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1 成果簡介隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染、疾病監(jiān)測、食品安全等民生熱點日益受到人們的關(guān)注。如何對上述問題進(jìn)行簡單、快速的監(jiān)控，將一些危害降至最低，保障人民生活和生產(chǎn)，這就需要一種可實時實地檢測、操作簡便的多應(yīng)用傳感器件。 表面等離子體波（ SPP）傳感器是一種基于光學(xué)檢測的傳感器件，被廣泛用于藥物篩選、食物檢測、環(huán)境監(jiān)測和細(xì)胞膜模擬等方面。相對于目前常見的化學(xué)、電子、力學(xué)等傳感器，SPP 傳感器擁有實時檢測、無需標(biāo)記、對被檢測物無損害、探測方法簡單等眾多優(yōu)點。為了降低成本、 穩(wěn)定性能、減小體積，集成型 SPP 傳感器件的成為了現(xiàn)今研究熱點。然而現(xiàn)有的集成型 SPP 傳感器件普遍存在靈敏度低，探測范圍小等問題，限制了其應(yīng)用的推廣。 課題組從 2006 年開始合作從事集成型 SPP 傳感器件研究，在清國家 973 項目、自然科學(xué)基金重點項目、教育部清華大學(xué)自主研究項目等項目資助下， 創(chuàng)新性提出一種基于 SPP-介質(zhì)波導(dǎo)異質(zhì)垂直耦合器的可集成生化傳感芯片，并對傳感芯片的傳感特性和應(yīng)用進(jìn)行了深入研究和探索。芯片的特點和性能如下：可集成，芯片體積小，可與便攜設(shè)備集成；可批量生產(chǎn)，價格低廉；靈敏度較傳統(tǒng)的集成型 SPP 傳感器件高出一個數(shù)量級；可實現(xiàn)對傳感區(qū)域的精確或者大范圍調(diào)節(jié)；可實現(xiàn)對納米量級大小的物質(zhì)的探測；傳感性能穩(wěn)定，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。上述優(yōu)點表明該芯片可以工廠大批量生產(chǎn)經(jīng)營，也可以用于實驗室的科研研究，在化學(xué)，生物，醫(yī)學(xué)等多 個領(lǐng)域均有應(yīng)用價值。查新表明，國內(nèi)外目前尚未發(fā)現(xiàn)有相似原理的器件。 圖 1 (a) 集成型 SPP 傳感芯片與一元硬幣尺寸對比圖 (b) 傳感芯片的顯微鏡照片2 應(yīng)用說明可集成型 SPP 生化傳感芯片在實驗室經(jīng)多次驗證，可以實現(xiàn)對折射率液體以及納米級薄層物質(zhì)的高靈敏探測，并初步應(yīng)用于對雙酚 a（簡稱 BPA，一種塑料生長常用原料，每年生產(chǎn)將近 2700 萬噸含 BPA 的塑料類物質(zhì)， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的檢測。實驗結(jié)果表明，該芯片對于 BPA 的探測極限濃度可以達(dá)到 0.1ng/ml （歐盟公布食品準(zhǔn)則中水含有BPA 的最高濃度為 1ng/ml）。3 效益分析由于目前國內(nèi)尚無同類產(chǎn)品， 而且此產(chǎn)品在疾病檢驗，環(huán)境監(jiān)測，藥品鑒別等多個領(lǐng)域具有應(yīng)用價值， 因此本儀器具有較大的市場推廣空間。本傳感芯片價格低廉，使用簡便，對樣品無二次污染，性能穩(wěn)定，甚至對納米量級的生化小分子探測均具有高靈敏度，相對于其他類型的傳感器件， 具有明顯的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢。

本發(fā)明公開了一種復(fù)合波片光軸對準(zhǔn)方法及裝置。將待對準(zhǔn)復(fù)合波片的兩片晶片裝在支架上之后分別安裝在固定、旋轉(zhuǎn)波片卡盤上；從光源發(fā)出的光經(jīng)過起偏器后形成線偏振光；通過待對準(zhǔn)的復(fù)合波片后，線偏振光偏振態(tài)發(fā)生變化；根據(jù)探測器探測到的透射光強(qiáng)信號可進(jìn)一步獲得待對準(zhǔn)復(fù)合波片相位延遲波動量的變化幅值；比較相位延遲波動量的變化幅值的相對大小；通過電控旋轉(zhuǎn)臺控制旋轉(zhuǎn)波片卡盤轉(zhuǎn)動，直至將復(fù)合波片的光軸對準(zhǔn)到所要求的精度范圍內(nèi)。裝置包括光源，起偏器，固定波片卡盤，旋轉(zhuǎn)波片卡盤，旋轉(zhuǎn)檢偏器，探測器，電控旋轉(zhuǎn)臺，計算機(jī)，步進(jìn)電機(jī)和電控旋轉(zhuǎn)臺控制器。該方法可以實現(xiàn)對復(fù)合波片光軸進(jìn)行高精度對準(zhǔn)，裝置簡易，操作簡單。

成果與項目的背景及主要用途： 吸波材料即雷達(dá)吸波材料（RAM），是指能夠吸收衰減入射的電磁波，并將其電磁能轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉或使電磁波因干涉而消失的一類材料。目前，隨著電磁波污染的日益嚴(yán)重，吸波材料在民用領(lǐng)域具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＴS多研究已證明，持續(xù)、高強(qiáng)度的電磁波照射會誘發(fā)細(xì)胞變異、誘發(fā)腫瘤、癌癥等疾病，電磁波污染已成為世界各國本世紀(jì)重點治理的環(huán)境污染之一。不讓電子設(shè)備發(fā)射電磁波是不可能的，所以消除電磁波污染最有效的辦法就是使用吸波材料。這項屬于電磁干擾（EMI）范疇的研究已在世界各國得到廣泛重視和應(yīng)用。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 本項目研究制備含有不同含量及分布的碳纖維(氈)樹脂基復(fù)合吸波材料，主要研究碳纖維(氈)排布方式、含量對于材料吸波性能的影響，通過調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)材料對電磁波的寬頻吸收、高效吸收、選擇吸收的目的；其次，通過對纖維(氈)表面改性、添加電磁損耗劑、改變基體種類等制備具有剛性和柔性基體吸波材料，同時對吸波機(jī)理進(jìn)行研究，以求開發(fā)一種低成本、寬頻、高效、輕質(zhì)的吸波材料。試樣的制備采用復(fù)合材料成型工藝壓縮模塑。將環(huán)氧樹脂與低分子量聚酰胺按質(zhì)量比 2：1 攪拌均勻（E-44 型環(huán)氧樹脂：低分子量聚酰胺樹脂=100：50～100：100 質(zhì)量比），在真空干燥箱中脫泡，然后澆注到事先預(yù)熱的半溢式模具中，模具中預(yù)置碳纖維或碳?xì)帧Ｔ谕覆▽颖砻婕右粚?S-玻璃布，目的是達(dá)到與自由空間的阻抗匹配，在模具底部也加一層玻璃布，目的是抵消由透波層玻璃布引起的應(yīng)力，使試樣不致彎曲而造成測量誤差。然后將澆注好的模具在 60℃，10MPa的壓力下固化 2 個小時，得到所需的 180mm×180mm，厚度為 4mm 的正方標(biāo)準(zhǔn)試樣。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況： 本研究通過兩年多的大量實驗，獲得具有良好吸波性能和商用價值的環(huán)境功能材料。可用于消除環(huán)境空間中的有害電磁波。本課題組制備了材料樣品，完成了 4 個專題的研究報告，發(fā)表論文 12 篇，申請專利兩項。本研究已達(dá)到國際先進(jìn)水平。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 隨著電信業(yè)的飛速發(fā)展，吸波材料的應(yīng)用已深入到通訊抗干擾、環(huán)保及人體防護(hù)等諸多領(lǐng)域。 成本估算： 環(huán)氧樹脂/碳纖維復(fù)合吸波材料E-44 環(huán)氧樹脂：15.4 元/公斤，低分子量聚酰胺樹脂：24 元/公斤。碳纖維：300 元/公斤 每塊試樣用碳纖維：0.36 克 其他費用：電費，模具費，人工費 每塊試樣成本：約 4 元（180×180mm） 折合成本：約 120 元/平方米 應(yīng)用領(lǐng)域：電磁波污染的防護(hù)，構(gòu)筑微波暗室。 2、 連續(xù)碳納米管纖維 成果與項目的背景及主要用途： 碳納米管被譽為超級纖維，是 21 世紀(jì)的基礎(chǔ)材料，具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，其密度只有鋼的六分之一，強(qiáng)度超過鋼 100 倍，具有高導(dǎo)電導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性是銅的 5-8 倍，在高性能復(fù)合材料，能源電極，電場發(fā)射等多方面有重要的應(yīng)用前景，世界各國和大公司都爭先投入搶占碳納米管市場，近年來產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。連續(xù)碳納米管纖維是無數(shù)碳納米管構(gòu)成的長紗線，輕于碳纖維，有高柔性，具有碳納米管所有結(jié)構(gòu)和功能特性，可編織和成型，較碳納米管更接近應(yīng)用，在制備高性能復(fù)合材料方面，極具潛力，可用于宇航、汽車用高性能復(fù)合材料、風(fēng)力發(fā)電葉片、導(dǎo)電導(dǎo)熱材料、電力傳輸電纜、高強(qiáng)編織物，智能紡織和柔性光電器件等。 基于天津大學(xué)的氣相法制備連續(xù)碳納米管纖維技術(shù)，研發(fā)碳納米管纖維量產(chǎn)化技術(shù)，制備萬米連續(xù)碳納米管纖維材料, 研發(fā)碳納米纖維復(fù)合材料和相關(guān)新材料，在國內(nèi)率先推出碳納米纖維新產(chǎn)品，主導(dǎo)國內(nèi)市場，開拓國際市場。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 本方法是一步制備連續(xù)碳管纖維的方法，具有工業(yè)化應(yīng)用前景。2010 年天津大學(xué)技術(shù)團(tuán)隊取得關(guān)鍵制備技術(shù)的突破，紡出千米連續(xù)的碳納米管纖維，為產(chǎn)業(yè)化提供了基礎(chǔ)。氣相紡絲法是以含碳原理和催化劑輸入到高溫爐中，在氣流中生長碳納米管并組裝成絲，用機(jī)械的方法紡出碳納米管纖維的新方法。主要成果包括發(fā)明了乙醇/丙酮混合碳源，發(fā)明了水密封反應(yīng)器和致密碳管纖維的紡絲方法。目前已經(jīng)取得連續(xù)紡絲數(shù)小時數(shù)千米連續(xù)碳管纖維，在方法、技術(shù)和材料性能方面處于國際領(lǐng)先水平。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 碳納米管的價格范圍較大 2-20000 元/克，價格取決于碳管種類和純度，有些容易合成，有些受制備限制，尚未量產(chǎn)化。目前市場上多壁管 2000 元/公斤，天津大學(xué)科技成果選編高純碳管價格十倍以上。高純單壁碳管尚未量產(chǎn)，目前仍以克量計，純度 80%的單壁管價格為 60 美元/克，高純（>90%）單壁管在 1000-2000 美元/克以上。連續(xù)碳管纖維為雙壁管，純度 90%，短期可參考單壁管價格 60-2000 美元/克。 應(yīng)用領(lǐng)域： 高性能復(fù)合材料、導(dǎo)電導(dǎo)熱材料、儲能材料、功能電子和織物，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域航空航天、能源、環(huán)境、化工和紡織等。 合作方式及條件： 技術(shù)合作與專利轉(zhuǎn)讓 與國際知名企業(yè)和研究單位建立合作,引領(lǐng)碳納米管纖維新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

超細(xì)硅酸鋁是一種新型的白色顏料，是一種可改善顏料的著色力，遮蓋力和附著力等增效作用的功能性硅酸鹽。明顯地改進(jìn)涂料白度，干膜遮蓋力，儲藏穩(wěn)定性及耐候性，所制造的涂料用于公路標(biāo)表線和斑馬線，可增大使用壽命和清晰度，是在發(fā)達(dá)國家中此種用途的首選顏料。此外，超細(xì)硅酸鋁還大量用于印染，皮革，油墨，造紙，塑料，橡膠等生產(chǎn)中。 將凈化處理后的水玻璃和工業(yè)硫酸鋁溶液分別稀釋，并制成一定濃度，在攪拌反應(yīng)槽中進(jìn)行反應(yīng)生成硅酸鋁，經(jīng)陳化處理后，過濾，洗滌，干燥，粉碎及表面處理即可制成超細(xì)硅酸鋁產(chǎn)品。 年產(chǎn)5000噸的生產(chǎn)裝置，建設(shè)總投資約為1500－2000萬噸，產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了廣闊的市場需要。

本項目以制備超快高儲能柔性器件為導(dǎo)向，建立基于界面納米復(fù)合材料的新技術(shù)。通過水熱法和電化學(xué)方法在柔性導(dǎo)電基底上構(gòu)建納米陣列/金摻雜二氧化錳的三維納米復(fù)合電極，作為正極；通過水熱法和熱處理法在柔性導(dǎo)電基底上生長多孔氧化鐵納米復(fù)合材料，作為負(fù)極，組裝全固態(tài)薄膜器件。利用納米復(fù)合材料的多方面優(yōu)勢加速電子/離子在活性材料中的傳遞，進(jìn)而達(dá)到超快高儲能的目的。基于納米復(fù)合材料的全固態(tài)薄膜器件可展現(xiàn)出超快充電能力（10 V/s），比常規(guī)電容器的充電時間快10-100倍。這是國際上基于金屬氧化物贗電容薄膜型超級電容器研究領(lǐng)域的一個重大突破。此外，本項目以開發(fā)超快超柔儲能器件為導(dǎo)向，開發(fā)了一種熱力學(xué)誘導(dǎo)自發(fā)組裝和原位摻雜結(jié)合碳熱還原的方法來實現(xiàn)石墨烯納米篩粉體和薄膜的宏觀可控制備，解決了傳統(tǒng)石墨烯材料縱向物質(zhì)傳輸差的局限。通過控制碳熱溫度，可以調(diào)節(jié)石墨烯納米篩表面的孔密度，即孔徑大小可控（10~100 nm）。與傳統(tǒng)石墨烯薄膜電極相比，石墨烯納米篩表面豐富的孔結(jié)構(gòu)使得其作為電極材料時擁有更大的比表面積，而且電解質(zhì)離子可以在垂直于平面的軸向上傳遞，縮短了離子傳輸路徑。

火電廠煙氣脫硫技術(shù)目前國內(nèi)外約有上百種工藝，但是有實際應(yīng)用價值的僅十幾個工藝。“爐內(nèi)噴鈣尾部活化” (LIFAC) 技術(shù)是芬蘭在 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)明的一項技術(shù)，其特點是初投資少，占地面積小，系統(tǒng)簡單，運行費用低，在較低的 Ca/S 比的條件下可達(dá)中等脫硫效率 (70-80%) ，比較適合于我國現(xiàn)役火電機(jī)組脫硫改造。“直噴超細(xì)水合 CaO 粉煙氣脫硫”技術(shù)是在 LIFAC 技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，它的特點是用鍋爐廢水在高壓下水合 CaO ，使之形成水合石灰［ Ca(OH)2 · CaO ］，并在特殊的霧化方式下使之形成 10 μ左右的超細(xì)水合石灰顆粒，直接將其噴入鍋爐爐膛進(jìn)行脫硫。該方法爐內(nèi)脫硫在 Ca/S ≈ 1.6 條件下，脫硫率達(dá)到了 78% 。預(yù)計在配水膜、布袋除塵后可以達(dá)到 85% 左右的脫硫率。可以去掉 LIFAC 的尾部活化和煙氣再熱系統(tǒng)。大大地降低了初投資。按目前價格計算投資成本約為 250 元 / 千瓦，不大于電站投資 5% ， Ca/S 比＜ 1.6 ，達(dá)到脫硫率 70-80% 。

本系列振動磨料機(jī)主要用于各種礦物類超微細(xì)固體顆粒的制備生產(chǎn)。基于超微顆粒的塑性變形特征，本機(jī)型以適當(dāng)?shù)募虞d和激勵方式，使顆粒釋放塑性變形能而斷裂細(xì)化。因此，與國內(nèi)外同類技術(shù)相比，本機(jī)型可節(jié)能30-40%，降噪40%左右，節(jié)約介質(zhì)70%左右。本機(jī)型有效地抑制了亞諧波和高次諧波振動，具有穩(wěn)定性強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點。其主要技術(shù)指標(biāo) (以石灰石及磨料機(jī)規(guī)格82升為例): 1.作業(yè)方式：干法連續(xù)(無分級)      　2.入料顆度：≤1000μm 3.出料顆度：D90≤10μm             4.產(chǎn)量：40-50kg/h 5.比功率消耗：≤85kwh/t

隨著我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)（如高速鐵路、大飛機(jī)）和高端裝備制造業(yè)（如部分高速精密機(jī)床）的發(fā)展，高端軸承進(jìn)口增長較快。目前高鐵軸承全部進(jìn)口，部分高速精密機(jī)床軸承還需進(jìn)口。從長遠(yuǎn)看，對我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的成長將產(chǎn)生不利影響。鈦鎳合金是一種金屬間化合物，具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性。鈦鎳合金TiNi60是一種Ti、Ni質(zhì)量原子比為40: 60的金屬間化合物，具有低密度、高硬度、優(yōu)異的耐蝕性以及良好的摩擦學(xué)性能且在熱處理前易于加工，可望在高速軸承中得到應(yīng)用。TiNi60的密度為6.7 g/cc，比普通軸承鋼密度小30%左右，密度小這一特點，可實現(xiàn)軸承的輕量化和高速化。本項目主要是解決現(xiàn)用滾動軸承材料難以滿足高速滾動在高鐵、高速機(jī)床等高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用中高強(qiáng)度、低摩擦、高耐磨性要求的問題，采用高真空感應(yīng)熔煉技術(shù)制備出優(yōu)異性能的高速滾動軸承材料-鈦鎳60合金，并采用可生物降解潤滑劑的超滑技術(shù)對高速球軸承會為耐磨、減摩起到事半功倍的作用，為高端軸承的國產(chǎn)化奠定基礎(chǔ)，為我國裝備制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。本項目的前期工作，針對球軸承材料TiNi60采用蓖麻油潤滑獲得了超低摩擦系數(shù)（最低達(dá)到0.004）。該項技術(shù)完全由本課題組研發(fā)，完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)，此外該技術(shù)具有生產(chǎn)過程環(huán)保、能耗小、制造成本低、產(chǎn)品易系列化和原材料無危險性、毒性等突出特點。因此可以肯定該項技術(shù)、該類產(chǎn)品的出現(xiàn)為我國軸承市場注入了新鮮的“血液”。可以預(yù)見該技術(shù)的市場前景是非常廣闊的，其產(chǎn)品的市場競爭優(yōu)勢也是非常明顯的。

為滿足光電通訊、光學(xué)、信息等產(chǎn)業(yè)中小口徑非球面光學(xué)玻璃透鏡模具產(chǎn)業(yè)化的需求，研制了小口徑非球面光學(xué)玻璃透鏡模具超精密數(shù)控復(fù)合機(jī)床,具備納米級精度斜軸鏡面納米磨削、斜軸磁流變研拋、在線測量補(bǔ)償加工等功能，為小口徑非球面光學(xué)透鏡模具的產(chǎn)業(yè)化制造提供可靠的裝備支撐。分辨率10nm，主軸回轉(zhuǎn)精度50nm；加工對象為微小非球面透鏡及模具；加工口徑10mm以下；加工面形狀精度：PV小于300nm ，工件表面粗糙度小于Ra10nm。應(yīng)用領(lǐng)域包括集成電路（IC）、發(fā)光二極管（LED）、光學(xué)光電、MEMS、NTC、塑封件（QFN、BGA）、電子陶瓷、通訊、醫(yī)療器械等，能切割硅晶圓、砷化鎵、陶瓷、石英、PCB板、LED芯片、玻璃、鈮酸鋰、氧化鋁、藍(lán)寶石等。GUI交互界面。具備接觸式測高及非接觸式測高，刀痕檢測，具有切割深度自動補(bǔ)償，刀片破損補(bǔ)償功能，能保證切割質(zhì)量。