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三地深度聯動辦賽 打造國際化創業平臺

成果描述：10GPa以上的超高壓靜態壓縮條件將可使絕大多數高強度金屬及陶瓷材料進入整體塑性區，材料內部微區偏壓力分布趨向穩定，并意味著其壓縮行為數據在外推至更高壓力區間時的可靠性顯著提高。然而，發展與堆源相匹配的大腔體超高壓原位中子衍射技術，要求在設計原理、關鍵技術及關鍵部件的研制上進行創新。本成果針對堆源中子散射譜儀，研究適用于原位子中子衍射的大腔體超高壓加載技術和系統集成技術,包括大尺寸多晶金剛石復合壓砧研制、壓力加載及控制、高壓腔樣品封裝與壓力標定、中子束準直、衍射樣品的精確定位與控制、衍射信號采集及背底消除等。將通過自行設計及研制高壓加載關鍵技術及部件，并結合中子粉末衍射譜儀開展系統集成與實驗驗證研究，進一步提升現有的高壓原位中子衍射實驗平臺的樣品環境壓力區間，發展具有自主知識產權的大尺寸多晶金剛石超硬復合壓砧制備技術，在1毫米尺寸樣品腔內實現約30GPa的超高壓條件，為新一代超高壓原位中子衍射實驗研究平臺的建立提供技術基礎。研發和設計的平臺及配套技術可以使毫米級樣品在超高壓下進行原位中子衍射，以實現超高壓原位中子衍射技術的國際領先，并可應用到其它中子衍射平臺，快速提升國內高壓原位中子衍射平臺的實驗研究能力。本項目所研制的裝置及相關技術，將顯著擴展中子探測手段的應用領域，可開展對國防材料（包括重金屬材料、含能材料）、能源材料（儲氫材料與氣水合物等）、非晶態材料（如玻璃、熔體等）、地學材料（如含水礦物等）與納米材料等在高壓下的結構、性能及行為的研究，并將在廣闊的科學和工程領域發揮作用。 另一方面，本成果還將將大腔體二級增壓技術發展成為了一種與國產六面頂一級壓腔相兼容的通用嵌入式系統，方便國內六面頂大腔體靜高壓裝置的升級。所研制裝置用于合成超硬材料的二級大腔體靜高壓裝置具有自主知識產權，與國外同類設備相比具有結構簡單、操作方便、穩定可靠、運行成本低等優點，可產生40GPa以上高壓、2000K以上高溫，已成為具有明顯技術創新優勢的大腔體靜高壓系統，可廣泛應用于材料的高溫高壓合成、凝聚態物質在高溫高壓極端條件下的行為與物性研究，并可快速推動我國的大腔體靜高壓技術邁入世界前列，在高壓物理、地學研究等領域有相當的國內外潛在用戶。市場前景分析：本成果所設計制造的先進大腔體靜高壓裝置具有自主知識產權，可廣泛應用于材料的高溫高壓合成、凝聚態物質在高溫高壓極端條件下的行為與物性研究，并可快速推動我國的大腔體靜高壓技術邁入世界前列，在高壓物理、地學研究等領域有相當的國內外潛在用戶。本成果所研制的裝置及相關技術，將顯著擴展中子探測手段的應用領域，可開展對國防材料（包括重金屬材料、含能材料）、能源材料（儲氫材料與氣水合物等）、非晶態材料（如玻璃、熔體等）、地學材料（如含水礦物等）與納米材料等在高壓下的結構、性能及行為的研究，并將在廣闊的科學和工程領域發揮作用。與同類成果相比的優勢分析：新型一級大腔體靜高壓裝置適用于堆源的原位中子散射，壓力可達到30GPa、溫度1500K，滿足進一步國防研究需求。 二級大腔體靜高壓裝置與國產六面頂一級壓腔相兼容的通用嵌入式系統，方便國內六面頂大腔體靜高壓裝置的升級，該二級大腔體靜高壓裝置可產生40GPa以上高壓，及2000K以上高溫。 國內領先。

10GPa以上的超高壓靜態壓縮條件將可使絕大多數高強度金屬及陶瓷材料進入整體塑性區，材料內部微區偏壓力分布趨向穩定，并意味著其壓縮行為數據在外推至更高壓力區間時的可靠性顯著提高。然而，發展與堆源相匹配的大腔體超高壓原位中子衍射技術，要求在設計原理、關鍵技術及關鍵部件的研制上進行創新。本成果針對堆源中子散射譜儀，研究適用于原位子中子衍射的大腔體超高壓加載技術和系統集成技術,包括大尺寸多晶金剛石復合壓砧研制、壓力加載及控制、高壓腔樣品封裝與壓力標定、中子束準直、衍射樣品的精確定位與控制、衍射信號采集及背底消除等。將通過自行設計及研制高壓加載關鍵技術及部件，并結合中子粉末衍射譜儀開展系統集成與實驗驗證研究，進一步提升現有的高壓原位中子衍射實驗平臺的樣品環境壓力區間，發展具有自主知識產權的大尺寸多晶金剛石超硬復合壓砧制備技術，在1毫米尺寸樣品腔內實現約30GPa的超高壓條件，為新一代超高壓原位中子衍射實驗研究平臺的建立提供技術基礎。研發和設計的平臺及配套技術可以使毫米級樣品在超高壓下進行原位中子衍射，以實現超高壓原位中子衍射技術的國際領先，并可應用到其它中子衍射平臺，快速提升國內高壓原位中子衍射平臺的實驗研究能力。本項目所研制的裝置及相關技術，將顯著擴展中子探測手段的應用領域，可開展對國防材料（包括重金屬材料、含能材料）、能源材料（儲氫材料與氣水合物等）、非晶態材料（如玻璃、熔體等）、地學材料（如含水礦物等）與納米材料等在高壓下的結構、性能及行為的研究，并將在廣闊的科學和工程領域發揮作用。 另一方面，本成果還將將大腔體二級增壓技術發展成為了一種與國產六面頂一級壓腔相兼容的通用嵌入式系統，方便國內六面頂大腔體靜高壓裝置的升級。所研制裝置用于合成超硬材料的二級大腔體靜高壓裝置具有自主知識產權，與國外同類設備相比具有結構簡單、操作方便、穩定可靠、運行成本低等優點，可產生40GPa以上高壓、2000K以上高溫，已成為具有明顯技術創新優勢的大腔體靜高壓系統，可廣泛應用于材料的高溫高壓合成、凝聚態物質在高溫高壓極端條件下的行為與物性研究，并可快速推動我國的大腔體靜高壓技術邁入世界前列，在高壓物理、地學研究等領域有相當的國內外潛在用戶。 主要技術指標： 新型一級大腔體靜高壓裝置適用于堆源的原位中子散射，壓力可達到30GPa、溫度1500K，滿足進一步國防研究需求。 二級大腔體靜高壓裝置與國產六面頂一級壓腔相兼容的通用嵌入式系統，方便國內六面頂大腔體靜高壓裝置的升級，該二級大腔體靜高壓裝置可產生40GPa以上高壓，及2000K以上高溫。 應用范圍： 本成果所設計制造的先進大腔體靜高壓裝置具有自主知識產權，可廣泛應用于材料的高溫高壓合成、凝聚態物質在高溫高壓極端條件下的行為與物性研究，并可快速推動我國的大腔體靜高壓技術邁入世界前列，在高壓物理、地學研究等領域有相當的國內外潛在用戶。本成果所研制的裝置及相關技術，將顯著擴展中子探測手段的應用領域，可開展對國防材料（包括重金屬材料、含能材料）、能源材料（儲氫材料與氣水合物等）、非晶態材料（如玻璃、熔體等）、地學材料（如含水礦物等）與納米材料等在高壓下的結構、性能及行為的研究，并將在廣闊的科學和工程領域發揮作用。