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利用輻射技術(shù)研制電池的離子交換隔膜，最早從日本原子能研究所開始，出發(fā)點(diǎn)是代替Nafion的工藝，制備性價(jià)比更高的膜材料。電離輻射技術(shù)，特別是基于電子加速器的電子束輻射加工技術(shù)，不使用催化劑/引發(fā)劑，室溫操作，高效快速, 適合大量生產(chǎn)。目前輻射加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)材料的生產(chǎn)，如電線、電纜、輪胎、發(fā)泡材料、熱收縮材料等行業(yè)。本項(xiàng)目是在早期輻射接枝技術(shù)制備離子交換膜的基礎(chǔ)上，在工藝體系中使用功能化離子液體代替含有陰陽(yáng)離子一般離子交換功能基團(tuán)，成功制備出具有更高耐熱、化學(xué)穩(wěn)定性、良好導(dǎo)電性、極為優(yōu)異抗釩離子滲漏的兩性離子交換膜（HUST-IL膜），并且在釩液流電池中的實(shí)際電池測(cè)試實(shí)驗(yàn)中電池效率優(yōu)于Nafion系列膜。需要特別指出的是，本項(xiàng)目在制備工藝方面取得了重要突破，不需要一般陽(yáng)離子交換膜中的磺化工藝，非常環(huán)保，并且在工藝上成功發(fā)展出替代傳統(tǒng)固液接枝反應(yīng)的工藝體系，避免了接枝反應(yīng)的復(fù)雜工藝和質(zhì)量控制問題；本項(xiàng)目的工藝技術(shù)，使電池隔膜的輻射制備工藝從傳統(tǒng)的輻射接枝轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛浣宦?lián)工藝，通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備，與現(xiàn)有電線電纜片材的輻射交聯(lián)工藝通用，工藝簡(jiǎn)單，極易量產(chǎn)和推廣。 【技術(shù)優(yōu)勢(shì)】 (1) 本項(xiàng)目所得到的HUST-IL隔膜產(chǎn)品，其釩離子滲透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低約1200倍，導(dǎo)電率提高3倍以上，電池效率實(shí)現(xiàn)了對(duì)Nafion膜的超越； (2) 在制備工藝方面的重要突破：不需要一般陽(yáng)離子交換膜中的磺化工藝，非常環(huán)保，并且在工藝上成功發(fā)展出替代傳統(tǒng)固液接枝反應(yīng)的工藝體系，避免了接枝反應(yīng)的復(fù)雜工藝和質(zhì)量控制問題； (3) 本項(xiàng)目電池隔膜的輻射制備工藝從傳統(tǒng)的輻射接枝轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛浣宦?lián)工藝，通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備，與現(xiàn)有電線電纜片材的輻射交聯(lián)工藝通用，工藝簡(jiǎn)單，極易量產(chǎn)和推廣。 【技術(shù)指標(biāo)】 HUST-IL隔膜產(chǎn)品：釩離子滲透率比Nafion膜（Nafion115，117）降低約1200倍，導(dǎo)電率提高3倍以上，電池效率實(shí)現(xiàn)了對(duì)Nafion膜的超越。

光柵尺寸在國(guó)際上居于領(lǐng)先地位，最大達(dá)到了 1400mm， 遠(yuǎn)超對(duì)手的 940mm；研制了一系列國(guó)內(nèi)首臺(tái)(套)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的米量級(jí)光柵研制工藝關(guān)鍵設(shè)備；在國(guó)際上首創(chuàng)了曝光拼接方法，實(shí)現(xiàn)了利用小口徑曝光系統(tǒng)，制作出了遠(yuǎn) 大于曝光系統(tǒng)口徑的光柵；掌握了脈沖壓縮光柵設(shè)計(jì)、工 藝容差分析和工藝過程控制技術(shù)，通過對(duì)曝光監(jiān)測(cè)、顯影監(jiān)測(cè)和刻蝕監(jiān)測(cè)來保證光柵制作工藝的穩(wěn)定性，保證了光柵制作質(zhì)量；首次對(duì)大口徑高閾值光柵采用了綜合清洗技術(shù)處理，提高了光柵的衍射效率和抗激光損傷閾值。 

當(dāng)金屬材料內(nèi)部的晶粒尺寸減小至納米尺度，材料的強(qiáng)度將依Hall-Petch關(guān)系大幅度提高。但當(dāng)納米晶金屬塑性變形時(shí),位錯(cuò)變得極難在如此小的晶粒內(nèi)部保留下來，導(dǎo)致材料喪失應(yīng)變硬化能力，很容易發(fā)生塑性變形局域化而失穩(wěn)。

在突破高均勻混合納米金屬粉體及納米陶瓷粉體制備及其多層表面修飾技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)的系列型納米金屬粉體與納米陶瓷粉復(fù)合的納米復(fù)合自修復(fù)產(chǎn)品。現(xiàn)已開發(fā)出汽油和柴油內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械設(shè)備和機(jī)械密封三大系列潤(rùn)滑油添加劑產(chǎn)品；納米自修復(fù)潤(rùn)滑脂產(chǎn)品；納米自修復(fù)潤(rùn)滑油和液壓油；水-乙二醇系列納米自修復(fù)抗燃液壓液。產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)，完全可替代進(jìn)口產(chǎn)品。對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的節(jié)能、環(huán)保和技術(shù)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的提高意義重大。部分產(chǎn)品已建立產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地，產(chǎn)值達(dá)10億元以上。 

根據(jù)強(qiáng)化手段的不同，高強(qiáng)化銅合金可分為兩類: 沉淀強(qiáng)化銅合金和彌散強(qiáng)化銅合金。沉淀強(qiáng)化銅合金是利用過飽和固溶體的脫溶沉淀，通過時(shí)效熱處理，達(dá)到強(qiáng)化效果。但沉淀析出相在高溫下會(huì)聚集長(zhǎng)大或重新固溶于基體中，隨著強(qiáng)化相的消失，沉淀強(qiáng)化作用也隨之消失，從而限制了這類銅合金的使用溫度和應(yīng)用范圍。目前被大量使用的鉻鋯銅合金就屬于這一類，其表現(xiàn)為導(dǎo)電、導(dǎo)熱性損失較大，軟化溫度低(僅為500℃) 等。因此，鉻鋯銅合金在做點(diǎn)焊電極材料使用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)變形、粘附、使用壽命不長(zhǎng)及熔敷現(xiàn)象，頻繁的整修和更換電極嚴(yán)重影響了工作效率的提高。彌散強(qiáng)化銅合金則是通過在金屬基體中引入高度分散的熱穩(wěn)定性強(qiáng)的第二相質(zhì)點(diǎn)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到提高強(qiáng)度的目的。而Al2O3粒子硬度高，熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性高，熔點(diǎn)高，在接近銅基體熔點(diǎn)的溫度下也不會(huì)明顯粗化，可以有效提高合金的高溫強(qiáng)度和硬度。因此，Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金可以用在電阻焊電極、集成電路引線框架、微波管結(jié)構(gòu)導(dǎo)電材料、高速列車架空導(dǎo)線、熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆、連鑄結(jié)晶器等方面。本研究開發(fā)的Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金在保證傳統(tǒng)工藝內(nèi)氧化、還原徹底性和燒結(jié)致密性的前提下簡(jiǎn)化了工藝過程降低了生產(chǎn)成本。

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，日益突出的能源供需矛盾不斷將尋找清潔、高效、經(jīng)濟(jì)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(yīng)，直接將熱能（包括太陽(yáng)能、地?zé)帷⒐I(yè)余熱等能量）轉(zhuǎn)換成電能的材料，由于熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)便捷、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在車載冰箱、深空探測(cè)器電源等領(lǐng)域具有不可替代的地位，受到科學(xué)家們的高度重視。而探索發(fā)現(xiàn)低成本、高豐度、低毒性的高效熱電材料，是該領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的重點(diǎn)，是一項(xiàng)面臨巨大挑戰(zhàn)的研究工作。 吳立明2004年發(fā)明了獨(dú)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(fā)現(xiàn)了一種新的四方相α-CsCu5Se3，并實(shí)現(xiàn)宏量合成。該材料擁有前所未見的獨(dú)特晶體結(jié)構(gòu)：Cs+由類中國(guó)結(jié)形狀的Cu8Se8結(jié)構(gòu)單元構(gòu)筑的三維無(wú)限擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，其中鑲嵌Cs+金屬陽(yáng)離子。α-CsCu5Se3熱穩(wěn)定性好，表現(xiàn)出典型晶態(tài)固體的熱傳輸行為，并遵循Umklapp散射機(jī)制，這與具有類液態(tài)的熱傳導(dǎo)行為的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶體學(xué)及熱傳輸性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一個(gè)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(fā)現(xiàn)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(dǎo)致材料具有更強(qiáng)的原子間d軌道重疊作用，從而顯著降低有效質(zhì)量(m*)，這使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3實(shí)現(xiàn)了功率因子200％的增長(zhǎng)，達(dá)到8.17 μW/cm/K2，是目前報(bào)道的堿金屬富銅硫?qū)倩衔镏凶罡咧担煌瑫r(shí)，理論研究表明，由于結(jié)構(gòu)中的Cu–Se軟化學(xué)鍵和Cs+ 離子擾動(dòng)作用，該材料具有很低的熱導(dǎo)率。綜合上述各方面因素，該化合物的本征熱電優(yōu)值ZT達(dá)到1.03（980 K）。進(jìn)一步通過Sb摻雜優(yōu)化熱電性能的研究發(fā)現(xiàn)：Sb3+的孤對(duì)電子能夠增大材料的晶格非諧性，有效增強(qiáng)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(dǎo)率進(jìn)一步降低至0.40 W/m/K，熱電優(yōu)值ZTmax提升到1.30。該工作系統(tǒng)深入研究了α-CsCu5Se3體系結(jié)構(gòu)和熱電相關(guān)性能的關(guān)系，為低成本，高豐度，高性能硫?qū)倩衔锊牧系脑O(shè)計(jì)探索研究邁出重要的一步。

成果描述：本發(fā)明公開了一種參數(shù)可調(diào)智能高性能發(fā)動(dòng)機(jī)主構(gòu)架，通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、擺桿、搖桿滑塊機(jī)構(gòu)將曲軸的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為副活塞的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，主副活塞所受側(cè)向力、阻力均較小，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲低、熱效率高；通過特定尺寸大小關(guān)系，發(fā)動(dòng)機(jī)體積和重量大幅降低；排量調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的排量、壓縮比與發(fā)動(dòng)機(jī)其它輔助系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)類型可調(diào)。本發(fā)明可以根據(jù)負(fù)載、路況的變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)排量、壓縮比、熱力循環(huán)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)在各種負(fù)載、路況下都有良好的工作條件，中小負(fù)載時(shí)該發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能減排效果更明顯,四缸發(fā)動(dòng)機(jī)排量的最大調(diào)整范圍在1.2-3.5之間，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的最大調(diào)整范圍在6-6之間。市場(chǎng)前景分析：內(nèi)燃機(jī)工程技術(shù)領(lǐng)域。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：技術(shù)先進(jìn)，性價(jià)比較高。

在 Nature，Science，Physical Review Letters，Advanced Materials 等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文 200 余篇，申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利 65 件，授權(quán)發(fā)明專利 22 件。2010 年相關(guān)塊體非晶復(fù)合材料韌化的工作被 Nature-Asia Materials 做專題評(píng)述，多項(xiàng)其它工作還被 Science，Materials Today，Nature 等學(xué)術(shù)雜志做專題評(píng)述以及其它世界各國(guó)媒體報(bào)道。在新一代超高強(qiáng)鋼和先進(jìn)耐熱鋼研究上取得了國(guó)際水平的研究成果，其中關(guān)于超高強(qiáng)鋼的成果被國(guó)際權(quán)威給予很高的評(píng)價(jià)，同時(shí)被科技部評(píng)為“2017 年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”并在央視新聞聯(lián)播報(bào)道。 超高強(qiáng)鋼； 先進(jìn)高熵合金； 塊體非晶合金； 非晶納米晶軟磁合金； 非晶態(tài)耐磨耐蝕合金； 非晶與高熵合金釬焊材料； 高熵合金生物材料； 高強(qiáng)耐蝕鎂合金。

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，日益突出的能源供需矛盾不斷將尋找清潔、高效、經(jīng)濟(jì)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(yīng)，直接將熱能（包括太陽(yáng)能、地?zé)帷⒐I(yè)余熱等能量）轉(zhuǎn)換成電能的材料，由于熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)便捷、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在車載冰箱、深空探測(cè)器電源等領(lǐng)域具有不可替代的地位，受到科學(xué)家們的高度重視。而探索發(fā)現(xiàn)低成本、高豐度、低毒性的高效熱電材料，是該領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的重點(diǎn)，是一項(xiàng)面臨巨大挑戰(zhàn)的研究工作。 吳立明2004年發(fā)明了獨(dú)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(fā)現(xiàn)了一種新的四方相α-CsCu5Se3，并實(shí)現(xiàn)宏量合成。該材料擁有前所未見的獨(dú)特晶體結(jié)構(gòu)：Cs+由類中國(guó)結(jié)形狀的Cu8Se8結(jié)構(gòu)單元構(gòu)筑的三維無(wú)限擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，其中鑲嵌Cs+金屬陽(yáng)離子。α-CsCu5Se3熱穩(wěn)定性好，表現(xiàn)出典型晶態(tài)固體的熱傳輸行為，并遵循Umklapp散射機(jī)制，這與具有類液態(tài)的熱傳導(dǎo)行為的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶體學(xué)及熱傳輸性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一個(gè)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(fā)現(xiàn)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(dǎo)致材料具有更強(qiáng)的原子間d軌道重疊作用，從而顯著降低有效質(zhì)量(m*)，這使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3實(shí)現(xiàn)了功率因子200％的增長(zhǎng)，達(dá)到8.17 μW/cm/K2，是目前報(bào)道的堿金屬富銅硫?qū)倩衔镏凶罡咧担煌瑫r(shí)，理論研究表明，由于結(jié)構(gòu)中的Cu–Se軟化學(xué)鍵和Cs+ 離子擾動(dòng)作用，該材料具有很低的熱導(dǎo)率。綜合上述各方面因素，該化合物的本征熱電優(yōu)值ZT達(dá)到1.03（980 K）。進(jìn)一步通過Sb摻雜優(yōu)化熱電性能的研究發(fā)現(xiàn)：Sb3+的孤對(duì)電子能夠增大材料的晶格非諧性，有效增強(qiáng)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(dǎo)率進(jìn)一步降低至0.40 W/m/K，熱電優(yōu)值ZTmax提升到1.30。該工作系統(tǒng)深入研究了α-CsCu5Se3體系結(jié)構(gòu)和熱電相關(guān)性能的關(guān)系，為低成本，高豐度，高性能硫?qū)倩衔锊牧系脑O(shè)計(jì)探索研究邁出重要的一步。

非晶合金（又稱金屬玻璃）是一種結(jié)構(gòu)/功能一體化新型金屬材料，被譽(yù)為繼鋼鐵、塑料之后的第三次材料工業(yè)革命性材料。非晶合金因其特殊的原子結(jié)構(gòu)（長(zhǎng)程無(wú)序）而擁有一系列獨(dú)特的性能，如非晶合金是地球上最強(qiáng)和最耐腐蝕的金屬材料；非晶合金具有高耐磨性能以及優(yōu)異催化降解性能等。非晶合金及其衍生產(chǎn)品（粉末、涂層、催化劑）在海洋工業(yè)、石油化工、3D打印、水處理等行業(yè)具有非常廣泛的應(yīng)用前景。利用所團(tuán)隊(duì)研發(fā)的非晶合金粉末，可通過堆焊、激光、熱噴涂等技術(shù)制備不同高性能非晶涂層，能賦予零部件防腐蝕、耐磨損、抗疲勞、抗沖擊、防腐蝕等優(yōu)異性能，極大延長(zhǎng)使用壽命。