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岩石材料裂纹演化机理及非连续数值方法研究
（2018年度高等学校科学研究优秀成果奖（自然科学奖）一等奖） 成果简介：岩石（体）是一种复杂的天然介质，在漫长的地质构造作用过程中，内部孕 育了各种规模和尺度的缺陷（如节理、裂隙和断层等），这些缺陷的空间位置与 分布规律显著影响其力学响应，进而对断续裂隙岩体工程的稳定与安全产生重要 影响。另一方面，在页岩气与煤层气等开采过程中，往往需要人为制造裂缝网络 来实现压裂增渗增产。因此，开展岩石裂纹扩展与连接机理的研究，对于预测岩 石（体）工程的失稳破坏以及提高油气产量与效率具有重要的理论意义和应用价 值。主要取得的科学发现点如下： （1） 在试验研究方面，研发了适用于裂隙岩石的高精度数字量测技术，发 现了非连续岩石材料中的裂纹扩展与连接规律，建立了非连续岩石材料应力跌落 与裂纹演化规律之间的联系，揭示了岩石材料中的裂纹演化规律，为理论和数值 研究裂纹演化规律提供了技术支撑。 （2） 在理论研究方面，利用内变量热力学理论和伪力法，揭示了裂隙岩体 的损伤局部化机理，建立了岩石（体）损伤局部化分叉模型；基于断裂力学原理, 提出了岩石（体）的非线性强度准则，为开展复杂应力状态下裂纹演化过程的数 值模拟奠定了理论基础。 （3） 在数值方法方面，提出了连续-非连续数值模拟方法，编制了广义粒子 动力学多线程高效并行计算程序，成功实现了二维和三维裂纹演化过程的数值模 拟，揭示了复杂应力状态下裂纹演化的细观机理，为岩体工程稳定性分析提供了 计算平台。 (4) 在工程应用方面，实现了锦屏I级水电站深埋地下洞室非连续围岩损 伤破坏过程的数值模拟，结合现场监测数据，阐释了地下洞室非连续围岩的破裂 发展规律，揭示了深埋地下洞室围岩的损伤失稳机制。
重庆大学
2021-04-11
新型建筑节能软瓷材料及产业化技术
"软瓷采用天然粘土、无机矿物、城建废渣等为主要原料，通过塑化改性赋予粘土极强的可塑性，然后经过成型、熟化等工艺制作而成。 软瓷能够弯曲自如，任意造型，逼真表现木、皮、石、砖、布、金属等装饰材料的纹理和色泽，且生产工艺绿色环保，特别适用于建筑内、外墙饰面工程，旧城改造，外墙保温体系的饰面层以及弧形墙、拱形柱等异形建筑的饰面工程。"
南京大学
2021-04-10
面向宽色域激光显示用高性能窄带发光材料
激光显示是新一代高清、高品质显示技术，具有亮度高、寿命长、色彩好、环保节能等优点，正逐步 进入显示市场，形成包括激光放映机、激光投影、激光电视和激光拼墙等等主要产品组成的近千亿产值。 目前，市场主流激光显示的核心技术方案是“激光LD+发光材料”的激光荧光技术，通过发光材料可以有 效消除激光的相干性和视觉危害，更重要的是可以替代低发光效率的绿色激光器，从而大幅度降低整个激 光显示器件的成本、可靠性，并提高器件的显示亮度和光色稳定性；因此，实质性地加速并推动了激光显 示技术进入市场并形成规模产值。目前，国内外代表性企业主要有日本三菱、韩国三星及比利时巴可公 司，及国内光峰光电、海信、长虹、等等。然而，当前激光荧光显示仍存在一些产业共性瓶颈，主要瓶颈 之一是激光显示用发光材料的发射谱带过宽，导致激光显示的色域相对较窄，无法满足人们对高清显示的 需求；通过前期系统研发，我们开发出面向激光荧光显示的系列高性能窄带发射发光材料，亟待与相关优 势企业联合开发下一代高清宽色域激光显示技术，形成我国原创性自主知识产权，带动新材料、新型激光 柔性彩色电子纸在出版、教育、广告、无人超市等领域有广泛的应用
中山大学
2021-04-10
加热炉用滑轨和不定形耐火材料
水冷式轧钢加热炉因冷却水带走的热量损失>15%。因水冷滑轨温度低造成的钢坯“黑印”使轧出的钢材公差大，成材率低，轧辊消耗量大。 目前，国内有的无水冷轧钢加热炉采用的是140×140×460mm棕刚玉—碳化硅滑轨或浇注锆刚玉滑轨，轧钢加热炉出钢口平台采用的是高铝质捣打料或锆刚玉浇注块。棕刚玉—碳化硅和高铝质捣打料在加热钢坯的高温（约1300℃）都含有较多的二氧化硅。钢坯表面的氧化铁会和二氧化硅形成熔点低于炉温的铁橄榄石2FeO×SiO2（熔点1205℃），造成这些耐火材料的高温耐磨性差，使用寿命低，加热炉内易结渣，难以清理。而浇注锆刚玉抗热震性较差，易开裂。 北京科技大学特种陶瓷研究室承担的国家“八五”攻关项目“无水冷轧钢加热炉用陶瓷滑块的研制”成功地研制开发了适用于轧钢加热炉的新型耐火材料。这种耐火材料高温抗氧化铁侵蚀性强，高温耐磨性和抗热震性好，使用寿命比棕刚玉—碳化硅滑轨提高50%以上，可制作烧结制品或不定形耐火材料。使用这种新型耐火材料能节约能源，消除钢坯“黑印”，提高轧钢成材率，减少轧辊消耗，加热炉内不结渣，减轻工人的劳动强度，可产生显著的经济效益和社会效益。 本项目产品的基本工艺为耐火材料生产工艺。生产滑轨需要大吨位压机和1450℃高温窑炉。
北京科技大学
2021-04-11
利用晶相共生现象可控合成异质结光催化材料
基于半导体异质结概念，首次通过工艺简单，成本低廉熔融盐法合成一系列钽酸钙基半导体异质结复合材料，发现了两元及多元半导体复合物组分及其含量可通过改变前驱物比例简单调控，证明该异质结复合物相，组分变化与光催化制氢性能有着密切关系，阐明不同钽酸钙晶相界面异质结形成促进光生电荷有效分离机制，极大地提高光催化制氢性能。
上海理工大学
2021-04-10
偕二氟双环己烷型TFT液晶材料新技术
作为TFT液晶材料的“领军者”，偕二氟双环己烷的市场前景可想而知。目前，该材料技术由日本垄断，本项目新技术的出现将有望打破该格局，为本土TFT液晶材料研究和产业化作出贡献。
南京大学
2021-04-10
组织工程用可降解聚合物多孔材料
可降解聚合物多孔支架的研究工作受到江苏省高技术研究项目资助。目前，在国际上块状可降解聚合物多孔支架的制备仍然是组织工程研究中的难点。本课题组以冰微粒为致孔剂，应用粒子滤出－冷冻干燥复合工艺，开辟了制备可降解聚合物多孔支架的新途径，解决了块状支架制备的难题。特点：(1)采用冰微粒为致孔剂，多孔支架无致孔剂残留、无污染；(2)整个工艺过程在低温进行，可满足在支架中加入药品和生长因子等的需要；(3) 孔隙结构良好、孔隙率高、材料分布均匀。性能：孔径可根据需要在控制在300-1000m范围；孔隙率≥90%。用途：在骨、软骨等再生、修复治疗中具有广泛的应用，大块状的聚合物多孔支架，尤其在长骨的大段缺损的修复中具有明显的优势，也在腔道类器官的狭窄、修复等治疗中作为临时支架应用，可简化手术程序，降低患者痛苦。
东南大学
2021-04-11
高性能筑路材料、沥青道床及高铁路基防护技术
1、无砟轨道结构防水减振结构。在无砟轨道基座板底部与基床表层/桥面板顶面之间，全宽铺设防水联接层和缓冲保护层。本发明利用全断面铺设的联接层与缓冲保护层实现全面立体防水与整体性，利用特种改性增强剂调整沥青混凝土防护层的动态模量、阻尼特性与变形适应能力实现刚度匹配与缓冲减振功能，利用特种改性增强剂增强沥青混凝土的荷载扩散能力、疲劳耐久性与抗水损害能力，有效解决现有高速铁路无砟轨道路基防水层过早破坏失效与层间唧浆、脱空甚至冻胀等问题，提高轨道下部基础结构的整体性、平顺性、均匀性和长期稳定性，为无砟轨道板提供良好的稳定支撑，以延长轨道板的疲劳寿命，是一种长效的防护方案。 2、一种新型的铁路基床表层结构。适用于高速铁路或客运专线路基基床表层，在无砟轨道结构支承层与基床底层之间铺设，所述结构由上至下包括沥青碎石排水层、粘结层、全断面密实沥青混凝土防水抗冻层。利用沥青碎石排水层的大空隙性与良好渗透性将降水快速排出线下直接动力作用范围，再利用具有一定横坡度的密实沥青混凝土将沿沥青碎石层空隙下渗的水从沥青混凝土层表面横向排出路基范围，为基床底层提供良好的抗冻保护，有效解决无砟轨道路基表面积水、水泥混凝土防水层过早破坏失效与级配碎石基床翻浆冒泥破坏路基稳定性等问题，提高轨下基础结构排水性能和长期稳定性，是理想长效的铁路基床表层设计方案。
东南大学
2021-04-13
新型水和废水处理用混凝剂与吸附材料
新型水和废水处理用混凝剂与吸附材料是针对我国水和废水处理的需求而 研发出的系列具有自主知识产权的新型、高效、经济的水处理产品，产品包括： 无机复合混凝剂、阳离子型有机高分子絮凝剂、无机-有机复合高分子絮凝剂等 三大系列新型混凝剂，阳离子聚合物改性膨润土、改性农作物秸秆阴离子等两 类新型吸附剂。所开发的上述产品制备方法先进，工艺简单易行，安全高效， 推广应用前景广阔，其成果达到国际领先或先进水平，获得 2013 年度山东省科 技进步一等奖。 研发出的上述产品已在给水处理、污水处理、工业废水处理中得到了应用， 取得了显著的经济效益、社会效益和环境效益。
山东大学
2021-04-13
超轻硬硅钙石型硅酸钙保温材料
技术特点超轻硬硅钙石型硅酸钙保温材料（容重≤170kg/m3）以普通建筑石灰及天然粉石英为基本原料，采用高压水热动态法生产。是我国首次自主开发的适合我国国情的超轻型产品，采用全天然原料，以最低的成本实现了批量工业生产。其各项指标均达到或超过日本JISA9510-1984 标准。是目前所有无机硬质保温材料中容重最小，导热系数最低的一种，同时具有较高的强度。其耐热温度为 1000℃，在常见的保温材料中也是较高的一种，因此可以在许多场合取代轻质耐火砖、轻质浇注料、珍珠岩制品、蛭石制品、矿棉、玻璃棉制品及耐火纤维制品
北京科技大学
2021-04-13