成果描述：项目于2012年国家立项（教育部）作为创新创业计划，并资助十万元；同年七月荣获大学生科技“挑战杯”四川省大学生创业计划竞赛一等奖；十一月国家科技部组织在上海参加“首届中国创新创业大赛 获得全国百强 ”奖；年底国家知识产权局授予四项专利权。 该项目是四川大学自主开发的具有国际先进水平和我国自主知识产权的环保型高科技节能产品。“超轻质复合材料CNG气瓶技术”研制团队的部分成员是唯一参加建设、生产过几年轻质复合材料CNG气瓶的团队；该项目是针对目前为减少城市污染而大力发展的压缩天然气汽车研制的一种高科技配套关键产品-气瓶，属于高性能复合材料产品。这类气瓶是融各类内衬的密封性和复合材料的可设计性，高强度，轻重量的特点为一体,大幅度减轻了气瓶重量,又保证承压能力以及使用期间的疲劳寿命；国际上只有少数工业发达国家才具有研究开发生产能力。 全塑料复合材料气瓶已经过广泛的设计、试验和现场的使用试验结果也已证实；这种容器设计可以在汽车运行的环境和条件下安全地工作。全塑料复合材料气瓶是安全的，耐疲劳的，其重量轻和价格之间是相匹配的；目前，这类气瓶己得到世界上广泛的承认和接受，在许多领域内市场正在迅速增加，特别是在各类公共汽车上的应用，分外受到人们的重视和欢迎。这类超轻质复合材料气瓶不仅用于燃气汽车的燃料容器，而且还广泛用于消防，医院以及宇航，井下作业人员的呼吸器，今后将逐步全面替代原有的钢质气瓶和复合二代瓶，市场需求量很大，前景广阔。产品具有极高的经济效益和社会效益，是我国未来最具商业价值的项目，也是国际上正在研究和发展的一类重要高技术产品。 项目采用高密度塑料作内胆，并用计算机控制实现自动化生产；配有调整气瓶成型轨迹和控制机械性能的全套计算机辅助设计软件，可生产多种规格与品种的产品；生产效率高，产品质量稳定，技术成熟可靠；该技术是一个综合应用专利技术和专项技术，建成后的装备及生产技术达到或超过国际先进水平。发展燃气汽车的关键设备就是装天然气的气瓶；气瓶的质量直接关系到燃气汽车运行的安全与成本高低。 目前，国内尚无企业涉足，市场无此类超轻质复合材料CNG气瓶销售；而国外这类轻质复合材料CNG气瓶卖价（1～2）万元/只，价格非常昂贵。国内投资一条生产线仅需2400万元专用和辅助设备，厂房3000㎡，产值2.5～4 亿元，利税2～2.6亿元。超轻质复合材料CNG气瓶（CNG4)样品在四川大学产业科研院里展出，欢迎参观咨询；市场前景分析：该产品用于储存天然气、煤气、石油液化气、氧气、氢气等各种气体的储存；广泛用汽车工业、船、潜水、消防、医药、民用、国防、航空、航天等领域，还可出口国外；主要用于汽车工业集团为新生产汽车配备原装气瓶及城市原有公共汽车和出租汽车的气瓶改装。 超轻质复合材料CNG气瓶的性能指标居国际同类产品先进水平，采用高强度高模量纤维；生产成本低，与国外气瓶相比有很强的性能价格比优势，产品的竞争优势明显；产品具有极高的经济效益和社会效益，是我国未来最具商业价值的项目，也是国际上正在研究和发展的一类重要高技术产品。 国际上只有少数发达国家才具有研究开发生产的能力。这类轻质复合材料气瓶不仅用于燃气汽车的燃料储存，而且还广泛用于消防、潜水、医疗、宇航、以及井下作业人员的呼吸器等等，市场应用前景十分广阔。 近年来，随着超轻质复合材料气瓶材料的成本降低，使得超轻质复合材料CNG气瓶在国内外备受青睐，尤其在轿车、大巴和公交车上的应用极具竞争力。 2014年11月我们调研了全国主要汽车制造集团总部，并与他们交流进行市场合作；如郑州宇通集团、第二汽车制造集团、中国重型汽车制造集团、四川客车集团、成都蜀都客车等公司，并与他们进行了交流；通过交流进行市场合作，我们将根据他们生产的汽车空间来设计气瓶的容量和尺寸大小，我们再按这些汽车制造厂的要求进行设计、生产，满足用户的要求；他们都表示产品出来后将优先选用这类气瓶； 我们看到和了解到郑州宇通客车一辆大巴要安装十一个钢瓶，中国重型卡车一辆要安装十二个钢瓶，蜀都客车要安装六个以上二代或钢瓶，二汽集团的50万辆轿车和与重庆长安公司合作生产的50万辆面包车也都要安装CNG气瓶；了解到各种类汽车都是安装的钢瓶或复合二代瓶；船用的气瓶也是安装的钢瓶或复合二代气瓶。 通过全国主要汽车制造集团总部的调查和国家有关统计部门的资料介绍，国内每年需求气瓶量超过三百万支以上；根据国家“一带一路”发展战略，国外沿线六十多个国家的市场需求量将是很大的；可见国内、外市场需求量十分巨大，前景广阔。与同类成果相比的优势分析：超轻质复合材料CNG气瓶与钢制气瓶相比，超轻质复合材料CNG气瓶具有比强度高、重量轻（是钢瓶的1/5）、安全减震性好等优点，这类气瓶综合了复合材料的高比强度、可设计性以及内衬的良好气密性、优良的耐蚀性等诸多优点，使其达到高承压能力、高疲劳寿命、质轻、耐腐等优良性能的完美结合。超轻质复合材料CNG气瓶具有耐高压（25MPa），容积大（50L～400L），重量轻（同容积和同压力下，S玻纤气瓶为钢瓶重量的60%，碳纤气瓶为钢瓶重量的35%,高分子材料纤维气瓶为钢瓶重量的1/5），可有效减少动力损失；耐腐蚀性能好，因气瓶采用塑料内胆，天然气中的硫化氢气体和水分对内胆无腐蚀；安全性能高，因内胆无腐蚀，从根本上消除了气瓶爆炸诱因（硫化氢应力腐蚀）；疲劳寿命长，产品经过循环15000次无泄漏，且玻璃钢耐侯性能比钢强，产品设计使用寿命为15年；可设计性强，可根据不同车型生产出不同规格，材质的气瓶，满足不同用户的需要；抗冻及耐瞬时高温烧蚀；防爆性能好，使用安全可靠，危险性小等特点。 该CNG气瓶比强度高，可提高汽车的有效载荷，增加行驶里程。仅这一点就非传统材料的气瓶所能及。 破损安全性好，超轻质复合材料CNG气瓶中有大量的玻璃纤维，每平方厘米上的玻纤多至几万根。从力学观点上看，是典型的静不定系。当超轻质复合材料CNG气瓶万一超载并且少量纤维断裂时，其载荷会迅速重新分配在未破坏的纤维上，这在短期乃至相当一段时间内不致使构件丧失承载能力。如枪击试验，在距气瓶50m 处，分别以7.62mm、12.7mm高射机枪、53式冲锋枪、1.7mm穿甲燃烧弹、30m全爆弹对充满高压气体的复合材料CNG气瓶进行实弹射击。实弹射击时，容器被击中后，瞬间起火，片刻自熄。高压气体从弹孔喷出，引起气瓶弹跳、窜动，甚至飞出几十米外。但子弹孔无扩孔现象，仅比子弹略大，无碎片。复合材料CNG气瓶本身对周围的破坏力仅是瓶体的撞击力，这可通过以合适夹具固定气瓶予以避免。不言而喻，钢气瓶爆破杀伤力就大得多了。 减振性好，超轻质复合材料CNG气瓶中的纤维与基体界面具有吸振能力，故震动阻尼甚高，抗声振疲劳性亦佳。对超轻质复合材料CNG气瓶进行常温爆破、高低温爆破、温度交变试验、疲劳试验、荷载振动试验、荷载坠落、湿强度试验、长期充气储存试验，试验结果与气瓶多年在不同环境下使用的情况是令人满意的。

通过超微细无机阻燃粒子的表面复合改性，成功解决了无机粒子在聚合物基体中的均匀分散难题，实现了超微细粒子阻燃聚合物复合材料的高性能，从而研制出了兼具高强、阻燃性能的玻璃纤维复合材料。以这种高性能材料为依托，研发团队先后研发了新型玻璃纤维复合材料自锁式电缆槽、自带安装孔结构的片状膜塑料电缆槽、整体转弯电缆槽和道床片状膜塑料独立式应急疏散平台等系列产品，并广泛应用于四川、重庆、贵州等多条轨道交通线路，其中多种产品是首次在轨道交通领域使用。目前该项目成果已获得4项发明专利、11项实用新型专利、6项外观专利。

N95口罩的关键技术在于其致密、能有效隔离病毒的滤芯层，一般的N95口罩是5层滤芯层、普通口罩可能只有两层。南京工业大学陈苏教授课题组的新技术让N95口罩生产提质增效，做滤芯的新材料只需3层就可以生产N95了。他们的新技术全称叫“熔喷无纺布材料和微流体气喷纺丝技术”。“我们团队前期一直致力于新型纺丝技术和无纺布材料的开发，研究出了微流体气喷纺丝技术，可以实现超细纤维的制备，平均直径65纳米，是目前纺丝技术中生产纤维最细的，过滤隔离病毒的效果也就更好。”陈苏介绍，传统的纺丝技术生产出的纤维，一般直径在几百纳米，而气喷纺丝技术所制备的纤维直径仅几十纳米，可以更好地隔离病毒，将气喷纺丝的纤维膜负载在传统的无纺布上，就实现了更优效果的N95口罩滤芯层的制备。“也就是说，N95一般是5层滤芯层，普通口罩可能只有两层，那么，用我们的材料（做成滤芯层）只要3层就相当于N95了。”陈苏团队近年来一直致力于微流体纺丝和微流体气喷纺丝工作的研究，前期通过纺丝参数的优化、纺丝体系的探索制备了一系列功能纤维材料，其成果日前在国际材料重要期刊《Advanced Materials》（先进材料）上发表。基于前期的研究基础，陈苏教授掌握了纺丝关键技术、纺丝设备开发技术和功能纤维原理，为其产业化奠定了基础。点击查看原文

以咔唑为中心，在其2，7，9号为分别进行芳基化，制备了新型的二维、三维的螺旋桨状芳香性两亲物， 并通过折叠芳香性平面的组装制备了空心球。与传统的基于一维芳香性分子的超分子多孔材料相比，二、三维π-共轭组装体在水溶液中提供了疏水性碳环境，可以吸附回收水中的有机污染物。研究结果表明，制备的介孔球对有机污染物—乙炔雌二醇（Eo）和双酚A（BPA）的回收率分别为92％和90％。值得注意的是，介孔球可以识别盐的浓度。随着盐的加入，折叠的芳香性分子被观察到逐渐变得平坦，诱导强的π-π相互作用，使多孔球体融化并相连一起形成实心的纤维。这种多孔向无孔材料的转变引发被吸附的污染物从多孔结构中自发释放，而随后的透析使超分子多孔结构恢复吸附容量。

该成果用于考虑材料--结构--工艺--性能的多因素和多层次相互影响的材料和整体结构多功能化设计建模、材料、机械产品和建筑结构创新设计开发, 以及提供复杂载荷工况下增材制造材料和整体结构多功能化创新设计技术与软件系统。该成果在增材制造产品和建筑结构创新设计方面具有高效和高性能及低成本优势。 该成果在国家”863”和多项国家自然科学基金的支持下取得一系列创新性研究成果: (1) 发明了一种基于材料破损约束的连续体结构拓扑设计建模及优化设计方法; (2)发展了多载荷工况下多相材料结构的拓扑优化设计方法;(3) 研制了涉及静、动力学要求的柔性机构创新设计技术;(4) 提出了解决应力集中和奇异问题、最大应力波动问题、分析和计算量大问题和病态载荷工况问题等的关键技术; (5)打通了技术工艺, 开发了长度尺寸控制和多个制造工艺要求的约束表征及模型化技术;(6)发展了复杂载荷环境下结构静、动力学性能要求的拓扑优化的灰度单元抑制方法和考虑边界光滑化的结构优化模型化方法；(7)在国内, 率先研发了考虑智能制造约束的功能特征空间布局和支撑结构构型的复杂集成结构优化技术和与软件系统;(8)率先研发了多功能化材料的创新设计技术;(9) 研制了整体结构多功能化创新设计技术平台和工业应用技术。

本发明属于超材料设计相关技术领域，其公开了一种适用于具 有功能梯度及拉胀属性的超材料的拓扑优化方法，其包括以下步骤: (1)采用加权法建立每层的、同时考虑微观结构拉胀属性及宏观结构刚 度属性的多目标优化模型;(2)控制所述超材料结构整体在一个方向上 的拉胀属性及刚度属性呈梯度形式分布;(3)计算每层设计域上的微观 位移、宏观位移、以及每层微结构的等效弹性属性;(4)基于计算获得 的敏度，采用优化准则法更新设计变量，进而判断所述目标函数是否 收敛。上述拓扑优化方法采用加权法建立同时考虑微观结

项目于2012年国家立项（教育部）作为创新创业计划，并资助十万元；同年七月荣获大学生科技“挑战杯”四川省大学生创业计划竞赛一等奖；十一月国家科技部组织在上海参加“首届中国创新创业大赛 获得全国百强 ”奖；年底国家知识产权局授予四项专利权。 该项目是四川大学自主开发的具有国际先进水平和我国自主知识产权的环保型高科技节能产品。“超轻质复合材料CNG气瓶技术”研制团队的部分成员是唯一参加建设、生产过几年轻质复合材料CNG气瓶的团队；该项目是针对目前为减少城市污染而大力发展的压缩天然气汽车研制的一种高科技配套关键产品-气瓶，属于高性能复合材料产品。这类气瓶是融各类内衬的密封性和复合材料的可设计性，高强度，轻重量的特点为一体,大幅度减轻了气瓶重量,又保证承压能力以及使用期间的疲劳寿命；国际上只有少数工业发达国家才具有研究开发生产能力。 全塑料复合材料气瓶已经过广泛的设计、试验和现场的使用试验结果也已证实；这种容器设计可以在汽车运行的环境和条件下安全地工作。全塑料复合材料气瓶是安全的，耐疲劳的，其重量轻和价格之间是相匹配的；目前，这类气瓶己得到世界上广泛的承认和接受，在许多领域内市场正在迅速增加，特别是在各类公共汽车上的应用，分外受到人们的重视和欢迎。这类超轻质复合材料气瓶不仅用于燃气汽车的燃料容器，而且还广泛用于消防，医院以及宇航，井下作业人员的呼吸器，今后将逐步全面替代原有的钢质气瓶和复合二代瓶，市场需求量很大，前景广阔。产品具有极高的经济效益和社会效益，是我国未来最具商业价值的项目，也是国际上正在研究和发展的一类重要高技术产品。 项目采用高密度塑料作内胆，并用计算机控制实现自动化生产；配有调整气瓶成型轨迹和控制机械性能的全套计算机辅助设计软件，可生产多种规格与品种的产品；生产效率高，产品质量稳定，技术成熟可靠；该技术是一个综合应用专利技术和专项技术，建成后的装备及生产技术达到或超过国际先进水平。发展燃气汽车的关键设备就是装天然气的气瓶；气瓶的质量直接关系到燃气汽车运行的安全与成本高低。 目前，国内尚无企业涉足，市场无此类超轻质复合材料CNG气瓶销售；而国外这类轻质复合材料CNG气瓶卖价（1～2）万元/只，价格非常昂贵。国内投资一条生产线仅需2400万元专用和辅助设备，厂房3000㎡，产值2.5～4 亿元，利税2～2.6亿元。超轻质复合材料CNG气瓶（CNG4)样品在四川大学产业科研院里展出，欢迎参观咨询；

成果简介： 建造房屋由传统的旧的模式改变成由工厂生产全部构件装配而成已是人类房屋建造史发展的必然产物，很多先进国家也都在积极推行房屋制造产业的发展，在我国推行装配式房屋是由建造房屋到制造房屋的必由之路。 本项目所研究的轻质节能型复合材料装配式房屋可用于快速建造永久性轻型房屋、特色小镇及景区房

具有微纳多孔结构的聚四氟乙烯（PTFE）微孔材料在高效过滤、防水透声、高端织物、医疗器械等国民经济战略新兴产业的关键材料。但是，由于PTFE材料极难加工，近五十年来，只有美国Gore公司开发的拉伸法实现了PTFE微孔产品的大规模商品化生产，产值高达百亿。但是，拉伸法存在的一些顽固问题仍然没有得到解决，如产品均匀性、产品孔径与孔隙率的。本成果颠覆传统拉伸法，创造性地提出了基于剪切诱导原位成纤工艺，巧妙地解决了存在半个多世纪的问题，可制备具有高孔隙率、小孔径、高强度的高性能PTFE微孔材料，并且可根据生产需求灵活调整产品宏观性状与微观结构，仅通过简单的工艺参数调整，即可实现具有不同微观结构的平板膜、纤维、中空纤维膜、微孔泡沫等批量化生产。与拉伸法相比，本成果工艺灵活、设备简单、能耗显著降低、无环境污染，具有良好的产业化潜力。此外，本成果提供了一种具有普适性的PTFE微孔材料改性方法，可以通过先进的复合工艺实现具有高导电、高导热等功能化PTFE材料，有效填补市场空白。围绕本成果，已发表多篇国际论文、申请四项国家发明专利、两项海外专利，在油水/固液分离、先进织物等领域具有良好应用前景，相关产品已成功验证并得到多方行业内专家认可。

通过对烧结钴铁氧体进行热等静压烧结，得到钴铁氧体陶瓷材料的样品内部孔隙大大减少，致密度大于 99％；平行方向磁致伸缩系数绝对值大于 150ppm；磁致伸缩激励场低于 2000Oe。对钴铁氧体磁致伸缩材料进行热等静压处理促进了其在低场高频磁致伸缩领域的应用。 通过凝胶注模、磁场取向及常压烧结及热处里工艺，得到的钴铁氧体磁致伸缩材料<100>方向取向度大于 40％，致密度大于 99％，垂直取向方向磁致伸缩系数绝对值大于 300ppm，对应的激励场低于 2000Oe。