将上述含纳米聚合物胶囊的薄膜经真空高温干燥，待薄膜中纳米聚合物胶囊的核心材料完全挥发后，纳米聚合物胶囊变成了纳米聚合物中空粒子，得到由纳米聚合物中空粒子组成的多孔防反射薄膜。本发明的制备工艺简单，通过改变纳米聚合物胶囊水分散液的浓度和纳米聚合物中空粒子的空腔体积分率可方便有效的调节多孔防反射薄膜的厚度和折光指数，且所制备的多孔防反射薄膜具有较高的机械强度和耐摩擦性能。
浙江大学
2021-04-11