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在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，尋求熱物理性能優(yōu)良的冷卻介質(zhì)并發(fā)展新型的強(qiáng)化換熱和流動(dòng)控制技術(shù)成為提高能源利用效率與節(jié)能減排的重要途徑和有效手段。而液態(tài)金屬流體(如鎵、鎵錫、鎵銦錫和鋰鉛等)由于其對(duì)流換熱系數(shù)高、液相溫區(qū)寬、耐極限熱流密度能力強(qiáng)、特定工況下材料相容性好及易于進(jìn)行電磁控制等諸多優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。如電磁冶金、芯片散熱、熔融3D金屬流體打印、鎳基合金焊接等。與常規(guī)流體相比，液態(tài)金屬流體與電磁場(chǎng)相互作用可產(chǎn)生洛侖茲力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同流動(dòng)區(qū)域的定向主動(dòng)控制。磁鈍體陣列作為渦流發(fā)生器對(duì)換熱的促進(jìn)作用要強(qiáng)于孤立磁鈍體，當(dāng)雷諾數(shù)< 500時(shí)磁鈍體陣列尾跡是穩(wěn)定的，雖然這些渦流對(duì)換熱有促進(jìn)作用，但換熱性能綜合因子<1;當(dāng)雷諾數(shù)=600時(shí)磁鈍體陣列尾跡的不穩(wěn)定性對(duì)換熱的促進(jìn)更強(qiáng)一些。因此可以考慮用磁鈍體陣列作渦流發(fā)生器來(lái)強(qiáng)化換熱。

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介新型磁功能材料目前主要有超磁致伸縮材料、磁性液體材料、硅鋼材料、電磁流變液、壓電和鐵電材料等，這些材料都具有優(yōu)異的性能和廣泛的應(yīng)用前景，為電工及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。在磁功能材料性能測(cè)試方面，測(cè)試了硅鋼單片及疊片直流偏磁下的磁化特性和磁致伸縮特性，測(cè)試了磁性液體的磁化特性、磁粘特性和表面張力等。在磁功能材料數(shù)學(xué)建模和求解方面，從材料的應(yīng)用特性著手，以超磁致伸縮材料、磁性液體、硅鋼材料和電磁流變液為例，考慮機(jī)械效應(yīng)、溫度效應(yīng)、電場(chǎng)效應(yīng)、磁場(chǎng)效應(yīng)等因素，利用能量變分原理建立電-磁-機(jī)械耦合模型，編制材料應(yīng)用特性模型與分析軟件。在磁功能材料應(yīng)用方面，研究了超磁致伸縮力傳感器、加速度傳感器，研究了磁性液體加速度傳感器、傾斜角傳感器、微壓差傳感器等，研究了磁性液體在物體比重測(cè)試技術(shù)和減振技術(shù)中的應(yīng)用。二、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識(shí)產(chǎn)權(quán)專(zhuān)利、獲獎(jiǎng)等情況）在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊和國(guó)際會(huì)議上發(fā)表相關(guān)論文100余篇，被三大檢索收錄70余篇。參加相關(guān)科研項(xiàng)目16項(xiàng)，其中國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目11項(xiàng)，技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目1項(xiàng)。授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)。三、 高清成果圖片3-4張

作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的磁性生物分離技術(shù)，在蛋白純化、核酸提取與分離、病毒及特定細(xì)胞檢測(cè)、生物傳感器等方面均得到了廣泛的應(yīng)用。利用磁性生物分離技術(shù)制備的用于蛋白質(zhì)、細(xì)胞、核酸、病毒等分離檢測(cè)的試劑盒，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、特異性和高效的生物檢測(cè)。因此，磁性生物分離技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，并已成為高新技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)，對(duì)于細(xì)胞/基因治療、生物制品研發(fā)、疾病預(yù)防與早期快速診斷治療、檢驗(yàn)檢疫等高技術(shù)行業(yè)的發(fā)展具有極大的推動(dòng)作用。本項(xiàng)目在已有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的磁性納米粒子（SPIO）的綠色環(huán)保低成本的先進(jìn)制備技術(shù)基礎(chǔ)上，建立對(duì)SPIO表面進(jìn)行不同類(lèi)型功能化的構(gòu)建技術(shù)和方法，一步實(shí)現(xiàn)不同聚合物對(duì)超順磁性四氧化三鐵納米粒的可控包裹，并可獲得粒徑均一、形狀和尺寸可控的磁性復(fù)合微球，利用具有優(yōu)異抗蛋白質(zhì)吸附能力的聚合物，如聚乙二醇等對(duì)磁性復(fù)合微球表面可控功能化，以及多種抗體或特異性識(shí)別基團(tuán)聯(lián)用機(jī)制，降低對(duì)生物分子的非特異性吸附，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的高特異性吸附與分離，以獲得具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高效環(huán)保的磁性納米生物分離材料及系統(tǒng)。 主要技術(shù)指標(biāo)：1. SPIO的日產(chǎn)量>100克，生產(chǎn)過(guò)程中不使用對(duì)環(huán)境危害大的、毒性強(qiáng)的有機(jī)化合物。粒徑為10－20nm，30天內(nèi)不發(fā)生團(tuán)聚。2. 根據(jù)所分離的不同目標(biāo)物，SPIO與不同聚合物的復(fù)合微球粒徑為100－1000nm不等，且粒徑分布均勻，30天內(nèi)不發(fā)生團(tuán)聚。 多功能納米復(fù)合微球具有生物相容性和生物安全性。對(duì)細(xì)胞、蛋白、核酸等的分離效率及所保持的生物活性均不低于95%。 應(yīng)用范圍： 磁性蛋白質(zhì)分離產(chǎn)品是一種高附加值的產(chǎn)品，可用于細(xì)胞/基因治療、生物制品研發(fā)、疾病預(yù)防與早期快速診斷治療、檢驗(yàn)檢疫等領(lǐng)域，市場(chǎng)需求量大，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)外公司每10毫升規(guī)格的免疫磁珠的價(jià)格均在萬(wàn)元左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于相同質(zhì)量的黃金售價(jià)，但由于技術(shù)及開(kāi)發(fā)成本的限制，磁性生物分離產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化程度低，即使有少數(shù)公司從事磁性載體的研發(fā)，但多為仿造國(guó)外公司的產(chǎn)品，技術(shù)含量低，這不僅在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面存在潛在風(fēng)險(xiǎn)，而且在產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外已商業(yè)化的產(chǎn)品。因此，研發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的磁性蛋白質(zhì)分離技術(shù)及產(chǎn)品，對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展都具有深遠(yuǎn)的意義。目前，磁性蛋白質(zhì)分離技術(shù)及產(chǎn)品已被國(guó)際、國(guó)內(nèi)各大醫(yī)院、檢測(cè)單位認(rèn)可，并用于實(shí)際生物樣品的分離，創(chuàng)造了極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 項(xiàng)目目前處于小批量生產(chǎn)階段，成果權(quán)屬為我校獨(dú)自擁有。

高濃度污水的絮凝沉降處理中，往往會(huì)遇到泥化程度高、難以沉降的問(wèn)題，將磁性力場(chǎng)引入絮凝工藝，可望增強(qiáng)絮團(tuán)沉降動(dòng)力，提升污水澄清效果。磁性絮凝劑是將磁種材料與絮凝劑基體復(fù)合，形成集磁性與絮凝特性與一身的復(fù)合絮凝劑，在高濃度工業(yè)污水、礦物洗選廢水、生活污水的磁絮凝處理方面具有重要的應(yīng)用前景。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介 磁流變液是一種智能流體，具有可控、可逆的特點(diǎn)，在外加磁場(chǎng)的作用下磁流變液 的粘度會(huì)發(fā)生變化，這種變化是瞬間的、可逆的，可以從流體變化為類(lèi)固體。 磁流變液離合器是以磁流變液為工作介質(zhì)，依靠傳動(dòng)界面間磁流變液的剪切應(yīng)力來(lái) 傳遞動(dòng)力，通過(guò)控制外加磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)傳遞扭矩的無(wú)級(jí)調(diào)定。作為一種新型動(dòng)力傳遞形 式，它具有反應(yīng)迅速可逆、控制簡(jiǎn)單且能耗低、抗外界干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于 汽車(chē)風(fēng)扇調(diào)速、機(jī)械手的加載和緩沖制動(dòng)；以及機(jī)電設(shè)備軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)、無(wú)級(jí)調(diào)速和 過(guò)載保護(hù)等方面。

在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，尋求熱物理性能優(yōu)良的冷卻介質(zhì)并發(fā) 展新型的強(qiáng)化換熱和流動(dòng)控制技術(shù)成為提高能源利用效率與節(jié)能減排 的重要途徑和有效手段。而液態(tài)金屬流體（如傢、傢錫、鐐錮錫和鋰 鉛等）由于其對(duì)流換熱系數(shù)高、液相溫區(qū)寬、耐極限熱流密度能力強(qiáng)、 特定工況下材料相容性好及易于進(jìn)行電磁控制等諸多優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。 如電磁冶金、芯片散熱、熔融3D金屬流體打印、鐐基合金焊接等。與 常規(guī)流體相比，液態(tài)金屬流體與電磁場(chǎng)相互作用可產(chǎn)生洛侖茲力，進(jìn) 而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同流動(dòng)區(qū)域

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)源自適應(yīng)磁流變減速帶，主要包括齒輪軸、圓柱齒條、減速帶、繞組、定子鐵芯、環(huán)形磁鐵、環(huán)形磁軛、多盤(pán)式磁流變制動(dòng)器和實(shí)時(shí)電能控制模塊，圓柱齒條的上端與減速帶固定連接，下端開(kāi)設(shè)有一個(gè)盲孔，盲孔套在定子鐵芯的外表面，定子鐵芯的外表面繞有繞組，環(huán)形磁鐵和環(huán)形磁軛間隔地堆疊在圓柱齒條下端的盲孔內(nèi)，同時(shí)，圓柱齒條的下端還連接到支撐彈簧Ⅱ和壓電發(fā)電裝置Ⅱ上，齒輪軸與圓柱齒條配合，齒輪軸上安裝有多盤(pán)式磁流變制動(dòng)器。本實(shí)用新型能根據(jù)駛過(guò)車(chē)輛的車(chē)速，實(shí)時(shí)、自動(dòng)地調(diào)節(jié)減速帶的剛度，對(duì)低速車(chē)輛基本沒(méi)有阻礙作用，增加了乘坐舒適感，保護(hù)了車(chē)輛和減速帶，對(duì)高速車(chē)輛實(shí)現(xiàn)減速，起到合理的提醒和懲罰的作用。

作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的磁性生物分離技術(shù)，在蛋白純化、核酸提取與分離、病毒及特定細(xì)胞檢測(cè)、生物傳感器等方面均得到了廣泛的應(yīng)用。利用磁性生物分離技術(shù)制備的用于蛋白質(zhì)、細(xì)胞、核酸、病毒等分離檢測(cè)的試劑盒，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、特異性和高效的生物檢測(cè)。因此，磁性生物分離技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，并已成為高新技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)，對(duì)于細(xì)胞/基因治療、生物制品研發(fā)、疾病預(yù)防與早期快速診斷治療、檢驗(yàn)檢疫等高技術(shù)行業(yè)的發(fā)展具有極大的推動(dòng)作用。本項(xiàng)目在已有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的磁性納米粒子（SPIO）的綠色環(huán)保低成本的先進(jìn)制備技術(shù)基礎(chǔ)上，建立對(duì)SPIO表面進(jìn)行不同類(lèi)型功能化的構(gòu)建技術(shù)和方法，一步實(shí)現(xiàn)不同聚合物對(duì)超順磁性四氧化三鐵納米粒的可控包裹，并可獲得粒徑均一、形狀和尺寸可控的磁性復(fù)合微球，利用具有優(yōu)異抗蛋白質(zhì)吸附能力的聚合物，如聚乙二醇等對(duì)磁性復(fù)合微球表面可控功能化，以及多種抗體或特異性識(shí)別基團(tuán)聯(lián)用機(jī)制，降低對(duì)生物分子的非特異性吸附，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的高特異性吸附與分離，以獲得具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高效環(huán)保的磁性納米生物分離材料及系統(tǒng)。

心血管微創(chuàng)手術(shù)磁導(dǎo)航技術(shù)是指手術(shù)者通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)操作由兩個(gè)半球形的永久磁體和推進(jìn)系統(tǒng)組成的設(shè)備，利用磁場(chǎng)來(lái)引導(dǎo)導(dǎo)管行進(jìn)的方向，從而對(duì)一系列復(fù)雜多變、危險(xiǎn)系數(shù)大、常規(guī)介入手術(shù)方法失敗的多種心臟病變進(jìn)行介入治療的一項(xiàng)新技術(shù)。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 心血管微創(chuàng)手術(shù)磁導(dǎo)航技術(shù)是指手術(shù)者通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)操作由兩個(gè)半球形的永久磁體和推進(jìn)系統(tǒng)組成的設(shè)備，利用磁場(chǎng)來(lái)引導(dǎo)導(dǎo)管行進(jìn)的方向，從而對(duì)一系列復(fù)雜多變、危險(xiǎn)系數(shù)大、常規(guī)介入手術(shù)方法失敗的多種心臟病變進(jìn)行介入治療的一項(xiàng)新技術(shù)。國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)病例報(bào)告顯示，該技術(shù)不僅能夠減少術(shù)者和患者的X射線(xiàn)暴露時(shí)間，而且能夠提高各種介入手術(shù)的成功率，擴(kuò)大了介入手術(shù)的適應(yīng)病癥范圍，同時(shí)減少了手術(shù)帶來(lái)的負(fù)面影響及潛在的風(fēng)險(xiǎn)。 由于磁導(dǎo)航系統(tǒng)價(jià)格昂貴，一個(gè)配備有磁導(dǎo)航系統(tǒng)的電生理導(dǎo)管室的造價(jià)是常規(guī)電生理導(dǎo)管室的3倍左右，這是磁導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)普及遇到障礙的原因之一。此外，傳統(tǒng)的磁導(dǎo)航技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)磁場(chǎng)坐標(biāo)的定位需要同時(shí)使用三個(gè)單軸磁場(chǎng)傳感器，且傳感器與計(jì)算機(jī)通過(guò)有線(xiàn)連接，這種方案限制了磁導(dǎo)航的定位精度，同時(shí)也增加了手術(shù)的難度。因此，如何對(duì)現(xiàn)有磁導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，使其成本降低的同時(shí)還能讓手術(shù)更加精準(zhǔn)，過(guò)程更加簡(jiǎn)單，是未來(lái)國(guó)內(nèi)磁導(dǎo)航需要攻克的難題。 圖1 單器件實(shí)現(xiàn)三維磁傳感原理 圖2 系統(tǒng)框圖 三、技術(shù)優(yōu)勢(shì) 本成果提出的磁導(dǎo)航技術(shù)方案中，一個(gè)磁場(chǎng)傳感器便可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向的磁場(chǎng)感知，具有高的空間分辨率和集成度，極大地縮減附有傳感器端的導(dǎo)管尺寸，同時(shí)利用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)使心臟微創(chuàng)介入手術(shù)變得更加簡(jiǎn)單。 性能指標(biāo) 線(xiàn)性度范圍：x方向：±20Oe，y方向：±20Oe ，z方向：±20Oe； 靈敏度：x方向：377V/A/T，y方向：345V/A/T ，z方向：625V/A/T； 線(xiàn)性度誤差：x方向：2.3%，y方向：2.9% ，z方向：3.3%。 四、專(zhuān)家介紹 游龍，華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，自旋電子器件及系統(tǒng)課題組組長(zhǎng)。自2001年起一直從事自旋電子技術(shù)國(guó)際前沿課題包括磁記錄、磁傳感和磁邏輯等領(lǐng)域相關(guān)的物理、材料及器件研究。近五年來(lái)，面向國(guó)家重大需求和國(guó)際前沿，在非揮發(fā)性隨機(jī)存儲(chǔ)器、自旋神經(jīng)形態(tài)器件、自旋邏輯計(jì)算電路、自旋信息安全芯片和磁場(chǎng)傳感器等領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)性地提出了多項(xiàng)重要的新技術(shù)概念和設(shè)計(jì)方案，尤其首次實(shí)現(xiàn)了使用單個(gè)器件對(duì)三維磁場(chǎng)的探測(cè)以及存儲(chǔ)。相關(guān)成果以第一作者或通訊作者已在Nature Nanotechnology, Nature Electronics, Proceedings of National Academy of Science (PNAS), Nano letters等國(guó)際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表40余篇學(xué)術(shù)論文。