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。

开发了一种冰晶诱导自组装和热固化相结合的技术， 以传统的热固性树脂（如酚醛树脂和密胺树脂）为基体材料，成功研制了一系列的树脂基仿生人工木材。这种方法还可以复合多种纳米材料以制备多功能复合人工木材，而且简单高效，容易放大生产。 

项目简介 本成果基于成分、制备技术设计优化，获得了一种在 7000 系铝合金中淬透最高并具 有很高力学性能、抗腐蚀性能的 7000 系铝合金。 有益效果是：该 7000 系超高淬透性超高强铝合金，在现有 7000 系铝合金淬透性最 高、抗腐蚀性能最好、力学性能也非常高的铝合金。获批国家授权发明专利 3 件。 性能指标 （1） 淬透性都在 276mm 以上，是 7075 铝合金的 5.5 倍以上。 （2） 屈服强度、抗拉强度、延伸率分别达 650 MPa、700 MPa、10.5 % （

北京师范大学环境学院梁赛教授课题组研究成果在《自然》子刊《自然·食品》（Nature Food）以研究论文形式在线发表（Network resilience of phosphorus cycling in China has shifted by natural flows, fertilizer use and dietary transitions between 1600 and 2012）。该研究分析了1600-2012年间中国磷循环网络的韧性，研究结果表明，受自然流动、化肥使用和饮食转变的影响，近几十年中国磷循环网络的韧性呈下降趋势。 磷元素是人类生存和生态系统运转所需要的一种必要营养元素。对人类和生态系统而言，磷循环网络在遭受外部冲击时仍能持续保障磷供给的能力（即韧性）至关重要。已有研究主要通过磷元素代谢路径分析来研究磷资源使用和磷排放问题，较少关注磷循环网络的韧性。本研究首次综合运用生态网络分析等方法，对1600-2012年间中国磷循环网络的韧性进行了测度研究与影响因素分析。 结果表明：为满足中国不断增长的食品消费总量和结构的需求，中国磷循环网络从由土壤自然磷流主导转变为由化肥生产的工业磷流主导，并不断强化。这种变化降低了网络中的冗余路径，从而导致近几十年来磷循环网络的韧性呈下降趋势。城市化进程加剧了磷的单向流动，进一步降低了磷循环网络的韧性。特别是在2000-2012年间，由于人群饮食结构中动物性食物比重不断提高，磷循环网络的韧性下降了11%。如果按这种趋势继续发展，在社会环境的冲击和干扰下，磷供应会逐渐成为影响中国粮食安全的重要因素。 为提高磷循环网络的韧性，本研究提出减少食物损失和浪费、提高“农田到餐桌”食物供应链效率、减少化肥使用、提升磷循环率等措施，并进一步量化这些措施对磷循环网络韧性的提升程度。此外，本研究的框架和指标也适用于分析其他地区和资源的网络韧性，可以为全球可持续发展目标的实现提供科学依据。 本研究由北京师范大学和华东理工大学领衔，国际应用系统分析研究所、意大利欧洲-地中海气候变化中心和意大利威尼斯大学、美国陶森大学、捷克共和国马萨里克大学、美国密歇根大学、中山大学、清华大学、英国伦敦大学学院、广东工业大学等单位组成团队共同完成。北京师范大学梁赛教授和华东理工大学余亚东副教授为论文共同第一作者，北京师范大学梁赛教授、华东理工大学余亚东副教授和英国伦敦大学学院米志付研究员为论文的共同通讯作者。合作作者杨志峰院士对论文完成给予了重要指导。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

北京师范大学环境学院梁赛教授课题组研究成果在《自然》子刊《自然·食品》（Nature Food）以研究论文形式在线发表（Network resilience of phosphorus cycling in China has shifted by natural flows, fertilizer use and dietary transitions between 1600 and 2012）。该研究分析了1600-2012年间中国磷循环网络的韧性，研究结果表明，受自然流动、化肥使用和饮食转变的影响，近几十年中国磷循环网络的韧性呈下降趋势。 磷元素是人类生存和生态系统运转所需要的一种必要营养元素。对人类和生态系统而言，磷循环网络在遭受外部冲击时仍能持续保障磷供给的能力（即韧性）至关重要。已有研究主要通过磷元素代谢路径分析来研究磷资源使用和磷排放问题，较少关注磷循环网络的韧性。本研究首次综合运用生态网络分析等方法，对1600-2012年间中国磷循环网络的韧性进行了测度研究与影响因素分析。 结果表明：为满足中国不断增长的食品消费总量和结构的需求，中国磷循环网络从由土壤自然磷流主导转变为由化肥生产的工业磷流主导，并不断强化。这种变化降低了网络中的冗余路径，从而导致近几十年来磷循环网络的韧性呈下降趋势。城市化进程加剧了磷的单向流动，进一步降低了磷循环网络的韧性。特别是在2000-2012年间，由于人群饮食结构中动物性食物比重不断提高，磷循环网络的韧性下降了11%。如果按这种趋势继续发展，在社会环境的冲击和干扰下，磷供应会逐渐成为影响中国粮食安全的重要因素。 为提高磷循环网络的韧性，本研究提出减少食物损失和浪费、提高“农田到餐桌”食物供应链效率、减少化肥使用、提升磷循环率等措施，并进一步量化这些措施对磷循环网络韧性的提升程度。此外，本研究的框架和指标也适用于分析其他地区和资源的网络韧性，可以为全球可持续发展目标的实现提供科学依据。 本研究由北京师范大学和华东理工大学领衔，国际应用系统分析研究所、意大利欧洲-地中海气候变化中心和意大利威尼斯大学、美国陶森大学、捷克共和国马萨里克大学、美国密歇根大学、中山大学、清华大学、英国伦敦大学学院、广东工业大学等单位组成团队共同完成。北京师范大学梁赛教授和华东理工大学余亚东副教授为论文共同第一作者，北京师范大学梁赛教授、华东理工大学余亚东副教授和英国伦敦大学学院米志付研究员为论文的共同通讯作者。合作作者杨志峰院士对论文完成给予了重要指导。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

一种在超重力场中制备纳米和纳米复合陶瓷涂层的方法，涉及纳米复合陶瓷材料的制备。将制备好的复合陶瓷涂层的溶液注入离心装置，离心桶的转速逐渐调到1000~20000转/分钟，保持1~100分钟，之后在稳定的转速下，逐渐分级提高加热炉的温度到200~1000℃，保温10~600分钟，接着冷却到室温。通过在离心装置中产生的超重力场，使溶液中的胶粒、化学沉淀物，以及陶瓷粉、陶瓷纤维、金属粉、金属纤维受到一个与基体表面垂直的力，挤压到样品表面，并通过温度逐渐上升，使溶剂挥发掉，沉积物发生热解、氧化、烧结等过程，从而形成结构、成分和厚度可控，且结构致密的纳米陶瓷涂层，以及纳米陶瓷与微米的陶瓷粉、陶瓷纤维等复合的各种陶瓷涂层。金属管内制备出Al2O3-SiO2纳米-微米复合陶瓷涂层、Al2O3纤维-SiO2复合陶瓷涂层，在平面材料表面制备出多种纳米-微米复合、陶瓷纤维复合的各种厚度可控的陶瓷涂层。

近些年来，国内几家大型公共娱乐场所、化工、煤矿、商厦火灾造成的惨重的人民生命和 财产的重大损失，人们对消防、防火安全有了更加深刻的认识。如何在火灾的情况下，在一定 时间内保障电力和通讯的畅通，从而最大限度的赢得宝贵的时间，减少人员的伤亡和降低生命 财产的损失，是人们一直在不断探索的课题。目前，国内外在电线电缆方面采用的大多是氧化 镁矿物防火绝缘电缆和云母带缠绕的耐火电缆，成本很高，在实际应用方面受到一定程度的限 制，再加上铜护套氧化镁矿物防火绝缘电缆的在生产加工、运输、线路的敷设安装和使用等过 程中的特殊要求，及自身固有的缺陷很难大规模的使用。 国外研发了一种陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，可以在500℃以上的高温和火焰烧蚀下， 烧结成坚硬的陶瓷状物体，而且烧蚀时间越长、温度越高，陶瓷化效果越明显，陶瓷化高分子 复合耐火硅橡胶可以使用常规的橡胶加工设备进行生产，具有良好的加工性。这种陶瓷化高分 子复合耐火硅橡胶，从严格的意义上讲，既不是阻燃胶，也不是难燃胶。陶瓷化高分子复合耐 火硅橡胶，在被火焰烧蚀的情况下，有机成分在很短的时间内经过烧蚀后很快加入陶瓷化的反 应过程中，转化成坚硬的陶瓷状物质，形成一层良好的隔绝层，阻挡火焰的继续燃烧，起到很 好的防火效果。陶瓷化高分子复合耐火硅橡胶，在常温下无毒、无味，具有很好的柔软性和弹 性，具备了硅橡胶的特质，是一种完全具备了消防、防火要求的新型高分子复合防火材料，由 于用它生产的防火电线电缆加工工艺简单、价格低、不需要增加投入，是一种应用前景很广的 新型高分子复合防火材料。

针对当前各类电子信息元器件多功能化、高频化的趋势，特别是微波、毫米波60GHz载波通信的出现，所研发的新型微波旋磁-介电复合陶瓷材料能够在宽频段范围特别是微波频段内同时具有优良电磁性能与介电性能，并满足LTCC技术要求，是一种多功能电路板材料。研发的新型微波旋磁-介电复合陶瓷材料性能将达到先进水平，可以满足汽车、航空、航天等工业领域的需求，实现基于自主研发的微波磁介复合陶瓷材料及其相关器件的批量生产。项目的实施可以满足我国在运载火箭系统、卫星系统、导弹、神舟飞船、区域电子对抗系统中的微波通讯、功率放大器、发射机等微波集成电路中(MIC)等军事方面对无线通信天线的应用需求，从而填补我国在这一领域的技术空白，替代国外同类产品，改变我国目前面临的关键元器件受制于人的不利局面，具有巨大的战略价值和社会经济效应。本项目完成后，在微波磁介复合陶瓷材料技术方面具有独立的知识产权，降低我国在这一关键领域的对外依赖程度，同时将显著改善相关领域缺乏自主创新、具有高附加值的技术和产品的现状，形成示范性整体性产业化链条，提升产业地位。

本技术可提供一种碳化硼陶瓷涂浆，及利用此涂浆在金属基材表面形成一层具有良好的力学性能、抗辐射性能的碳化硼陶瓷涂层的制备工艺。 本技术具有如下特点：（1）克服了金属与陶瓷间存在的不润湿、不粘附的缺点，可以获得很高的界面结合强度。（2）工艺简单，成本低。（3）适用范围广，该工艺无毒、无污染。可以适用绝大多数环境。 本技术可解决目前在金属表面制备碳化硼涂层技术复杂、涂层厚度薄及效率低的问题，并且对解决目前辐射屏蔽材料的屏蔽性能和结构性能之间的矛盾具有实际意义。可应用于各种需要加强辐射防护的环境中。

本项目采用元素粉末法制备高性能的亚微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料，突破了亚微米颗粒在基体中的分散和铝基复合材料的二次加工困难瓶颈难题，制备的亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有高的比强度、比刚度、热稳定性，较低的热膨胀系数，优良的导热、耐磨、耐腐蚀性等特点，机加工表面光洁度高。亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料的成功制备，在金属基复合材料实际应用方面取得了突破性的进展。 亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种极具潜力的工程材料，其在航空航天领域、汽车装甲、电子封装、高轻化自行车等方面取得了大量应用。其中以碳化硼为增强体的B4C/Al复合材料耐磨性很高，在制造喷砂嘴、电触点、摩擦和耐摩擦材料时得到了广泛的应用，并且在机器和设备端部密封件上，碳化硼为基体的B4C/Al复合材料也有出色表现。此外，碳化硼具有良好的耐酸碱腐蚀性能，在有气体腐蚀条件下工作时，效果极佳，用亚微米B4C制备的B4C/Al复合材料制备的喷砂嘴和喷丸机喷嘴在标准条件下显示出的高强度，为钨硬质合金强度的5～11倍。先后设计和开发了高尺寸稳定性高导热易加工电子封装复合材料制品，如印刷电路板板芯、军用功率混合电路、微波管的载体、多芯片组件等。亚微米SiC颗粒增强铝基复合材料具有高耐磨性、良好的耐高温性和抗咬合性能等特点，在高速列车刹车盘，制动盘、发动机活塞和齿轮箱等以及现已用于越野自行车上的车链齿轮具有广阔的应用前景。从前瞻性、战略性、经济性和基础性这几个角度来考虑，亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料制备技术的发展符合具有高性能价格比，有待迅速实现产业化的要求趋势。本项目围绕航空航天用大尺寸关键承力结构件、光机结构件与精密仪表零件、电子封装器件、核能领域屏蔽材料等应用背景，部分研究成果已达到了国际先进水平。先后设计和开发了高尺寸稳定性高导热易加工电子封装复合材料制品；制备的亚微米碳化硼增强铝基复合材料被应用于制造核废料处理容器；应用于高速列车刹车盘，制动盘、发动机活塞和齿轮箱等。