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本發(fā)明涉及膜分離技術(shù)，旨在提供一種有機(jī)?無(wú)機(jī)復(fù)合納米粒子超親水改性聚合物膜及制備方法。該聚合物膜含有超親水性的聚醚改性有機(jī)硅材料，有機(jī)?無(wú)機(jī)復(fù)合納米粒子均勻分布在聚合物膜的截面、外表層和內(nèi)表層，并呈梯度微納珠狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；所述的超親水性的聚醚改性有機(jī)硅材料含有Si?C鍵連接型超親水聚醚功能基團(tuán)。本發(fā)明使能實(shí)現(xiàn)不同部位水增量速度差異，從而制備具有梯度孔結(jié)構(gòu)的有機(jī)?無(wú)機(jī)復(fù)合納米粒子超親水改性聚合物膜。可實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物膜膜孔結(jié)構(gòu)的精確控制，滿足多樣性使用環(huán)境。具有超級(jí)親水、優(yōu)異親水持久性、超低壓或零過(guò)膜壓超高水通量、超高抗污染性能，可廣泛應(yīng)用于飲用水深度凈化、工業(yè)污水處理、食用飲品的濃縮分離、油水分離。

本項(xiàng)目突破了電磁超材料存在的不可調(diào)諧、帶寬窄、設(shè)計(jì)可靠性低等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出可調(diào)諧型射頻微波電磁材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電磁特性仿真與控制、材料制造與性能測(cè)試等工藝與方法，研制出系列射頻/微波頻段調(diào)諧型電磁超材料、基于超材料的射頻濾波器/雙工器/三工器/天線、超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽/讀寫器等產(chǎn)品，進(jìn)行了規(guī)模化示范應(yīng)用與驗(yàn)證，其性能指標(biāo)達(dá)到市場(chǎng)同類產(chǎn)品國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；獲得授權(quán)發(fā)明專利32項(xiàng)、實(shí)用新型專利27項(xiàng)，發(fā)表論文150余篇（其中SCI論文60余篇）。

本發(fā)明公開了一種基于超材料的肖特基型遠(yuǎn)紅外多譜信號(hào)探測(cè)器，包括自下而上依次設(shè)置的襯底層、N 型砷化鎵層、二氧化硅層與超材料層、歐姆電極和肖特基電極；其中超材料層為具有周期性微納米結(jié)構(gòu)的金屬開環(huán)共振單元陣列，金屬開環(huán)共振單元陣列包含了多種圖形及其特征尺寸參數(shù)，每個(gè)圖形對(duì)于特定電磁波具有完全吸收特性，通過(guò)改變金屬開環(huán)共振單元的結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)可以調(diào)控對(duì)應(yīng)的電磁波吸收頻段，通過(guò)改變 N 型砷化鎵的耗盡層寬度可以調(diào)控超材料層中

本發(fā)明公開了一種基于超材料的肖特基型遠(yuǎn)紅外多譜信號(hào)探測(cè)器，包括自下而上依次設(shè)置的襯底層、N 型砷化鎵層、二氧化硅層與超材料層、歐姆電極和肖特基電極；其中超材料層為具有周期性微納米結(jié)構(gòu)的金屬開環(huán)共振單元陣列，金屬開環(huán)共振單元陣列包含了多種圖形及其特征尺寸參數(shù)，每個(gè)圖形對(duì)于特定電磁波具有完全吸收特性，通過(guò)改變金屬開環(huán)共振單元的結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)可以調(diào)控對(duì)應(yīng)的電磁波吸收頻段，通過(guò)改變 N 型砷化鎵的耗盡層寬度可以調(diào)控超材料層中

本發(fā)明公開了一種高速鐵路無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)修補(bǔ)用超早強(qiáng)注漿材料，依次加入水、聚合物乳液、減水劑、流變助劑、消泡劑；再加入摻合料、水泥、膨脹劑、促凝劑、緩凝劑經(jīng)高速攪拌混合而成。組分重量份為：超細(xì)水泥：100份，摻合料：50～150份，可再分散乳膠粉25～50份，聚合物乳液3～10份，膨脹劑：5～25份，羧酸減水劑：0.1～1.0份，促凝劑：0.1～10份，緩凝劑：0.1～5份，流變助劑：0.001～0.005份，聚醚-硅氧烷共聚物消泡劑：0.001份，水：20～70份。本發(fā)明材料具有低粘度、超早強(qiáng)、低成本、耐疲勞、耐老化、耐水侵蝕等優(yōu)點(diǎn)，可用于高速鐵路無(wú)砟軌道混凝土裂縫、水泥瀝青砂漿充填層離縫、裂縫及傷損的修補(bǔ)。

燃料電池作為高節(jié)能性，環(huán)境負(fù)荷小的能源技術(shù)受到注目。燃料電池的氫氣來(lái)源現(xiàn)在主要利用天然氣、甲醇、DME、輕質(zhì)餾分、汽油和煤油等進(jìn)行水蒸氣重整開發(fā)。其中，汽油和煤油具有價(jià)格便宜、攜帶便利、常溫下穩(wěn)定性高、供給系統(tǒng)完善等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于家庭、汽車、野外或者是災(zāi)害時(shí)，成為非常方便的電力供給源。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 燃料電池作為高節(jié)能性，環(huán)境負(fù)荷小的能源技術(shù)受到注目。燃料電池的氫氣來(lái)源現(xiàn)在主要利用天然氣、甲醇、DME、輕質(zhì)餾分、汽油和煤油等進(jìn)行水蒸氣重整開發(fā)。其中，汽油和煤油具有價(jià)格便宜、攜帶便利、常溫下穩(wěn)定性高、供給系統(tǒng)完善等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于家庭、汽車、野外或者是災(zāi)害時(shí)，成為非常方便的電力供給源。但是用于燃料電池的燃油中的含硫量必須從現(xiàn)在的10ppm減少到1ppm以下。為了達(dá)到這種嚴(yán)格的超深度脫硫，在現(xiàn)在既存的石油加工廠通過(guò)加氫精制脫硫需要十分巨大的設(shè)備投資，實(shí)際上對(duì)于燃料電池用燃油的脫硫處于無(wú)法對(duì)應(yīng)狀態(tài)。另外利用化學(xué)吸附的吸附脫硫技術(shù)也在開發(fā)中，但是吸附選擇性低，使用了高價(jià)的吸附劑，處理能力也比較低。

本成果獲發(fā)明專利授權(quán)。在多年新型多孔鐵合金材料研究的基礎(chǔ)上，以自制的納米鐵合金粉末為原料，通過(guò)與美國(guó)圣地亞哥州立大學(xué)粉末技術(shù)實(shí)驗(yàn)室合作，成功的制備了具有微納米多孔結(jié)構(gòu)的塊體鐵合金材料，該合金不但具有高的孔隙率、大的比表面積、還表現(xiàn)出了優(yōu)異的力學(xué)和減震性能，通過(guò)對(duì)對(duì)工藝的控制可以實(shí)現(xiàn)10%～50%孔隙率的超細(xì)晶多孔鐵合金的制備，當(dāng)孔隙率在50%左右時(shí)，壓縮強(qiáng)度依然可以達(dá)到600 MPa以上，比目前市場(chǎng)上銷售的高致密普通粉末冶金制品的強(qiáng)度高200 MPa左右。在軸承、齒輪、減震墊板、能量吸收裝置等關(guān)鍵零部件上有很好的應(yīng)用前景，潛在的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)空間非常巨大。部分研究成果得到了世界著名粉末冶金專家Randall M. German教授的高度評(píng)價(jià)。

小試階段/nZrB2-SiC陶瓷材料具有耐高溫、抗氧化燒蝕、抗沖刷、室溫及高溫力學(xué)性能良好等優(yōu)異性能，是超高溫應(yīng)用領(lǐng)域最具潛力的候選材料，有望用于高超聲速長(zhǎng)時(shí)飛行、大氣層再入、跨大氣層飛行、火箭推進(jìn)系統(tǒng)及熔煉電極、熔煉坩堝等極端熱化學(xué)環(huán)境中。現(xiàn)有的硼化鋯-碳化鋯超細(xì)復(fù)合粉體的制備技術(shù)存在以下不足：成本高、反應(yīng)溫度高、過(guò)程不易控制、工藝過(guò)程復(fù)雜、產(chǎn)率低、合成粉體的純度較低、粉體顆粒粒徑分布不均勻和粉體顆粒容易團(tuán)聚等，極大地限制了硼化鋯-碳化鋯超細(xì)復(fù)合粉體的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的

燃料電池作為高節(jié)能性，環(huán)境負(fù)荷小的能源技術(shù)受到注目。燃料 電池的氫氣源現(xiàn)在主要利用天然氣，甲醇，DME，輕質(zhì)餾分，汽油和 煤油等進(jìn)行水蒸氣重整開發(fā)。其中，煤油具有價(jià)格便宜，攜帶便利，常溫下穩(wěn)定性高，供給系統(tǒng)完善等優(yōu)點(diǎn)。可以廣泛應(yīng)用于家庭，汽車， 野外或者是災(zāi)害時(shí)，成為非常方便的電力供給源。但是用于燃料電池 的燃料油中的硫磺含有量必須從現(xiàn)在的數(shù)十 ppm 減少到 1ppm 以下。 為了達(dá)到這種嚴(yán)格的超深度脫硫，在現(xiàn)在既存的石油加工廠通過(guò)加氫 精制脫硫的話，需要十分巨大的設(shè)備投資，實(shí)際上對(duì)于燃料電池用燃 料油的脫硫處于無(wú)法對(duì)應(yīng)狀態(tài)。另外利用化學(xué)吸附的吸附型硫磺脫除 器正在開發(fā)中，但是吸附選擇性低，使用了無(wú)法再生的高價(jià)吸附劑， 處理能力也比較低。 項(xiàng)目特色 本技術(shù)采用和現(xiàn)在的研究完全不同的想法，利用常壓低溫下的氧 化反應(yīng)，將煤油中的硫磺化合物用油溶性氧化劑氧化，并通過(guò)常壓常 溫下的選擇吸附除去硫的氧化物砜，是一種新的低價(jià)脫硫法。無(wú)論在 國(guó)內(nèi)國(guó)外，像本技術(shù)一樣利用固定床流通式反應(yīng)裝置除去燃料油中的 硫磺化合物的研究很少有報(bào)告。這個(gè)超深度脫硫技術(shù)的反應(yīng)條件非常 溫和，應(yīng)用于燃料電池的燃料油重整器，可以很容易使燃料電池小型 化，輕量化。和傳統(tǒng)的高溫高壓下的加氫脫硫方法相比，本技術(shù)是在 溫和條件下的高效率脫硫法。和非氧化吸附式脫硫技術(shù)相比，脫硫效 率高數(shù)十倍，對(duì)于硫氧化物的選擇吸附性高，吸附劑可以再生，吸附 劑的使用量減少，可以降低成本。本項(xiàng)目的目的是將這個(gè)新的低價(jià)脫 硫法應(yīng)用于燃料電池的重整系統(tǒng)，制造出氫氣提供給燃料電池。 項(xiàng)目應(yīng)用前景 1. 利用氧化吸附脫硫法開發(fā)煤油的超深度脫硫器 圖 1 是氧化吸附脫硫法的原理及煤油超深度脫硫器的概念圖。煤 油中的難脫硫化合物 DBT 在催化劑及氧化劑存在下，在常壓低溫下 很容易氧化，生成硫氧化物，然后通過(guò)常溫常壓下的吸附被除去。反應(yīng)容器里放入煤油及氧化劑，通過(guò)自然滴落在常壓下送進(jìn)填充了催化 劑的固定床流通式氧化反應(yīng)器，然后，常溫常壓下通過(guò)吸附器進(jìn)行吸 附，除掉氧化后的硫磺化合物。現(xiàn)在的研究結(jié)果是通過(guò)氧化吸附脫硫 法可以將煤油中的硫磺含量減少到 0.5ppm。 2．超深度脫硫煤油的重整反應(yīng) 圖 2 是利用 Ru 系催化劑對(duì)含不同濃度硫的煤油進(jìn)行水蒸氣重 整反應(yīng)的結(jié)果。其反應(yīng)是煤油和水生成 CO2 和 H2。從結(jié)果來(lái)看，不 含硫的煤油 750 度的重整反應(yīng)活性達(dá)到 100%，氫氣收率達(dá)到了 80%， 而含硫磺煤油的催化反應(yīng)表現(xiàn)出催化劑失活現(xiàn)象。 3．項(xiàng)目計(jì)劃 a.建立一套連續(xù)的氧化吸附脫硫裝置，改變催化劑，氧化條件及 吸附劑，將煤油中的硫磺含量減少到 0.1ppm。 b. 試做一套小型化脫硫裝置，進(jìn)行 1000，2000，10000 小時(shí)長(zhǎng)期 試運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，對(duì)催化劑，吸附劑的壽命，再生的可能性，裝置的長(zhǎng)期 穩(wěn)定性進(jìn)行考察。 c.建立一套煤油的水蒸氣重整反應(yīng)裝置，利用超深度脫硫煤油進(jìn) 行水蒸氣重整，開發(fā)高活性，長(zhǎng)壽命的重整催化劑。 d.將超深度脫硫器與重整反應(yīng)系統(tǒng)組合成試驗(yàn)用別體型重整器， 利用煤油制造氫氣提供給燃料電池。 e.所需的儀器設(shè)備 硫磺化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器（Sulfur Chemiluminescence Detector）， 氫 火 焰 離 子 檢 測(cè) 器 氣 相 色 譜 （ Gas Chromatography-Flame Ionization Detector）， 熱導(dǎo)池檢測(cè)器氣相色譜（ Gas Chromatography-Thermal Conductivity Detector）等

本發(fā)明公開了一種基于CMA?ES優(yōu)化算法設(shè)計(jì)聲學(xué)超材料單元的方法，該方法將CMA?ES優(yōu)化算法和有限元分析方法集合，CMA?ES優(yōu)化算法可以對(duì)0?1排布的陣列進(jìn)行優(yōu)化，每一個(gè)尺寸維度的0?1陣列，都對(duì)應(yīng)一種聲學(xué)超材料單元結(jié)構(gòu)，其中，0和1分別代表由空氣或光敏樹脂構(gòu)成的聲學(xué)單元結(jié)構(gòu)的子單元；在優(yōu)化過(guò)程中，每一個(gè)聲學(xué)超材料單元結(jié)構(gòu)的等效折射率和阻抗值可以通過(guò)有限元分析方法分析提取，作為CMA?ES優(yōu)化算法中適應(yīng)度函數(shù)的變量；通過(guò)對(duì)適應(yīng)度函數(shù)的值進(jìn)行優(yōu)化，最終可以得到最優(yōu)的、滿足設(shè)計(jì)要求的聲學(xué)超材料單元結(jié)