仿生表面织构起源 传统摩擦学认为光滑表面具有较低摩擦力和磨损，反之，非光滑表面会带来较大的摩擦力和磨损。而自然界进化过程中，某些生物的表面微观结构具有优异的自润滑和抗磨减磨性能，如鲨鱼皮表面微沟槽表现的超低流体阻力，穿山甲表面微结构的优异耐磨抗磨性能。因此，如能掌握其机理，则可进行工业应用。 钻头轴承及压裂泵柱塞密封系统仿生织构润滑减磨设计及应用 织构化钻头轴承 钻头作为破碎岩石形成井眼的重要工具之一，在高温高压、冲击动载及贫脂润滑的恶劣环境下，其核心部件钻头滑动轴承易发生黏着磨损从而最终导致钻头整体失效破坏，亟需降耗增寿的新技术来为其安全、可靠使用和延寿经济运行保驾护航。 发明了基于多物理场耦合的超快激光精准高效制备的冰霜辅助超快激光刻蚀分束技术（US17026096，ZL202011229792.1），形成了钻头轴承轴径曲面仿生织构的纳秒/皮秒的激光加工与表征评价方法；目前正在与中国科学院上海光学精密机械研究所和中石化江钻石油机械有限公司开展钻头轴承织构工业化的超快激光加工与质量检测流水线建设和现场应用研究测试，可满足织构化钻头2000支的年产量需求。 建立了织构钻头轴承润滑减磨性能优化设计的理论研究与实验测试评价方法(ZL201310416270.6，ZL201710973537.X，.ZL201810946598.1）。以摩擦系数、磨损量、油膜厚度、温升和无量纲承载能力等为评价指标，基于理论研究、单元实验和全尺寸的台架实验，模拟测试工况下初步优选的圆形、椭圆形、人字形沟槽织构可使钻头轴承减磨性能和寿命提升50%以上。 织构化柱塞密封系统 柱塞动密封系统是油气增产压裂作业实施中压裂泵装备的关键部件之一，其在超高压、冲击动载及交变往复运动工况下，压裂泵柱塞动密封系统易发生磨损失效而导致密封刺漏等失效，是制约压裂泵工作性能、可靠性和作业成本的关键因素， 亟需创新的设计方法来提升压裂泵柱塞动密封系统的寿命及可靠性。 发明了柱塞表面仿生织构大尺寸拼接刻蚀工艺规划及参数优化设计方法（ZL201910892024.5）， 创新研发了柱塞织构批量化激光分束加工的软件控制系统和配套夹具系统。 发明了表面织构化压裂泵柱塞及其动密封系统性能抗磨减磨性能优化设计的理论研究与试验测试评价方法(ZL201310423514.3)，基于理论模拟、单元及全尺寸台架实验，初步优选的圆形和椭圆形织构布置于压裂泵柱塞表面可实现柱塞动密封系统的摩擦系数和温升降低45%以上，寿命延长30%以上，目前正在与中石油第四石油机械有限公司和中油国家钻井装备工程技术研究中心有限公司开展现场应用试验测试。 未来应用前景及市场规模预测 该技术垂直应用领域为油气勘探开发装备、油气集输装备、通用机械装备的润滑、密封、抗冲蚀与减阻等领域，摩擦消耗了一次能源的1/3以上，80%的装备失效是由磨损引起的。两者造成的损失相当于GDP2%-7%，2019年我国的GDP为99万亿元，按5%计算约为4.95万亿元。

通用小型汽油机用于小型发电机组、社会生产和家庭省力用机具的动力，全世界年产量达 5000 多万台。我国近年快速发展， 2013 年产量达 2400 余万台，已是世界生产基地。 近 10 年间小型汽油机的排放法规不断加严，项目结合行业发展和国际市场需求，研究与国际同步，对共性技术开展攻关，掌握了突破欧美排放法规壁垒的核心关键技术，研发了系列低污染节能小型汽油机产品， 解决了行业发展的难题， 形成的成果丰富了内燃机的理论。项目主要研究内容与创新：（ 1） 突破欧美环保壁垒的低

随着工业和城市的发展，污水处理率的提高，城市污泥产量必然越来越大。污泥是一种很有利用价值的潜在资源，为了充分利用这种资源，减少环境公害，世界上许多国家都在大力发展污泥处置和利用的各种技术。相对于发达国家来讲，我国污泥处理利用技术还比较落后，同时考虑到我国是一个农业大国。因此，将经过稳定 化、无害化处理后的污泥进行土地循环利用，是我国污泥资源化利用较有前景的一种途径。鉴于污泥土地利用所涉及的研究与利用等方面的种种问题，要想达到安全有效的目标，政府有计划地组织环境保护部门同农业部门开展污泥土地利用方面

基于智能终端控制、大数据集群分析、数字网关以及智能云平台等技术构建智慧用能数据服务系统。 项目系统框架图 项目整体思路框架图 项目研究工作分解 针对项目不同负荷类型和典型应用场景，匹配相应的通讯控制模块，通过电力载波或无线等多元传输方式，将用户用能需求等相关电力数据集中在云平台，结合用户行为模型、能耗模型及能源管理控制模型对电力数据进行聚类整合及分析。达到提升用户的用能体验和节省用电成本的双重目标，同时对于电网侧能够利用削峰填谷等策略，增加电网参与辅助服务的力度，有效利用电网资源。 智慧用能平台系统图 目前市场存在的用户用能监测设备及系统之间的数据信息交流往往是单向的，难以达到人们对测量精度和实效性的要求。而本系统基于新型通信和人工智能技术，集成电力信息的感知、采集、通信和控制技术，创建以智能电能表和智能终端为核心的双向互动体系，通过对电流、电压、功率、电量等用户用电信息及温度等环境数据的自动采集，实现对电能的使用情况及各类关键供能用能设备进行的实时监控及能耗监测，对异常值做出预警，通过分析处理采集的数据生成各种用电行为曲线指导用户进行经济合理用电。 技术特点 1、实时性指标 常规数据查询响应时间＜10s；90%界面切换响应时间≤3s，其余≤5s；计算机远程网络通信中实时数据传送时间＜5s。 2、并发指标 支持300用户同时在线，并发要求达到100用户以上，并同时满足以下指标：常规数据查询响应时间≤15秒；主要节点CPU负载≤80%。 3、可用性指标 年可用率≥99.5%。负载率指标：在任意30分钟内，各服务器CPU的平均负荷率≤80%；在任意30分钟内，人机工作站CPU的平均负荷率≤80%；在任意30分钟内，主站局域网的平均负荷率≤80%。 4、存储容量指标 数据在线存储容量满足12个月以上数据存储需求。

面向我国能源结构调整的重大战略需求，提出了利用二氧化碳高效开发页岩气的新理论与新方法，成功指导了我国首次陆相页岩气超临界二氧化碳压裂现场试验，实现了页岩气高效开发与二氧化碳地质封存一体化的突破。

本项目提出并突破了超净（低）排放用节能型水刺滤料产业化生产一系列关键技术问题，建立了完整的产业化工艺技术，技术水平达国际先进。项目产品与传统针刺滤料相比，由于可有效降低滤料的克重 18%左右，产品综合成本与传统针刺滤料产品接近，但项目产品的整体性能却得到了大幅度提升，不仅解决 PM2.5 微细粉尘的排放问题，而且属于节能型产品，具有显著的竞争优势。 关键技术 基于水刺开纤技术构建滤料表面超细纤维致密层；高密度低损伤复合加固工艺技术；滤料表面精细化工艺技术；针孔自动封闭技术。产品：节能型超净水刺滤料。 知识产权及项目获奖情况 授权发明专利 7 项、实用新型专利 1 项。获中国纺织联合会科技进步奖一等奖 (2017)；获江苏省科学技术奖三等奖（2018）。 投资期望及应用情况 本项目自 2012 年开始研究，期间进行了中试和试生产，2014 年底开始全面推广应用。2014 年-2016 年三年累计新增销售额 31198.24 万元、新增利润3971.77 万元、新增税收 1789.66 万元。本项目产品已在中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司、唐山三友化工股份有限公司热电分公司、南京中联水泥有限公司、大连市热电集团东海热电厂等一大批国内大型热电厂和水泥厂的推广应用，粉尘排放浓度一直保持在 10mg/Nm3 以内，实现了超净（低）排放。

优质电解电容器用阳极铝箔是生产高比电容电子铝箔的关键材料, 而相应高性能电解电容器的生产技术是包括计算机、家用电器、高新工业电子设备在内的电子工业发展的关键技术之一。电子铝箔的核心问题是控制铝箔的加工质量、织构、晶粒组织、成分等因素, 进而可借助后续腐蚀工艺获得使表面积增加几十倍，从而在不增加体积的条件下大大地提高电容器容量。目前，全世界每年估计要消耗数十万吨的电子铝箔，其中约半数在亚太地区。日本和欧洲是电子铝箔的主要生产地。中国电子铝箔的生产和消耗量正在不断增长。 电子铝箔的生产具有很高的技术含量和附加值，因而是铝加工行业关注的产品品种。长期以来，国外企业利用在技术、资金、经营、市场等方面的优势在该领域占具了统治地位。但是近几年来，中国政府和相关加工企业投入大量资金与技术力量，与北京科技大学合作对相关产品进行了开发研究，取得了可喜的成果。北京科技大学在该技术领域先后获得四项国家发明专利, 所开发的高技术产品获得1999年度新疆维吾尔自治区科技进步一等奖。国内许多企业在北京科技大学所开发技术的支持下, 利用原料和装备成本上的优势, 迅速生产出优质廉价的产品, 受到市场普遍欢迎; 产品性能达到国际先进水平而产品售价为进口价格的一半, 对国外生产企业造成了巨大的竞争压力。目前进口产品价格上升的趋势受到有效的遏制，并呈现出打入国际市场的趋势。

完成人简介：申烨华教授一直从事资源化学、化学生物学与分析化学的教学和科研工作。主要研究方向为资源化学与蛋白质化学，研究课题包括以沙生木本油料植物长柄扁桃为核心从事沙生植物产业化开发研究、以自主开发的新型生物柴油固体催化剂为技术核心开发生物柴油新技术、以重组蛋白的表达纯化复性及结构解析为技术核心从事基质金属蛋白酶抑制剂与抗癌机理研究。获陕西省科技进步一等奖和三等奖各一项。申请专利17项，获国家授权发明专利14项（第一发明人9项），转让专利1项。陕西省科技厅鉴定科研成果3项，关于长柄扁桃食用油和蛋白粉的研究为国际首创，三项成果的技术均达到国内领先水平。发表研究论文80余篇，其中SCI收录30余篇。 成果内容：生物柴油生产新工艺，适用于动植物油脂、餐饮废弃油和酸化油等原料，技术核心是拥有两种新型催化剂，酯化阶段用有机酸代替常用的硫酸催化剂，酯交换阶段用固体催化剂代替常用的氢氧化钠催化剂，通过“常压酯化、酯交换”等工艺，生产合格的生物柴油、生物重油、生物轻油、工业甘油等四种产品。该项技术入选国家发改委颁布的“十三五低碳技术”。 成果优势及用途：针对中国生物柴油原料的特性，最先进的生产工艺是酯化酯交换蒸馏生产生物柴油。经过多年的生产总结，研究团队在优化酯化与酯交换两种催化剂，以及改造工艺和设备的基础上，研究出“常压酯化、酯交换、脱醇、水洗、干燥、减压蒸馏”生产合格生物柴油的工艺。此套新工艺从设备投资、物料消耗、能耗、产品品质及环保配套等多方面达到国内及国际领先水平。 技术特点：（1）生物柴油产品收率高。收率≥92%，平均水平是87%；（2）消耗低。综合能耗≤200kg标煤/吨产品，目前的平均水平300kg标煤/吨产品。甲醇消耗≤130kg /吨产品，目前的平均水平≥150kg /吨产品；（3）无新增污染物。无酸渣产生，用硫酸作催化剂会生成大量的酸渣；（4）投资低。以相同原料5万吨/年生产装置比较，该装置投资为3500万元人民币；中压水解工艺为6500万元人民币；酯交换工艺4300万元人民币；（5）产品质量优异。产品可达欧盟5标准的质量要求。 投资预算：总投资约5000～6000万元，其中固定资产4200～4500万元，流动资产1500～1800万元。 成果知识产权情况：授权国家发明专利7项、授权国家实用新型专利2项、科研成果鉴定1项。 

成果描述：本成果在于提供一种有机微肥的生产技术。它主要采用多种有机络合剂和分步络合工艺对作物所需的微量元素进行络合反应制得，能够克服现有技术存在的不足，具有络合容量大、生产成本低、营养均衡持久、易被植物吸收、利用效率高、增产幅度高、品质改善明显的效果。 本成果已获得多项国家授权发明专利。市场前景分析：用于预防农作物微量元素缺乏所引起的缺素症，市场前景广阔。与同类成果相比的优势分析：农作物施用本成果产品后，增产增收效果显著、改善作物品质明显，粮食作物一般增产6%-10%，经济作物一般增产9%-15%。本成果拥有的有机微肥在水稻、油菜等农作物上应用后，增产增收效果明显。