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低成本、高性能的新穎熱電化合物的研究
隨著社會的發展與進步，日益突出的能源供需矛盾不斷將尋找清潔、高效、經濟的新型能源材料推向研究前沿。熱電材料是一類能利用熱電效應，直接將熱能（包括太陽能、地熱、工業余熱等能量）轉換成電能的材料，由于熱電轉換技術便捷、環保等優勢，在車載冰箱、深空探測器電源等領域具有不可替代的地位，受到科學家們的高度重視。而探索發現低成本、高豐度、低毒性的高效熱電材料，是該領域基礎研究的重點，是一項面臨巨大挑戰的研究工作。 吳立明2004年發明了獨特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，課題組利用該方法，發現了一種新的四方相α-CsCu5Se3，并實現宏量合成。該材料擁有前所未見的獨特晶體結構：Cs+由類中國結形狀的Cu8Se8結構單元構筑的三維無限擴展結構，其中鑲嵌Cs+金屬陽離子。α-CsCu5Se3熱穩定性好，表現出典型晶態固體的熱傳輸行為，并遵循Umklapp散射機制，這與具有類液態的熱傳導行為的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶體學及熱傳輸性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一個有效抑制Cu+液體傳輸行為特征的方法。與吳立明老師2016年發現的高性能熱電材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶體單胞體積減小了30％，導致材料具有更強的原子間d軌道重疊作用，從而顯著降低有效質量(m*)，這使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3實現了功率因子200％的增長，達到8.17 μW/cm/K2，是目前報道的堿金屬富銅硫屬化合物中最高值；同時，理論研究表明，由于結構中的Cu–Se軟化學鍵和Cs+ 離子擾動作用，該材料具有很低的熱導率。綜合上述各方面因素，該化合物的本征熱電優值ZT達到1.03（980 K）。進一步通過Sb摻雜優化熱電性能的研究發現：Sb3+的孤對電子能夠增大材料的晶格非諧性，有效增強Umklapp型散射，從而降低聲子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格熱導率進一步降低至0.40 W/m/K，熱電優值ZTmax提升到1.30。該工作系統深入研究了α-CsCu5Se3體系結構和熱電相關性能的關系，為低成本，高豐度，高性能硫屬化合物材料的設計探索研究邁出重要的一步。
北京師范大學
2021-02-01
單目視覺城市建筑物參數化三維建模
本書結合作者對圖像處理,分析和三維重建等進行的研究和工作,對從數碼相機拍攝的建筑物圖像中以參數化建模的方法恢復建筑物的三維幾何結構進行了論述和探討.
江蘇海洋大學
2021-05-06
流域（區域）控制斷面污染物來源解析與決策支持服務
流域模型 GWLF 平臺介紹：通用流域污染負荷模型（簡稱 GWLF 模型）是 1987 年由美國康奈爾大學提出的一種半分布式、半經驗式 流域模型算法，主要用于在中尺度流域(幾百～萬 km2 左右)模擬水文 及污染物負荷通量，可以提供逐月的模擬結果并對關鍵斷面（如國家、 省級考核斷面，跨區域（跨行政區）分界斷面，生態補償斷面）污染 源構成進行來源解析。其所需數據類型及數據量與我國的水環境、水 資源管理部門所能提供的數據類型相匹配，保證了該模型在我國流域 管理中的適用性和可達性，為流域尺度或區域尺度（一般市級行政區 域大小為幾百～萬 km2）水環境及水資源規劃、決策與管理提供可靠 支持。該模型為美國 TMDL 計劃實施推薦流域模型之一。利用該模 型所得結論可以進一步加工分析并結合 GIS 等空間分析軟件，得出時 圖 1：南開大學國家環境保護 城市空氣顆粒物污染防治重點實驗 室“顆粒物來源解析及污染防治技 術研究與應用”城市分布圖空差異分析結果，為區域或城市水環境管理急需的決策提供支持與建 議。
南開大學
2021-04-11
物聯網終端設備低延時計算卸載通信節能技術
本技術設計了高效功率控制算法，實現了低功耗低延時的無線傳輸。同時，由于計算任務在數據量和計算量上的差異，本技術實現合理高效的卸載決策，利于有效降低計算延時。可以為未來的通信網絡中，計算卸載物聯網設備通信節能提供底層的技術支持。
東南大學
2021-04-11
基于激光散射的空氣污染物微粒測量儀
近些年，工業發展導致環境污染越來越嚴重，其中粉塵作為環境 惡化的重要污染源,嚴重危害著我們的生活環境和人們的身心健康。 因此,采取及時有效的措施對環境中的粉塵濃度進行檢測,然后進行 除塵降塵,可有效提高人生安全系數和環境質量。 目前，現有的粉塵檢測設備中,所用的傳感器穩定性差,致使測量 精度不夠高,且校準調節難度大,這也對產品的推廣和后期維護帶來 不便。課題組采用激光散射法在線監測粉塵濃度,并采用 3D 打印技術 設計系統總體及光路結構，采用串口通訊模塊對系統進行了數據校準 及穩定性分析,測量精準度高。
南開大學
2021-04-11
流域（區域）控制斷面污染物來源解析與決策支持服務
流域模型 GWLF 平臺介紹：通用流域污染負荷模型（簡稱 GWLF模型）是 1987 年由美國康奈爾大學提出的一種半分布式、半經驗式流域模型算法，主要用于在中尺度流域(幾百～萬 km2 左右)模擬水文及污染物負荷通量，可以提供逐月的模擬結果并對關鍵斷面（如國家、省級考核斷面，跨區域（跨行政區）分界斷面，生態補償斷面）污染源構成進行來源解析。其所需數據類型及數據量與我國的水環境、水資源管理部門所能提供的數據類型相匹配，保證了該模型在我國流域管理中的適用性和可達性，為流域尺度或區域尺度（一般市級行政區域大小為幾百～萬 km2）水環境及水資源規劃、決策與管理提供可靠支持。該模型為美國 TMDL 計劃實施推薦流域模型之一。利用該模型所得結論可以進一步加工分析并結合 GIS 等空間分析軟件，得出時空差異分析結果，為區域或城市水環境管理急需的決策提供支持與建議。
南開大學
2021-02-01
基于國際標準的通用物聯網技術成果應用
oneM2M是歐洲電信標準化協會（ETSI）聯絡美國、中國、日本和韓國的通信標準化組織，成立國際標準化組織，共同開展物聯網業務層國際標準的制定。oneM2M協議是應用層中的上層協議，以HTTP、CoAP、MQTT等協議作為通信載體，將自己的語義封裝在HTTP等應用層協議之中。NB-IoT是3GPP針對低功耗廣覆蓋類業務而定義的新一代蜂窩物聯網接入技術，主要面向低速率、低時延、超低成本、低功耗、廣深覆蓋、大連接需求的物聯網業務，NB-IoT物聯網協議是低層協議，二者的關系如圖1所示。圖1 協議體系關系圖 基于多協議轉換的研究以及系統模型方案的設計與分析，提出NB-IoT設備接入oneM2M的系統模型，如圖2所示。NB-IoT設備：搭載了NB-IoT芯片的一套設備，包含了數個傳感器。運營商服務器：負責接收NB-IoT設備數據包，并將其存放于平臺數據庫中。協議轉換節點：將NB-IoT設備信息接入oneM2M系統中的核心模塊。oneM2M平臺：具體保存資源以及對外展現資源的平臺。圖2 NB-IoT設備接入oneM2M系統模型架構 本成果基于NB-IoT和oneM2M標準，研究構建的工業互聯網全系統通用技術，包括基于NB-IoT硬件系統的嵌入式開發及其低功耗的解決方案；NB-IoT終端與運營商云平臺系統的協同通信機制；運營商云平臺系統與oneM2M企業私有云平臺的通信機制；oneM2M工業企業的數據的統一表示，實現工業互聯網大數據的深度人工智能應用。
北京郵電大學
2021-04-10
污染場地土壤和地下水有機物污染修復技術
隨著我國大規模的產業結構調整，沿海和經濟發達城市搬遷了大量重污染企業，暴露出嚴 重的土壤和地下水污染情況，其中有機物造成的工業場地土壤和地下水污染十分普遍。近10年 來，圍繞工業場地有機物污染土壤和地下水修復技術進行攻關，系統研究了有機物污染團的調 查、監測方法體系，有機污染物對場地環境生態風險評價和健康風險評價體系，土壤和地下水 有機污染物抽出吹脫技術、高級氧化技術和原位生物修復技術體系等。根據有機污染物的物理 性質和場地賦存特性，開發了有機污染物抽出吹脫一體化異位修復系統裝備和尾氣凈化處理裝 置；根據污染物化學性質，開發了污染物高級氧化技術和零價鐵活性炭耦合還原降解技術；根 據有機污染物可生化降解特性，開發了污染物厭氧生物處理、好氧生物處理和植物微生物聯合 修復技術，形成了污染場地有機物污染調查、風險評價與修復的技術體系。
華東理工大學
2021-04-11
聚合物基復合材料表面金屬化新技術
聚合物基復合材料表面金屬化常用的方法有真空蒸鍍金屬法、真空離子鍍金屬法、電鍍法、化學鍍法、電鑄法、表面直接噴涂金屬法等。這些方法各有其優缺點：如真空蒸鍍和真空離子鍍的鍍層厚度均勻，但所需設備昂貴且制件尺寸受設備大小限制，涂層較薄且制備成本較高。電鍍法工序復雜，鍍層附著力相對較低；化學鍍是大多數電鍍工藝中都必須涉及到的，通常作為塑料制品電鍍的前處理工藝，其優點是鍍層致密、孔隙率低、適用的基體材料范圍廣，可在金屬、無機非金屬及有機物上沉積鍍層；缺點是鍍液壽命短、穩定性差，鍍覆速度慢、不易制備厚涂層，存在環境污染。電鑄法可制取高光潔度、高導電性、高精度、內腔結構復雜的制件，但每做一個制件就需一個模具，模具成本高、生產周期長。熱噴涂法是把金屬顆粒加熱到熔融狀態后沉積到基板或工件表面形成涂層；但聚合物基板材料的熔點很低，熱噴涂時熔融金屬顆粒和高溫焰流將對聚合物基板材料表面產生嚴重的破壞；而且由于熱噴涂的加熱溫度較高，所制備的金屬涂層由于氧化和孔隙的產生很難滿足使用要求。 冷噴涂技術不需要或者只需要很少量的熱量輸入，加熱溫度低、顆粒飛行速度高，這就有效防止了熱噴涂時的熱影響，減少了基體表面三維畸變，涂層中氧化、相變的發生，涂層殘余熱應力小，可制備厚涂層；另外，與熱噴涂一個相同的技術優勢是通過機械手挾持噴槍或者把基體工件放在數控工作臺上，能夠實現對一些復雜表面、較大工件的噴涂，加工靈活，適應性強。目前可制備純Al涂層和Al-Cu等多層結構。 已申請專利：“一種聚合物基復合材料表面金屬化涂層的制備方法及裝置”，中國發明專利申請號：201010588064.X.，專利申請時間：2010.12.14，專利公開日：2011.05.18
北京科技大學
2021-04-11
低成本、高性能的新穎熱電化合物的研究
隨著社會的發展與進步，日益突出的能源供需矛盾不斷將尋找清潔、高效、經濟的新型能源材料推向研究前沿。熱電材料是一類能利用熱電效應，直接將熱能（包括太陽能、地熱、工業余熱等能量）轉換成電能的材料，由于熱電轉換技術便捷、環保等優勢，在車載冰箱、深空探測器電源等領域具有不可替代的地位，受到科學家們的高度重視。而探索發現低成本、高豐度、低毒性的高效熱電材料，是該領域基礎研究的重點，是一項面臨巨大挑戰的研究工作。 吳立明2004年發明了獨特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，課題組利用該方法，發現了一種新的四方相α-CsCu5Se3，并實現宏量合成。該材料擁有前所未見的獨特晶體結構：Cs+由類中國結形狀的Cu8Se8結構單元構筑的三維無限擴展結構，其中鑲嵌Cs+金屬陽離子。α-CsCu5Se3熱穩定性好，表現出典型晶態固體的熱傳輸行為，并遵循Umklapp散射機制，這與具有類液態的熱傳導行為的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶體學及熱傳輸性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一個有效抑制Cu+液體傳輸行為特征的方法。與吳立明老師2016年發現的高性能熱電材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶體單胞體積減小了30％，導致材料具有更強的原子間d軌道重疊作用，從而顯著降低有效質量(m*)，這使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3實現了功率因子200％的增長，達到8.17 μW/cm/K2，是目前報道的堿金屬富銅硫屬化合物中最高值；同時，理論研究表明，由于結構中的Cu–Se軟化學鍵和Cs+ 離子擾動作用，該材料具有很低的熱導率。綜合上述各方面因素，該化合物的本征熱電優值ZT達到1.03（980 K）。進一步通過Sb摻雜優化熱電性能的研究發現：Sb3+的孤對電子能夠增大材料的晶格非諧性，有效增強Umklapp型散射，從而降低聲子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格熱導率進一步降低至0.40 W/m/K，熱電優值ZTmax提升到1.30。該工作系統深入研究了α-CsCu5Se3體系結構和熱電相關性能的關系，為低成本，高豐度，高性能硫屬化合物材料的設計探索研究邁出重要的一步。
北京師范大學
2021-04-10