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高等教育領域數字化綜合服務平臺
鐵磁性非晶合金功能材料制備及應用
研制出了多個具有自主知識產權的鐵磁性非晶、納米晶軟磁合金材料，具有優異的力學性能、軟磁性能、耐蝕性能及對染料廢水高效降解性能，具體研究成果包括：（1）高飽和磁感低損耗納米晶軟磁合金：研制了FeSiBPCu系列納米晶軟磁合金，飽和磁感應強度達1.8T以上，1.5T/50Hz條件下的鐵損僅為0.29W/kg，是高級取向硅鋼鐵損的1/2，技術性能遠優于日本主要生產和大力推廣的FINEMET納米晶合金系列產品，在高效節能電機、無線充電系統、新能源汽車等技術領域具有廣闊市場前景；（2）鐵磁性非晶合金構件涂層：制備了厚度達9mm的非晶合金構件涂層，非晶度90%以上，孔隙率低于1%，平均硬度達976HV，內聚強度為237MPa；利用激光熔覆技術進一步改善其力學性能，斷裂強度達1800Mpa，具有優異的耐蝕性能和耐摩擦磨損性能，適用于各種功能構件的在線修復；（3）鐵基非晶合金化學性能研究：研究了FePC(Cu)、FeSiBPCu、FeBC、FeCrNbYB等非晶/納米晶合金在對染料廢水的高效降解，發現合金表面的“自更新”行為可有效提高合金的重復利用性，同時良好的熱磁調諧性使合金便于降解后的自動回收，對于實現高效、低成本處理印染廢水，解決水污染問題具有重要的應用價值。
東南大學
2021-04-11
AI機器學習技術加速功能新材料的研發
1.痛點問題
新材料的設計與研發往往面臨挑戰：急需的新材料難以快速篩選設計，而設計出的新材料又難以找到高效且低成本的合成配方，擁有合成配方的新材料又會面臨規模化的長周期探索。根據國家工業和信息化部對30余家大型骨干企業調查結果顯示，130種關鍵材料中，有32%國內完全空白、54%雖能生產，但性能穩定性較差、只有14%左右可以完全自給，亟需新思路來解決我國新材料研發難題。本項目著眼于新材料研發，希望通過創建目前業內空白的智能化新材料研發范式，引領行業智能材料開發自動化服務與工藝的開發。
在數字化、智能化浪潮中，國家和各行業的產業界都非常看重科研的智能化升級。通過持續的交流與調研，我們發現許多企業和研發團隊目前對智能研發存在大量潛在需求，而智能研究服務與工藝的同類競品極少。因此，清華智研將作為一家高新科技企業，以AI賦能研發（AIEmpoweringResearch&Development）為使命，組建國際頂尖水平團隊，向國內引進并自主開發世界前沿的AIforScience技術，打造世界級的AI未來實驗室（World-ClassAIFutureLab）。
2.解決方案
本技術為新材料研發數字化智能服務平臺，可在材料研發過程中對各個尺度以及不同研發階段下進行智能化的加速及分析服務。以各種人工智能算法為核心，如主動學習算法，圖神經網絡，卷積神經網絡等，我們根據不同材料體系的尺度包括三大方面：1.針對分子及晶體等微觀尺度的功能材料研發，設計智能化的深度學習系統。2.針對二維功能材料及其功能性器件、催化劑、膜材料等宏觀尺度，設計智能化的深度學習系統。3.針對功能材料研發的表征儀器等平臺尺度，設計智能化的系統解決方案。這些智能化解決方案能極大地加速新材料尤其是碳中和相關材料的研發速度，從而大大地降低研發成本與時間，為企業獲得有競爭優勢的科研壁壘。
自動化和人工智能助力未來智能實驗室的方方面面，從樣品制備（稱量固體、添加液體、超聲處理.等)，到合成（分配液體，控制溫度，混合，測量pH值，干燥等)、表征（氣相色譜，高效液相色譜，分光光度法等)，通過自動化/機器人的輔助，可以有效提高可重復性，提高信噪比，加快實驗速度。通過人工智能技術，將實驗數據轉換為可操作的智能指導，快速瀏覽并利用復雜的數據，提升認知能力。
智能化研發平臺
3.合作需求
擬成立公司推動該項成果的產業化進程，希望對接
1）工程化、產品化所需的資源；
2）新能源、新材料領域合作企業。
清華大學
2022-09-23
山東精創功能復合材料有限公司
山東精創磁電產業技術研究院有限公司成立于2017-06-08，法定代表人為謝真，注冊資本為5000萬元人民幣，統一社會信用代碼為91371300MA3DTENB74，企業地址位于山東省臨沂高新區雙月湖路282號2號樓101，所屬行業為科技推廣和應用服務業，經營范圍包含：新型功能軟磁復合材料的生產（未經環保主管部門批準前不得經營）、銷售、技術研發、技術咨詢。
山東精創功能復合材料有限公司
2021-09-02
面向物聯網的砷化鎵基具有熱電轉換功能的MESFET器件
本發明提供的一種面向物聯網的砷化鎵基具有熱電轉換功能的MESFET器件，主要包括MESFET和熱電偶。MESFET選擇半絕緣的GaAs作為襯底，通過GaAs工藝和MEMS表面微機械加工實現具有能量轉換功能的MESFET。在源漏柵的金層四周制作一層二氧化硅，化學機械拋光后，制作熱電偶的金屬Au型熱電臂和砷化鎵型熱電臂，蒸金連接兩種熱電偶臂，將源漏柵的熱電偶電極進行金屬連線，留下兩個熱電偶電極作為塞貝克電壓的輸出極。該砷化鎵基具有熱電轉換功能的MESFET器件根據塞貝克效應，可以將器件工作產生的熱能轉換為電能，實現能量收集的同時緩解了散熱問題。通過檢測輸出塞貝克電壓的大小來實現對熱耗散功率大小的檢測。
東南大學
2021-04-11
高容量富鋰錳基正極材料的合成與性能研究
本發明公開了一種富鋰錳基正極材料及其制備方法。該方法采用共沉淀法制備前驅體[Ni(x-y/2)/x+(2-y)/3CoyMn((2-x)/3-y/2)/(x+(2-x)/3)](OH)2，然后采用高溫固相法得到富鋰錳基正極材料 Li[Li(1-2x)/3Nix-y/2CoyMn(2-x)/3-y/2]O2（0＜x＜0.5,0≤y≤0.15）。這些材料在 2.0-4.6V充放電比容量達到 200mAh/g 以上。本發明的制備方法工藝簡單，成本低，適用于工業化大生產，所得到的富鋰錳基正極材料在-20°C 下的放電容量可達到常溫放電容量的 70%以上，可以廣泛應用于電動汽車、通訊領域等。目前已經研究的體系有 Li[Li（1-x）/3Ni2x/3Mn （ 2-x ） /3]O2 ， Li[Li （ 1-x ） /3NixMn （ 2-2x ） /3]O2 ， Li[Li1/3-2x/3NixMn2/3-x/3]O2 ，Li1+x(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2+x/2 等。
江西理工大學
2021-05-04
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
氫能源車用納米結構鎂基合金復合儲氫材料
針對車載氫能源的難題，開展納米結構鎂基合金復合材料儲氫研究，特別開展了 Mg 納米線的儲氫性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的輕質儲氫材料之一，但其緩慢的吸放氫動力學和相對高的操作溫度，限制了它的發展。為了改善鎂基材料的儲氫性能，通過氣相傳輸的方法制備了不同形貌的 Mg 納米線。結果表明，改變載氣流速、傳輸溫度和沉積基底，可以控制 Mg 納米 10線的長度和直徑。測試結果顯示，Mg 納米線降低了脫附能壘，改善了熱力學和動力學性能。實驗結果顯示，直徑為 30-50nm 的 Mg 納米線具有良好的可逆儲放氫性能。 研究成果發表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. Alloys Compds 等期刊上，授權發明專利 2 項。
南開大學
2021-02-01
一種稀土鐵基吸波材料及其制備方法
本發明公開了一種具有良好吸波性能的納米晶稀土鐵基吸波材料及其制備方法，該材料的特征在于 將配比為重量百分比為2％～70％稀土元素與5％～98％的鐵以及少量摻雜元素熔煉成稀土-鐵基合金，再在 0-700℃的溫度范圍內與氫氣反應(氫爆方法)破碎成細小粉末或球磨成細小粉末，然后在100℃-1000℃ 溫度范圍內與氫氣反應生成主相為稀土氫化物(RHx)和α-Fe的復合材料，最后將上述復合材料在低溫 氧化或氮化或氮化加氧化，制備出稀土氧化物或氮化物/α-Fe為主的復合材料。這種材料具有吸波性能好， 屏蔽波段寬，耐腐蝕，抗氧化以及價格低廉的特點，可用于建筑電磁屏蔽、信息及通訊技術保密、軍事隱 身技術等領域。
四川大學
2021-04-11
原位自生TiC或(TiC+TiB)增強鈦基復合材料
鈦及鈦合金具有密度小、強度高、耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、非磁性、線膨脹系數小等多種優點，特別是其比強度，在已有的材料中幾乎是最高的，因此，鈦主要應用在航空領域中以降低飛行器重量。隨著科技的發展，原來的鈦合金在某些方面已經不能滿足現代航空、航天的需求。鈦基復合材料既保持了鈦的優良性質又具有比鈦更高的比強度和比模量，可望成為航空航天與其它高技術領域中重要的結構材料。其中，原位自生復合材料，增強相是通過外加的化學元素之間發生化學反應而生成的。與傳統的外加法制得的復合材料相比，原位自生鈦基復合材料表現出以下優點：制備工藝簡單，可以用鈦合金傳統的冶煉和加工的設備制備大尺寸的鈦基復合材料，因此易于工業化生產；增強體和基體在熱力學上穩定，因此在高溫工作時，性能不易退化；避免了外加法帶來的界面污染等問題；原位生成的增強相在基體中分布均勻，表現出優良的機械性能。而TiC和TiB共同的特點是：熔點高，比強度、比剛度高和化學穩定性好；物理和機械性能優良；與鈦基體之間的熱膨脹系數差別小。因此TiC和TiB是鈦合金中較為理想的增強體，通過本研究開發的原位自生的TiC或(TiC+TiB)增強鈦基復合材料，具有優良的機械性能。 主要性能指標1.室溫抗拉強度大于1300MPa；2.室溫拉伸延伸率大于6.0%；3.600℃抗拉強度大于850MPa；4.600℃拉伸延伸率大于8.0%。
上海理工大學
2021-04-11
飛秒激光脈沖制備硅基微納結構光伏材料
太陽能作為一種潔凈和相對易于獲取的能源在未來的動力產品中將占有越來越大的比份。如何發展高光電能量轉換效率、高可靠性和低成本的太陽能電池是目前太陽能利用領域所面臨的關鍵問題。相對于第一代和第二代太陽能電池(轉換效率<<50％)，各國科學家紛紛研究不同的應用于第三代太陽能電池的新材料和新結構，目標是使光電轉換效率大于5 0％。近年來，一種具有微、納米量級特殊結構的光伏材料成為太陽能電池的研究熱點。利用飛秒脈沖激光在極短的持續時間內激發出極大的峰值能量，其在硅片的相互作用過程中具有很強的非線性效應，聚焦燒蝕硅表面很小的一塊面積，形成規則排列的微納米結構。這種微納米結構由于表面積增大，對入射光波有很大的吸收，且對光的敏感性提高了數百倍，這些性質對我們提高光電轉換效率具有很大的指導意義。這種材料與本底未處理材料的性質相比，材料帶隙減小，對光的敏感性提高了數百倍，這使得其對波長為250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比傳統材質的硅的比重低。這些奇特的光電和物理性質能進一步提高太陽能電池的光電轉換效率。根據光吸收效率，激子光量子效率，化學電勢效率以及填充因子計算總的光電轉換效率，普通硅基太陽能電池光電轉換效率只有1 5％，而基于微納結構光伏材料的太陽能電池轉換效率可望達到50%-60%。 針對國民經濟可持續發展在太陽能光伏技術方面的重大需求，發展利用超短脈沖激光制備具有優異光電轉化效率的微納結構光伏材料的新方法，以及通過探測光伏材料中非平衡載流子的能帶結構及微分負電導等特性，探知光伏材料的光電轉換效率，從而篩選出轉換效率較高的微納結構光伏材料，最終在發展新型、高效太陽能電池的新原理和新技術方面取得創新性突破，為我國研發具有自主知識產權的高效第三代光伏電池打下堅實基礎。
上海理工大學
2021-04-11