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新型靜電飛行器
微型飛行器小體積、輕質量、高機動，能夠在狹小空間執行拍照、探測和運輸等特種任務，在國民經濟領域擁有廣泛應用前景。然而，此類飛行器普遍存在飛行時間短的痛點問題，尤其當重量小于10克時，其飛行時間一般不超過10分鐘。這是因為目前微型飛行器的發動機驅動部件一般采用傳統的電磁電機，而電磁電機在微型化后轉速高、發熱大，能量轉化效率急劇下降，甚至降到10%以下。微型電磁電機效率下降后，如果采用供電方便的自然太陽光作為能量來源，受限于太陽能電池的面積，很難滿足飛行需求。
為了解決上述難題，北航科研團隊從微型發動機的原理方面尋求突破，提出一種新的靜電驅動方案，研制出了在微小尺寸下轉速低、發熱小、效率高的微型靜電電機，并首次實現了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續飛行，在微型飛行器的發展進程中具有里程碑意義。
該飛行器主要由靜電發動機和超輕質高壓電源組成，具備低功耗（0.568瓦）和高升力（30.7克每瓦）優勢，首次實現了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續飛行。
靜電發動機的核心是靜電電機，它是一種依靠靜子和轉子間的庫侖力來產生連續旋轉運動的新型微型電機，具備結構簡單和無需繞組的優勢，其高電壓（千伏級）、低電流（微安級）的工作特性也使其在工作過程中發熱少且無明顯紅外特征。相比傳統電磁電機，靜電電機表現出了顛覆式的效率和功耗特性，在小質量（5克以內）情況下，其能量轉化效率可達傳統電磁電機的10倍以上，產生相同升力所需功耗僅為電磁電機的1/10以內，因此即便采用小尺寸太陽能電池，也可以為微型飛行器提供飛行所需功率。
電機雖然效率高、功耗低，但仍需要千伏級高壓電流來驅動，然而傳統高壓電源由于體積和重量過大，無法搭載在微型飛行器上。因此團隊還針對飛行應用場景，研制了千伏級超輕質高壓電源，主要包括太陽能電池和升壓電路兩部分，其中升壓電路可以在1.21克的重量下，將太陽能（或鋰電池）輸入的低壓直流電，轉換為4 - 9千伏的高壓直流電，相比美國斯坦福大學研發的同類技術升壓比提高了92%。
在微型靜電電機和超輕質高壓電源的助力下，本項目研發出的飛行器整機僅有巴掌大小（翼展20厘米），重量比一張A4紙還輕（4.21克），尺寸和重量分別是此前世界最小、最輕太陽能飛行器的1/10和1/600。更進一步，團隊還提出一款翼展8毫米，質量9毫克的超微型靜電飛行器，飛行功耗不到1毫瓦，展示了靜電電機在飛行器進一步微型化中的巨大潛力。
北京航空航天大學
2024-07-19
催化臭氧氧化與微生物降解近場耦合技術
對于難降解工業廢水的處理，單獨催化臭氧氧化技術存在臭氧劑量大、氣體回收難、出水毒性高等問題，而單獨生物降解處理難降解有機廢水周期長、設備成本高。催化臭氧氧化與微生物降解近場耦合工藝則將按序進行的催化氧化裝置和生物掛膜裝置兩個處理單元合并，利用催化臭氧技術提高難降解有機廢水的可生化性，同時采用生物膜技術減少后續處理成本，能夠實現低成本提高COD、色度和濁度去除率的效果，同時降低出水毒性，減少環境生物風險。
東北師范大學
2025-05-16
在二維反鐵材料MnPS3中磁振子輸運的實驗進展
量子材料科學中心韓偉課題組在二維磁性體系中展開工作并取得了重要進展，觀測到了二維反鐵磁體系中磁振子的長距離輸運。MnPS3晶體是一種層狀反鐵磁材料，利用機械剝離手段得到了二維的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制備了用于測量磁振子輸運的非局域器件，器件結構如圖A所示。器件左側Pt電極通過熱方法來注入磁振子，右側Pt電極探測在二維MnPS3中擴散傳輸的磁振子。在二維反鐵磁MnPS3中，實驗上觀測到了幾微米的磁振子擴散長度。并且從圖B中可以看出，隨著注入端和探測端距離的增加，探測到的非局域信號表現出e指數衰減的形式，跟一維漂移擴散模型的理論模型一致。在此基礎上，他們還系統研究了MnPS3厚度對磁振子弛豫性質的影響。隨著MnPS3厚度從40nm降低至8nm，磁振子弛豫長度由4μm減小到1μm（圖C），這可能是由較薄的MnPS3中較強的表面雜質散射效應導致的。 二維材料中的磁振子輸運實現為二維磁性材料在磁振子電子學的應用與發展奠定了基礎，也有望推動磁振子在量子尺度下的新穎量子物理性質研究。圖：二維反鐵磁體系中磁振子輸運研究。（A）二維反鐵磁MnPS3中的磁振子輸運測量結構示意圖。（B）自旋信號R_NL^*隨電極間距的依賴關系，與理論預言的e指數衰減吻合。（C）磁振子弛豫長度隨MnPS3厚度的依賴關系。
北京大學
2021-04-11
基于反蛋白石結構水凝膠的心肌細胞檢測方法及其應用
本發明公開了一種基于反蛋白石結構水凝膠的心肌細胞檢測方法及其應用，包括以下步驟：1)制備生物相容性的反蛋白石結構水凝膠；2)基于反蛋白石結構水凝膠心肌細胞的培養；3)心肌細胞的檢測；4)數據的分析。本發明中的反蛋白石結構色水凝膠具備良好的生物相容性，細胞在其表面生長保持高活性和表型，反蛋白石結構水凝膠不僅為心肌細胞的生長提供載體，更重要的是為心肌細胞收縮力和跳動頻率的檢測提供穩定的光學傳感信號，該檢測方法不需要復雜的檢測系統，具備直觀性、高靈敏行、高效、不受外界條件影響的優勢；該方法可應用于心臟藥物
東南大學
2021-01-12
PCR生物儀器
項目成果/簡介:聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種用來快速擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，可用于生物體外進行特殊DNA復制。該技術被廣泛應用在刑偵、醫學、生物學研究等多個領域，在基因工程技術中更是有著無法替代的重要作用。作為PCR擴增反應的重要儀器，PCR儀是DNA擴增的各種生產、研究的必要基礎工具。其應用前景將隨著基因工程和基因技術的發展而不斷擴展。 所研發的PCR生物儀器具有低成本、高精度、高穩定性、溫度變化迅速、可調溫度梯度大等特點。其加熱系統采用了多模塊分區加熱的模式，通過加熱模塊的協調工作，可實現系統準確的分區域、分時段精確控制，工作過程中可實現20℃以上的溫度梯度。溫度控制系統采用了自適應模糊控制方法，通過控制參數的實時調整，實現了溫度控制對于使用環境的自適應，從而提高了系統對于環境條件、自身熱量積累、系統自身溫度變化等干擾的抵抗能力，增強了系統溫度控制的準確性和精度，溫度控制精度可達0.3℃。同時，利用分環節溫度控制設計，解決了溫度變化時反饋溫度不準確的問題，通過基座溫度的適當超調，提高了控制目標溫度的響應速度，即使在接近目標溫度時，加熱速率依舊可保持1.5℃/s以上，且能夠保證目標溫度無超調。應用范圍:該項目產業化預期能夠實現巨大的社會價值和經濟價值。其產業化不僅能夠填補國產高精度梯度PCR生物儀器的市場空白，同時還能夠促進我國基因工程技術的發展。 目前，該項目已經初步實現循環過程中的溫度高精度控制。在實驗條件下完成了20℃的溫度梯度自適應驗測試，實現了0.3℃的控制精度要求。項目即將進入深入開發測試、模型樣機試制和細節參數優化階段。 本項目成果具有完全自主知識產權，具有良好的市場推廣價值，可考慮實施多種推廣方式相結合的方式。以技術開發、技術服務為主體，在成果轉化的同時，結合市場反饋信息，開展更深入的技術研發工作。項目階段:試驗階段效益分析:所研發的PCR生物儀器，具有和國內外一線產品比肩的性能，可滿足各種PCR擴增反應的生產、研究需求。在梯度模式下，能夠通過設置一系列的梯度退火溫度進行擴增，從而在一次PCR擴增中就可以篩選出表達量高的最適合退火溫度，應用于研究未知DNA退火溫度的擴增實驗時，可有效節省試驗時間、提高實驗效率。在不設置梯度的情況下亦可當作普通的高精度PCR儀使用。
同濟大學
2021-04-10
PCR生物儀器
聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種用來快速擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，可用于生物體外進行特殊DNA復制。該技術被廣泛應用在刑偵、醫學、生物學研究等多個領域，在基因工程技術中更是有著無法替代的重要作用。作為PCR擴增反應的重要儀器，PCR儀是DNA擴增的各種生產、研究的必要基礎工具。其應用前景將隨著基因工程和基因技術的發展而不斷擴展。 所研發的PCR生物儀器具有低成本、高精度、高穩定性、溫度變化迅速、可調溫度梯度大等特點。其加熱系統采用了多模塊分區加熱的模式，通過加熱模塊的協調工作，可實現系統準確的分區域、分時段精確控制，工作過程中可實現20℃以上的溫度梯度。溫度控制系統采用了自適應模糊控制方法，通過控制參數的實時調整，實現了溫度控制對于使用環境的自適應，從而提高了系統對于環境條件、自身熱量積累、系統自身溫度變化等干擾的抵抗能力，增強了系統溫度控制的準確性和精度，溫度控制精度可達0.3℃。同時，利用分環節溫度控制設計，解決了溫度變化時反饋溫度不準確的問題，通過基座溫度的適當超調，提高了控制目標溫度的響應速度，即使在接近目標溫度時，加熱速率依舊可保持1.5℃/s以上，且能夠保證目標溫度無超調。
同濟大學
2021-02-01
生物影像技術
光學相干層析技術(OCT)是一種基于光學相干特性的在體、實時、高分辨率的三維斷層成像技術，以其非侵入性及高分辨率等特點，在視網膜疾病的研究及臨床診斷中日趨體現出巨大的潛力。近年來團隊以OCT成像方式為主，結合自適應光學、光致超聲、自發熒光等多種成像手段，研究具有國際先進水平的眼底多模態成像系統。新型的多模態成像方式可以同時反映視網膜的散射特性及光吸收特性，并同步獲取眼底的結構與功能圖像。該研究可以對由眼底視網膜病變所帶來的眼底組織結構及功能上的變化進行觀測和估計，實現相關疾病的早期準確診斷。
上海理工大學
2021-04-10
生物陶瓷
生物與功能陶瓷仿骨人工骨及骨組織工程支架材料研究陶瓷人工關節研發齒科材料的研究有機/無機復合生物醫學材料微焦點X-CT無損評價生物材料自組裝誘導成骨生物活性材料生物活性功能梯度材料新型陶瓷人工關節齒科用著色氧化鋯陶瓷材料可注射礦物相骨修復材料生物活性涂層材料骨修復材料研究齒科修復材料研究生物醫學材料制備技術和產品研發產品標準制定，產品注冊自動絡筒機用系列陶瓷剪刀透波陶瓷與耐超高溫陶瓷結構陶瓷產品開發（陶瓷柱塞）系列陶瓷球閥與閥芯Si3N4基陶瓷軸承和高溫高強部件 系列陶瓷柱塞 陶瓷人工髖關節生物活性人工骨園塊生物活性人工骨支架生物活性人工骨制品生物活性人工骨制品生物活性人工骨骨塊顆粒型生物活性人工骨眼簾支架人工耳聽骨植入體人工義眼生物活性人工骨：包括顆粒狀、塊狀及異型件
清華大學
2021-04-13
生物合成谷胱甘肽
谷胱甘肽（glutathione, GSH）是由谷氨酸（Glu）、半胱氨酸（Cys）和甘氨酸（Gly）通過肽鍵形的三肽化合物，為生物體中含量最豐富的小分子巰基醇類化合物，具有重要生理功能，可用于抗輻射、腫瘤、癌癥、氧中毒、衰老和協調內分泌的治療，并是臨床上大規模使用的保肝類藥物，還廣泛用于食品、運動營養學、保健品和化妝品，市場前景廣闊。國內的GSH生產工藝開發多沿用國外公司的發酵方法，但發酵法到目前為止未能取得突破，因此沒有成功產業化生產，目前國內制藥企業所用的GSH制藥原料全部依賴進口。本項目為華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室研制，通過構建反應速率快、轉化率和生產水平高的重組菌株，開發優化培養工藝，可以實現谷胱甘肽發酵水平達到3500 mg/L，生產強度超過250mg/L/H，達到國際先進水平。在實驗室規模效果良好，小試工藝成熟，相關技術已申請中國專利，具有自主知識產權。
華東理工大學
2021-04-13
生物影像技術
光學相干層析技術(OCT)是一種基于光學相干特性的在體、實時、高分辨率 的三維斷層成像技術，以其非侵入性及高分辨率等特點，在視網膜疾病的研究及臨床診斷中日趨體現出巨大的潛力。近年來團隊以 OCT 成像方式為主，結合自適 應光學、光致超聲、自發熒光等多種成像手段，研究具有國際先進水平的眼底多 模態成像系統。新型的多模態成像方式可以同時反映視網膜的散射特性及光吸收 特性，并同步獲取眼底的結構與功能圖像。該研究可以對由眼底視網膜病變所帶 來的眼底組織結構及功能上的變化進行觀測和估計，實現相關疾病的早期準確
上海理工大學
2021-01-12