成果介绍 成果名称：多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备防腐蚀感应熔焊与喷射复合涂层技术 成果参与单位：江苏科环新材料有限公司、深圳能源环保股份有限公司、上海康恒环境股份有限公司 成果完成人：曲作鹏 知识产权情况：已申请专利87项，其中已授权发明专利17项，已授权实用新型专利27项 针对我国新能源与环保科技的重大战略，以解决垃圾与生物质发电锅炉高温防腐的实际需求为目标，本项目拟搭建应用于生物质与垃圾电站锅炉腐蚀防护的高频感应熔焊系统技术平台，在多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备等受热面，开发完成镍基自熔合金高温涂层的技术体系，包括涂层材料与工艺，形成针对各类客户群体的系列解决方案。 随着近年来我国生物质和垃圾电站的迅猛发展，锅炉高温腐蚀问题日益突出，传统热喷涂技术由于易脱落、孔隙率高而应用受限，前期用得较普遍的Inconel625合金堆焊，也逐渐暴露出由稀释率高引起的高温防腐性能受限等问题。因此，开发新型高温防腐涂层技术已迫在眉睫。本项目在国家“十三五”重点研发计划等项目的支持下，经过十余年的集智攻关，于2019年初研发成功了高频感应熔焊高温腐蚀防护涂层技术，取得了系列创新性成果：首次在国内构建了生物质与垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，开发了在水冷壁管排表面制备耐镍基自熔合金高温薄涂层的技术体系，解决了城市垃圾与生物质电站锅炉高温腐蚀防护的技术瓶颈，打破了发达国家的技术封锁，形成了系列针对城市垃圾与生物质焚烧发电锅炉高温防腐的不同客户群体的解决方案。 我国西部特别是新疆地区的高硫高钠盐等高腐蚀性煤在燃烧过程中产生高浓度硫化物和钠盐等腐蚀性气体，造成水冷壁、过热器受热面的高温腐蚀、尾部烟道空气预热器低温腐蚀和受热面结焦等，特别是对燃烧器区域水冷壁管来说，如果没有防护涂层只能使用1—2年。传统的热喷涂，由于结合强度低孔隙率高，很少应用；普通高频感应熔焊虽然有效，但寿命难以超过5年；目前用得最多的是堆焊高温合金，但一般五年后就逐渐会发生涂层脱落和管壁减薄甚至爆管的现象，非计划停炉维修给企业造成了极大的经济负担。针对我国西北地区高硫高钠盐燃煤发电锅炉受热面对高温防腐的迫切需求，本项目拟开发感应熔焊与超音速喷射复合金属陶瓷涂层技术，从服役寿命、使用性能到性价比等方面都优于堆焊，以期彻底终结困扰我国燃煤行业多年的高腐蚀性气体对锅炉管道造成的严重腐蚀的防护难题。 创新点 1、首次在国内构建垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，自主开发了在水冷壁管排表面制备耐高温涂层的防腐技术体系，打破了发达国家对核心技术的封锁，突破了垃圾电站锅炉涂层防护系统核心技术瓶颈，形成了整体防腐的焚烧解决方案。 2、首次在国际上成功研发镍基自熔合金与金属陶瓷梯度复合涂层的防护技术，发明了基于重熔与喷射一体化的高温全域防腐全套技术，锅炉的高温腐蚀防护性能与服役寿命显著提升。 3、创新锅炉管道镶嵌陶瓷瓦的长效防护方法，发明了多项陶瓷高效低成本加工技术，填补了国际上硬脆材料特种加工技术的空白，突破了垃圾焚烧发电锅炉高频感应熔焊系统核心技术瓶颈。 市场前景 磨损与腐蚀是工业生产中的共性问题，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各种机械零件失效的一半以上由于磨损，每年因金属磨损、腐蚀造成的直接经济损失约达７万亿美元。垃圾焚烧电站锅炉受热面腐蚀问题，非常普遍，其腐蚀机理主要是所焚烧的垃圾中含有Cl,S以及碱金属等元素，造成Cl，S化合气体腐蚀和低熔点碱金属盐熔融腐蚀。据“十三五”规划，2020年焚烧处理能力占无害化处理比例50%，预计复合增长率不低于20%，垃圾焚烧规模呈快速增长态势，截至2018年，中国已运行的垃圾焚烧厂约为380座，处理能力约为37万吨/日，中国在建的垃圾焚烧厂约为200～250座，处理能力约为20～25万吨/日，中国垃圾处理“起步晚、起点低、发展快”，垃圾焚烧发展极快，2025年行业总规模估计超过100万吨/日，垃圾焚烧发电站超过2000家。余热锅炉高温防腐蚀涂层市场规模100亿以上，年增长率在20%以上，且防腐蚀涂层是消耗品，平均3—5年为一个周期。 另外，该技术不仅可以用于垃圾焚烧电厂，团队在农机刀片耐磨、水泥建材行业耐磨、机械重工表面硬化耐磨处理、钢轨耐磨涂层、高端球阀防腐、燃气轮机热障涂层、海上风电盐雾腐蚀、军工等领域的新产品、新技术也逐步成熟，走向规模化应用市场。 应用案例 深圳能源环保公司宝安老虎坑垃圾焚烧发电厂4号、5号、6号锅炉项目，工程地址：深圳市宝安区松岗镇老虎坑，业主单位：深能环保宝安垃圾焚烧发电厂。 获奖情况 2021年中国商业联合会科学技术奖 一等奖 2021年河北省科技技术奖 二等奖 2019年CCTV中国十大创业榜样 2019年第八届中国创新创业大赛 优秀企业奖 2019年第七届创业江苏科技创业大赛 三等奖 2019年“创客中国”江苏省中小企业创新大赛 优胜奖 2019年 淮安市第四届企业科技创新大赛 一等奖

近些年，工业发展导致环境污染越来越严重，其中粉尘作为环境 恶化的重要污染源,严重危害着我们的生活环境和人们的身心健康。 因此,采取及时有效的措施对环境中的粉尘浓度进行检测,然后进行 除尘降尘,可有效提高人生安全系数和环境质量。 目前，现有的粉尘检测设备中,所用的传感器稳定性差,致使测量 精度不够高,且校准调节难度大,这也对产品的推广和后期维护带来 不便。课题组采用激光散射法在线监测粉尘浓度,并采用 3D 打印技术 设计系统总体及光路结构，采用串口通讯模块对系统进行了数据校准 及稳定性分析,测量精准度高。

建筑幕墙是由支承结构体系与面板组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围结构或装饰性结构,包括玻璃幕墙、石材幕墙和合金幕墙等，并被广泛应用于高楼大厦、机场、高铁车站等公共设施。随着服役年限的增加，近些年来建筑幕墙因面板脱落造成的事故屡见不鲜，严重威胁着人们的生命财产安全。因此，建筑幕墙实施有效的检测是实现幕墙安全管理、预防灾害发生的重要前提。当前幕墙安全状态检测的手段主要有：目测法、手试法、振动传感器法等，目测法和手试法需要作业人员通过攀爬等手段靠近检测对象实施检测，且检测结果受检测人员个人经验影响较大。振动传感器法因传感器的安装困难、需要额外激振、附加质量也对检测结果影响较大等原因实际应用价值较小。 本项成果提供了一种基于激光测振技术的建筑幕墙安全状态的无损检测方法。该方法基于幕墙面板时常微动的特点进行幕墙安全状态检测，不需要提供额外激励，可远程、快速评价幕墙的安全状态，具有适用范围广、实用性强等特点。

以大型薄壁结构双激光束双侧同步焊接(DLBSW)工艺与装备需求为牵引，开展高效激光焊接机理、技术、装备研究，突破了激光焊接微观热-力-冶金机理、形性一体化精准调控技术，形成了首套双激光束双侧同步焊接装备，完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制。 技术特征 面向航空航天大型复杂曲面薄壁结构，提出了焊缝组织形态三维解构方法、面向微区缺陷与性能的组织形态重构与参数体系化设计方法；提出了智能化建模技术，形成了面向航空航天型号产品的虚拟焊接体系。

以大型薄壁结构双激光束双侧同步焊接(DLBSW)工艺与装备需求为牵引，开展高效激光焊接机理、技术、装备研究，突破了激光焊接微观热-力-冶金机理、形性一体化精准调控技术，形成了首套双激光束双侧同步焊接装备，完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制。技术特征面向航空航天大型复杂曲面薄壁结构，提出了焊缝组织形态三维解构方法、面向微区缺陷与性能的组织形态重构与参数体系化设计方法；提出了智能化建模技术，形成了面向航空航天型号产品的虚拟焊接体系。应用范围:已有合作与成效：（1）与中国商飞合作，完成C919机身壁板结构DLBSW仿真研究与样件研制工作；（2）与上海航天技术研究院合作，将DLBSW技术应用于火箭燃料贮箱结构，成果完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制工作；（3）与航天一院合作，开展新一代载人火箭贮箱箱底焊接变形控制研究。后续推广：为将来重型运载火箭、大型宽体客机、战略运输/轰炸机、下一代战斗机制造提供支持。

太阳能作为一种洁净和相对易于获取的能源在未来的动力产品中将占有越来越大的比份。如何发展高光电能量转换效率、高可靠性和低成本的太阳能电池是目前太阳能利用领域所面临的关键问题。相对于第一代和第二代太阳能电池(转换效率<<50％)，各国科学家纷纷研究不同的应用于第三代太阳能电池的新材料和新结构，目标是使光电转换效率大于5 0％。近年来，一种具有微、纳米量级特殊结构的光伏材料成为太阳能电池的研究热点。利用飞秒脉冲激光在极短的持续时间内激发出极大的峰值能量，其在硅片的相互作用过程中具有很强的非线性效应，聚焦烧蚀硅表面很小的一块面积，形成规则排列的微纳米结构。这种微纳米结构由于表面积增大，对入射光波有很大的吸收，且对光的敏感性提高了数百倍，这些性质对我们提高光电转换效率具有很大的指导意义。这种材料与本底未处理材料的性质相比，材料带隙减小，对光的敏感性提高了数百倍，这使得其对波长为250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比传统材质的硅的比重低。这些奇特的光电和物理性质能进一步提高太阳能电池的光电转换效率。根据光吸收效率，激子光量子效率，化学电势效率以及填充因子计算总的光电转换效率，普通硅基太阳能电池光电转换效率只有1 5％，而基于微纳结构光伏材料的太阳能电池转换效率可望达到50%-60%。 针对国民经济可持续发展在太阳能光伏技术方面的重大需求，发展利用超短脉冲激光制备具有优异光电转化效率的微纳结构光伏材料的新方法，以及通过探测光伏材料中非平衡载流子的能带结构及微分负电导等特性，探知光伏材料的光电转换效率，从而筛选出转换效率较高的微纳结构光伏材料，最终在发展新型、高效太阳能电池的新原理和新技术方面取得创新性突破，为我国研发具有自主知识产权的高效第三代光伏电池打下坚实基础。

北京大学“极端光学创新研究团队”发展了一种高精度的暗场光学成像定位技术(位置不确定度仅21 nm)，并结合电子束套刻工艺，实现了片上量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。这种微盘-银纳米线复合结构同时具有介质激光器与表面等离激元波导的优势，因此不仅具有介质激光器的低阈值与窄线宽特性，而且具有表面等离激元波导的深亚波长场束缚特性。基于这种灵活、可控的制备方法，他们实现了片上微盘激光器与表面等离激元波导间多种形式的精确可控集成，包括切向集成、径向集成以及复杂集成，并且对量子点无任何加工损伤；进一步，通过同时集成多个片上微盘激光器与多个银纳米线表面等离激元波导，他们获得了多模、单色单模以及双色单模的深亚波长(0.008λ2)相干输出光源。这些高性能的深亚波长相干输出光源可以容易地耦合并分配至其它深亚波长表面等离激元光子器件和回路中。因此，这种灵活、可控的精确集成方法在高集成密度的光子-表面等离激元复合光子回路中具有重要应用，并且这种方法可以拓展到其它材料和其它功能的微纳光子器件集成中，为未来光子芯片的实现提供了一种可行的解决方案。  该工作于2018年5月发表在Advanced Materials上(Advanced Materials 2018, 30, 1706546)，并以卷首插画(Frontispiece)的形式予以重点报道。文章的第一作者为北京大学物理学院博士研究生容科秀，陈建军研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心和极端光学协同创新中心等的支持。 图1. 片上胶体量子点微盘激光器与银纳米线表面等离激元波导的精确、并行、无损集成。

本发明提供了一种基于圆形扫描激光的轨线自动跟踪方法，首先将圆形扫描激光投射到待测物体表面上，且圆形扫描激光与待跟踪轨线有两个或两个以上的交点，其中一个交点与待跟踪轨线的起点重合；将待跟踪轨线的起点标记为 P0，将圆形扫描激光与待跟踪轨线的最后一个交点标记为 P1；之后，令 i＝2；将圆形扫描激光的圆心沿着直线 Pi-2Pi-1 的方向移动距离 si，将圆形扫描激光与待跟踪轨线的最后一个交点标记为 Pi，其中 si 为线段 P0P1 长度的 1/Ni，Ni∈[2，50]；i 逐一递增，实现自动跟踪。本

本实用新型公开了一种激光全息RFID标签，包括RFID标签（50）和贴在其上的激光全息膜（10），其中，该 RFID 标签（50）包括共面倒 F 天线（510）、基板（520）和 RFID 芯片（530），所述共面倒 F 天线（510）制作在基板（520）上，所述 RFID 芯片（530）贴装在该共面倒 F 天线（510）上。本实用新型的激光全息 RFID 标签能够适用于超高频和微波频段，其中的激光全息膜可采用金属反射层或非金属反射层，形状和尺寸大小不受限制，与 RFID 标签的复合方法简单方便。

该研究成果基于发明专利 “ 一种利用激光测量透镜曲率半径的方法及其装置 ” （专利号： CN201010581799.X ）。设计了一种利用激光测量透镜曲率半径的方法及测量装置，用该方法及相应的测量装置替代传统的钠光牛顿仪测量方法和装置，避免了待测平凸透镜的应力变形，解决了传统钠光牛顿环仪应力变形对测量精度的影响问题。装置相对于已有装置结构更为简单，经实验测试，测量重复性好，测量精度高。