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物質學院凌盛杰課題組在國際期刊《ACS Materials Letters》發表了題為“Flame-Retardant and Sustainable Silk Ionotronic Skin for Fire Alarm Systems”的科研成果。該成果由上科大物質學院凌盛杰團隊獨立完成，2019級碩士研究生劉強為第一作者，2016級本科生楊碩為第二作者。

項目簡介： 餐廚垃圾等生物質廢棄物易腐敗、滋生蚊蠅，不但產生惡臭氣體、濾出液等污染環境，而且已成為傳播疾病的因素之一，同時餐廚垃圾的不當使用也威脅人身健康，因此餐廚垃圾的減量化、無害化和資源化處理已是國家的重大需要之一。本項目通過篩選、馴化獲得能夠高效降解木質纖維素、淀粉、蛋白質、油脂等的微生物菌株 20 余株，構建了系列微生物菌劑 5 種，研發了系列化的餐廚垃圾資源化裝置。 利用上述菌劑在自主研發的裝置中能在 6 小時內實現餐廚垃圾的資源化。作為土壤基質的產出物中有機質含量超過 80%，氮磷鉀總量不低于 5%，其各項指標均符合或超過農業部有機肥相關標準（NY525-2012 和 NY884-2012）。 該土壤基質可有效改良當前的鹽堿地和沙漠化土壤，恢復土壤的生態功能，其社會意義、環境意義重大。 上述相關技術成果在應用過程中具有能耗低，處理效果好的特點。 相關技術成果獲得 2015 年天津市專利金獎，2016 年中國專利優秀獎。

原料預處理單元，用于將廢棄橡膠中的金屬與橡膠分離和并切割橡膠形成膠粒； 進料單元，與原料預處理單元連接，用于實現密封無氧進料熱解反應單元，與進料單元連接，包括反應器以及纏繞于所述反應器外部的加熱線圈，加熱線圈以電磁輻射的方式對反應器供熱以使原料熱解形成油氣混合物，反應器下端設有炭黑出料口，上端設有油氣出氣口；炭黑收集/精制單元，與所述炭黑出料口連接；油氣冷凝單元，與油氣出氣口連接，包括換熱器和油品收集罐，換熱器用于冷凝所述油氣混合物形成初級油品和可燃氣，油品收集罐用于收集所述初級油品；油品收集/精制單元，與油品收集罐連接；燃氣凈化/發電單元，用于凈化所述換熱器產生的可燃氣，并通過所述可燃氣發電以及廢水處理單元，用于處理來自所述燃氣凈化/發電單元和所述油品收集/精制單元產生的廢水。通過上述過程，目前該技術的設備已經研發完成、運行可靠，可以實現廢棄橡膠材料的循環再利用。

江南大學紡織服裝學院功能性纖維研究室在廢棄聚酯降解及資源化利用方面有著 10 余年的研究經驗，可以聚酯瓶片、纖維及面料為原料，分別利用乙二醇、丙三醇、1,4-丁二醇等溶劑進行化學降解，使其轉化為可被資源化再利用的低聚物。功能性纖維研究室依據這些低聚物的物化性質，開發了包括表面活性劑、環氧樹脂固化劑、阻燃聚氨酯泡沫、分散染料等在內的多項高附加值產品。項目研究成果在國內外核心期刊發表論文 36 篇，申請專利 16 項，授權 5 項。課題組在研究基礎上，設計并建立了一套處理量 40L 的乙二醇降解聚酯的中試生產線，初步實現了乙二醇聚酯降解的產業化研究。 關鍵技術 （1）汽車廢舊聚酯面料的乙二醇解聚產率達到 80％，丙三醇解聚產物達到70％； （2）制成解聚廢棄聚酯發泡材料，泡沫壓縮強度>700kpa，且泡沫的網絡骨架穩定； （3）制成解聚廢棄聚酯環氧樹脂固化劑，產率>80％，熱穩定性能在 200℃前無熱分解； （4）制成解聚廢棄聚酯分散染料，最大吸收波長 520 nm，染色牢度強； （5）設計并建立了一套處理量 40L 的乙二醇降解聚酯的中試生產線。 知識產權 發表學術論文 36 篇；申請專利 16 項，其中授權 5 項。 項目成熟度； 設計并建立了一套處理量 40L 的乙二醇降解聚酯的中試生產線，實現初步產業化生產。 投資期望及應用情況 目前已與部分企業合作，成功降解廢棄聚酯面料等。 

項目采用蒸汽閃爆預處理、堿處理與生物酶等技術相結合的方法，來處理稻麥秸稈、棉稈皮等農副產品和廢棄物，從中提取新型天然纖維素纖維。已開發出可用于復合材料工業的稻稈/麥稈纖維、可用于紡織工業的棉稈皮纖維。使用這些纖維為原料，開發了麥草纖維/聚乳酸復合材料、棉稈皮纖維/聚丙烯復合材料及棉稈皮纖維混紡紗線、棉稈皮纖維過濾材料等小試樣品。 關鍵技術 項目突破的關鍵技術：蒸汽閃爆秸稈關鍵技術、蒸汽閃爆預處理與堿處理結合法制備秸稈纖維關鍵技術、蒸汽閃爆預處理與生物酶結合法制備秸稈纖維關鍵技術，以及秸稈纖維生態復合材料制備關鍵技術。蒸汽閃爆技術是近年來發展較快的制備微米級材料新技術，以處理時間短、化學品用量少等優點而引起人們的重視。項目根據棉稈皮及其所制備纖維的用途，深入研究了蒸汽閃爆、蒸汽閃爆預處理與堿處理結合法、蒸汽閃爆預處理與生物酶結合法對秸稈纖維中纖維素、木質素、半纖維素的分離作用機理并優化分離條件，研制出適合后續各行業工藝要求的秸稈纖維。項目采用秸稈纖維為增強纖維，以聚丙烯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等為基體研制出了復合材料。 知識產權及項目獲獎情況 專利：獲得授權專利 3 項，申請發明專利 7 項。 項目成熟度 現處于試生產階段 投資期望及應用情況（成果在行業的引領作用，成果在哪些地方推廣應用） 欲尋求合作，進行產業化開發

皂莢莢果、油茶果殼和無患子果皮中含有豐富的五環三萜類皂甙等天然活性成分（皂素），這些皂甙類成分呈中性，泡沫豐富，易生物降解，對皮膚無刺激，具有較強的洗滌去污能力，較好的耐酸堿、耐鹽能力，還能與多種表面活性劑復配產生協同效應。近年來隨著石油資源短缺和能源危機日益突出，合成表面活性劑及洗滌劑的生產成本越來越高。此外，大量合成洗滌劑的使用，對環境造成了嚴重的污染。因此，表面活性劑和洗滌劑必將朝著綠色、環保、可再生方向發展。 天然皂素制備與應用已列入國家“十二五”科技支撐計劃，目前已開發出物理分離技術、水提技術、醇提技術及提取與同步純化技術等，相關技術通過了教育部科技成果鑒定，申請發明專利7項，授權發明專利2項，出版專著1部。

成果描述：納米碳材料在人類的生產生活中正顯示出越來越多的重要作用，具有廣闊的市場空間。碳納米材料生產由于成本高及部分技術上的瓶頸制約了大規模生產，市場拓展減緩。我們團隊經過十余年的研究和開發，采取研發創新的高新技術，可廉價高效地生產高附加值碳納米材料（納米碳管，納米碳纖維）。目前技術路線可行，實驗室小試階段已完成；團隊急需通過有實力企業的誠意投入，共同完成納米碳材料新產品的放大生產；快速擴大工業化規模生產和市場銷售，形成品牌。市場前景分析：可用于多個高技術產品市場，附加值高；例如：可強化鋰電池電極材料性能和鋰電池的整體性能；可用于超級電容器儲存電能；可用于隱身吸波材料；以及飛機、汽車等輕質配件材料，輕質合金鋼，強化鋼化高分子材料等。其中納米碳纖維年用量4萬噸，納米碳管年產能數千噸；而且每年都在明顯增長。與同類成果相比的優勢分析：目前本團隊創新研發的新技術的指標主要有催化劑性能指標和碳納米管純度指標。碳納米管 CVD 制備過程中催化劑的性能將直接影響所生產的碳納米管的性能。碳納米管的技術指標主要有反應溫度、制備 CNTs 單位質量產量、及原料固碳率等。本技術中催化劑反應溫度低于800 ℃, 催化劑的產碳能力可達CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料單程固碳率為 15%-50%；納米碳材料純度高，在85%-98%。碳納米管的純度高，制備的碳納米管純度超過85%；有的達到 98%。國際先進,國內先進。

隨著國家經濟的快速發展，高速公路建設及煤炭能源工業迅猛發展，但在路基修筑 中常常遇到泥頁巖一類的易軟化、泥化巖層，特別是在煤礦巷道中，底板大多為泥巖， 在水及車輛碾壓作用下發生嚴重泥化，極大影響路基質量及交通運輸。為解決泥巖泥化 問題，開發了一種高效泥化物固化劑，通過將固化劑材料撒在泥化物上，并進行攪拌， 然后碾壓密室后即可，固化后的固化體可直接作為低等級公路無鋪面道路，也可作為高 等級公路路基。 對泥化物的含水量及粒度沒有特別要求，根據用途不同，選擇不同固化劑摻量比例。 泥化物固化體 1d 強度可達到 4MPa。

納米碳材料在人類的生產生活中正顯示出越來越多的重要作用，具有廣闊的市場空間。碳納米材料生產由于成本高及部分技術上的瓶頸制約了大規模生產，市場拓展減緩。四川大學研發團隊經過十余年的研究和開發，采取研發創新的高新技術，可高效低成本地生產高附加值碳納米材料（納米碳管，納米碳纖維）。 新技術的指標主要有催化劑性能指標和碳納米管純度指標。碳納米管 CVD 制備過程中催化劑的性能將直接影響所生產的碳納米管的性能。碳納米管的技術指標主要有反應溫度、制備 CNTs 單位質量產量、及原料固碳率等。本技術中催化劑反應溫度低于800 ℃, 催化劑的產碳能力可達CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料單程固碳率為 15%-50%；納米碳材料純度高，在85%-98%。碳納米管的純度高，制備的碳納米管純度超過85%；有的達到 98%。此技術路線可行，實驗室小試階段已完成。 碳納米管、碳纖維是近十年飛速發展的新型納米材料，具有很大的商業價值和用途，附加值高。碳納米管可以作為模具制備出最細的納米尺度的導線，或者全新的一維材料，在未來的分子電子學器件或納米電子學器件中得到應用。制備的微型導線可以置于硅芯片上，用來生產更加復雜的電路。利用碳納米管的性質可以制作出很多性能優異的復合材料。例如用碳納米管材料增強的塑料力學性能優良、導電性好、耐腐蝕、屏蔽無線電波。使用水泥做基體的碳納米管復合材料耐沖擊性好、防靜電、耐磨損、穩定性高，不易對環境造成影響。碳納米管增強陶瓷復合材料強度高，抗沖擊性能好。碳納米管和金屬形成金屬基復合材料；這樣的材料強度高、模量高、耐高溫、熱膨脹系數小、抵抗熱變性能強。

項目成果/簡介:本項目開發了一套 32 噸級工業自動吊車系統，相關技術處于國際領先地位。本展品可使吊車運送效率比當前主流方法提高 77%以上，行程 6 米時，最大定位誤差不超過 5 毫米，精度非常高。同時，本展品可確保事故率降低 50%以上，使操作人員工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重設備有限公司生產的吊車上進行了大量的推廣應用。 這項成果符合《中國制造 2025》的戰略目標，具有非常顯著的經濟效益。它定位精度高，有助于實現核廢料運送與處理等操作。無人式的操作方式可以使橋式吊車在各種危險環境下作業，從而進一步拓寬了其工作范圍，在先進制造行業產生了非常積極的影響。 這項成果在創新性方面處國際領先水平。在吊車控制方面，國際上近 5 年來引用數排名前十名的論文中，這項成果占到 4 篇；成果第一完成人方勇純教授應邀前往波蘭華沙參加第 11 屆機器人運動與控制研討會并做大會報告（其他三位大會報告人分別來自美國，法國，葡萄牙）。2016 年，成果入選國家自然科學基金委資助項目優秀成果選編（六），信息科學部 5 年共入選成果 25 項，其它入選成果的第一完成人分別為高文院士，楊學軍院士，錢鋒院士，房建成院士，郝躍院士等著名專家。應用范圍:吊車是應用領域最廣的設備之一，我國在基礎設施建設上的持續投入，為吊車類起重機械的蓬勃發展提供了非常好的機會。隨著產業轉型升級和戰略性新興產業發展，智能起重機是起重機行業的大勢所趨，也是當前智能制造業的迫切需求。具體體現在：（1）新興產業促使起重機趨向大噸位、高效率、自動化、智能化及多用途方向發展。（2）用戶對起重機性能的要求不斷提高，為此必須借助于新興的智能技術來研制智能型起重機。（3）隨著全球經濟一體化，制造企業需要借助于智能起重機來提升裝配水平和生產效率，增強在國際市場的競爭力。 本自動化吊車可以為地方經濟和社會發展注入活力，可望形成重要的產業基地。主要體現在：（1）本自動吊車科技水平高，可以提高相關制造業的技術水平和產品競爭力。（2）本自動吊車本身及衍生產業可以提供就業機會，緩解社會壓力。（3）本自動吊車主要用于具有智能化生產流程的核電、碼頭、建筑行業等，可帶動上下游企業的發展。（4）本自動吊車具有良好的市場前景，更便于帶動產業的發展，在實施地區可形成重要的產業基地。效益分析:特色 1：本展品的自動化吊車包括機械部分與電氣部分，還開發了吊車自動控制軟件系統。具體而言，為了實現高性能自動控制，提高實時性，設計了基于 DSP 的多軸控制板。手/自動操作可由遙控器上三個按鈕進行設置，DSP 可以實時監測對應的三路信號來判斷吊車的手/自動狀態，以便在變頻器操作模式無變化的情況下，通過 PLC實現吊車手/自動控制狀態的平滑切換，自動模式由 DSP 提供控制信 號，手動模式由單片機提供。 特色 2：建模、軌跡規劃、跟蹤及自動快速消擺技術。提出了一種精確的多吊繩吊車模型與一種基于魚群行為的 RNA 遺傳算法的建模方法。可更為準確地刻畫實際工業吊車特性，為后續控制方法設計與分析奠定堅實的基礎。提出了多種便于臺車跟蹤的自動消擺軌跡，簡單易行，效果良好。此外，提出了一種增強耦合非線性消擺控制技術、一種魯棒滑模控制方法以及一種考慮軌道約束的自適應消擺控制技術，能充分考慮外界干擾與未建模動態的干擾，取得良好的防擺與定位控制效果。此外，考慮吊車執行器的飽和約束、部分信號不可測量等實際問題，還設計并提出了一系列行之有效的自動控制方法。 特色 3：運動體檢測與三維場景重建技術。具體而言，項目組搭建了一種彩色點云獲取設備，可以準確獲取實際工況下帶有顏色信息的三維點云。提出了一種三維的正態分布變換算法，在實際應用中取得了穩定有效的結果。為防止橋式吊車現場危險事故的發生，設計了一種智能監控系統來發現進入吊車操作現場的人，并在可能發生危險時進行警報。經大量測試，所提技術能很好地完成預定任務。 特色 4：持續擾動抑制。針對野外工作的吊車系統，設計了一種適用于持續擾動情況下的非線性復合消擺方法。除此之外，針對周期性干擾的不利影響，項目組還提出了一種重復學習與部分反饋相結合的控制方法。兩種方法均可有效抑制持續干擾對吊車系統的影響。 特色 5：豎直起降技術。針對負載的起吊、落吊、水平傳送過程，提出了一種非線性跟蹤控制方法，該方法能保證臺車及繩長變化的跟蹤誤差始終地保持在任意設定的范圍內并收斂于零，同時能有效地消除負載的擺動，大幅提高系統的工作效率。