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一、 項目簡介荷葉出淤泥而不染的自清潔性能、蛾翅膀表面的自清潔性能、水黽的腿在水面上自由行走而不下沉、魚體表面在油污污染的水中保持自身清潔等一系列自然界中的超疏水、超雙疏現(xiàn)象引起了許多學(xué)者的極大關(guān)注。近年來國內(nèi)外關(guān)于超疏水、超雙疏的研究都有大量文獻報道。然而依照這些方法制備超疏水/超雙疏涂層的成本非常高且技術(shù)要求嚴格，進行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)幾乎在短期內(nèi)難以實現(xiàn)。2013年美國Ultra-ever Dry公司推出了世界首款，迄今為止也是唯一一家通過簡單噴涂即可實現(xiàn)超疏水界面的超疏水的涂層。目前張旭教授課題組已經(jīng)成功開發(fā)了具有世界領(lǐng)先技術(shù)的超雙疏、自清潔涂層，此種納米涂層模擬荷葉表面結(jié)構(gòu)，具有超疏水、超疏油自清潔性質(zhì)，利用簡單噴涂可在布料、木材、紙張、金屬、建筑等材料表面，快速形成“荷葉效應(yīng)”界面，并具有耐紫外線和一定的耐磨性質(zhì)，具有自清潔、防水、防腐蝕、防凍、減阻、油水分離等作用，在建材、化工、石油、國防軍事、能源等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧?。例如，直接噴涂在衣物、鞋帽、帳篷表面可實現(xiàn)自清潔、防雨功能，達到免清洗作用，并具有織物原有的透氣性；噴涂在高壓電網(wǎng)輸電支架以及風(fēng)力發(fā)電扇葉上可防止結(jié)冰；噴涂木材表面可實現(xiàn)戶外的防潮、防霉；噴涂電路板上可實現(xiàn)防水、防潮；噴涂在高層建筑物表面可實現(xiàn)自清潔等等。此外，此種材料的生產(chǎn)無排放、無污染。張旭教授課題組已經(jīng)實現(xiàn)了小試生產(chǎn)制備，實驗室即可制備公斤級產(chǎn)品，取得了目前已知除美國Ultra Ever-dry公司以外全球唯一能夠公斤級制備超雙疏、自清潔涂層的技術(shù)，并在一些方面超過該公司產(chǎn)品，例如已經(jīng)能夠突破超雙疏涂層白色限制，得到各種顏色的超雙疏涂層；能夠?qū)κ秤糜汀?dǎo)熱油、甲苯、氯仿等實現(xiàn)超疏油；通過簡單調(diào)整可實現(xiàn)只超疏水但親油，噴涂后的織網(wǎng)可對油水兩相實現(xiàn)快速、簡便的油水分離。該技術(shù)已申請四項相關(guān)國家發(fā)明專利，目前正在積極與相關(guān)應(yīng)用企業(yè)合作，推廣該產(chǎn)品的市場應(yīng)用。二、 項目技術(shù)成熟程度已實現(xiàn)實驗室的小試制備（5L反應(yīng)釜）。三、 技術(shù)指標（包括鑒定、知識產(chǎn)權(quán)專利、獲獎等情況）噴涂在材料表面對油（食用油、導(dǎo)熱油、甲苯、氯仿等）和水接觸角大于150度，滾動角小于10度，耐受溫度使用溫度范圍可以在-34℃~149℃之間，目前已申請四項國家發(fā)明專利。四、 市場前景（應(yīng)用領(lǐng)域、市場分析等）此種納米涂層模擬荷葉表面結(jié)構(gòu)，具有超疏水、超疏油自清潔性質(zhì)，利用簡單噴涂可在布料、木材、紙張、金屬、建筑等材料表面，快速形成“荷葉效應(yīng)”界面，并具有耐紫外線和一定的耐磨性質(zhì)，具有自清潔、防水、防腐蝕、防凍、減阻、油水分離等作用，在建材、化工、石油、國防軍事、能源等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧?。在早期，人們對于如何防水、防油一直以來都是熱衷討論的話題，畢竟沒有人會愿意打掃廚房里各種油污，或者自己的手機掉進水里當場報銷損失慘重。各色疏水、疏油涂層幾乎成為人們生活中不可或缺的化學(xué)用品，小到手表、雨傘，大到航海航天，都可以找到疏水、疏油涂層的身影。例如:  ? 能源行業(yè)我國南北交界地區(qū)冬季長出現(xiàn)凍雨現(xiàn)象，結(jié)冰對風(fēng)力發(fā)電扇葉、高壓輸電線支架產(chǎn)生很大的影響，該涂層的超疏水的微小滾動角可使材料表面無水存留，避免材料表面結(jié)冰。此外，自清潔作用在太陽能電池板上的應(yīng)用也具有廣闊的空間。? 油水分離我們開發(fā)的超雙疏涂層之一超疏水親油涂層噴涂在普通紗網(wǎng)上，普通篩網(wǎng)即可具有油過、水不過的特點。紗網(wǎng)親油，因此油能輕易通過篩網(wǎng)，而織網(wǎng)表面超疏水、極小滾動角，水在織網(wǎng)表面迅速流走，達到油水分離作用。如果在普通瓶子口蒙上該種紗網(wǎng)可在油水混合液撈取，只有油能進入瓶子中（如圖所示）。? 軍事國防噴涂有超雙疏涂層的織物具有自清潔作用，同時涂層滲透到織物中增加了其耐磨性，更為重要的是能夠保證織物的透氣性，因此可制成作戰(zhàn)服、野外帳篷、背包、手套等等戶外用品 。此外超雙疏涂層在防腐、防凍、防潮方面對武器裝備無疑具有最強保護作用。? 日用品超疏水雨衣、雨傘使使用過的雨具，無水積存，直接收納放入背包中；噴涂超疏油涂層的抽油煙機可滴油不沾全部回收；噴涂在廁所衛(wèi)浴上可有效避免尿垢的產(chǎn)生。? 建筑物自清潔我們開發(fā)的超雙疏自清潔涂層具有抗紫外線作用，對戶外墻體具有較強的粘附性，同時開發(fā)出彩色超雙疏自清潔涂層，對高層建筑具有自清潔作用。? 防腐、防潮作用我們已經(jīng)進行了初步的應(yīng)用嘗試，噴涂超雙疏涂層的金屬在濃酸中具有一定的抗腐蝕作用；由于極小的滾動角，對戶外的金屬制品具有很強的抗腐蝕作用；噴涂在木材表面可達到防腐、防潮的作用。? 船舶行業(yè)：如果船體噴涂上超疏水涂層，船只行駛過程中與水的摩擦?xí)蟠蠼档?，這樣對燃油就會節(jié)省很多，海藻之類吸附在船底的現(xiàn)象也會減少很多，對于船舶的護理會減輕很多工作，其實也是減少成本。船舶方面，目前船只有一半以上的驅(qū)動能是被船體與水之間的摩擦消耗掉的。如果能通過特殊涂層在船體表面形成空氣膜，船與水摩擦而造成能耗則能降低10％，因而可以大量節(jié)省燃油。一般船舶航行中受到的阻力有3種,即船體運動引起的興波阻力、產(chǎn)生旋渦引起的旋渦阻力以及由于水和船體之間接觸產(chǎn)生的摩擦阻力.在這3種阻力中,對于油船那樣的低速肥大型船舶,摩擦阻力要占全部阻力的80%以上,而對通常的貨船約占70%的比例。因此,降低摩擦阻力是一項重要的技術(shù)。 應(yīng)用在航海以及航天事業(yè)，以減小因為液體產(chǎn)生的阻力，達到節(jié)能環(huán)保且高效轉(zhuǎn)換動能的效果。? 電子元件行業(yè)可以應(yīng)用在真正防水的電子元件上，或者是需要經(jīng)常接觸帶腐蝕性液體的工作人員，這款涂層的誕生不得不說是一個福音，例如一些電子原件需要進入到水中、高溫中、冰塊中、油中等一些特殊環(huán)境工作，有了超雙疏涂層，就不用擔(dān)心了，可有效解決問題。  在電子元件上覆蓋厚度遠比人類頭發(fā)直徑小的薄膜涂層后，水無法真正接觸到關(guān)鍵電子元件，也就不能對其造成損害。 通信設(shè)備其它室內(nèi)室外設(shè)備都可以使用，延長壽命，使用功效不會降低，免受雨水的干擾。  五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場地規(guī)模、人員等需求）可面談六、 生產(chǎn)設(shè)備常規(guī)反應(yīng)釜，無三廢排放；噴涂設(shè)備七、 效益分析目前全球唯一生產(chǎn)廠商美國Ultra-ever Dry推出的超疏水涂層價格為：底層涂層約人民幣70萬/噸、表層涂層人民幣140萬/噸。八、 合作方式共同開發(fā)市場。九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）聯(lián)系人：張旭 博士/教授河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院高分子科學(xué)與工程系天津市紅橋區(qū)光榮道8 號E-mail：[email protected]：022-60200443

利用氨基功能化配體與鈣鹽組裝得到一種新穎的二維層狀Ca-MOF。其通過{Ca3O18}簇與配體連接而成的金屬-有機層上懸掛配位的DMF分子，并進一步通過DMF間的范德華弱作用力層層堆疊，形成“范德華MOF”多層結(jié)構(gòu)。基于DMF的動態(tài)配位活性，該獨特的金屬-有機多層MOF能實現(xiàn)層內(nèi)穩(wěn)態(tài)和層間動態(tài)的有效平衡，并存在具有半導(dǎo)體發(fā)光特性的層間激子（exciton）發(fā)光和層內(nèi)激基締合物（excimer）發(fā)光的雙通道發(fā)射。?發(fā)展了二維MOF設(shè)計和利用的新概念，將“自下而上”的金屬-有機配位組裝與“自上而下”的后合成形貌加工調(diào)控相結(jié)合，實現(xiàn)了超薄二維MOF的簡便、綠色、宏量制備的新方法，并為光學(xué)存儲器等應(yīng)用建立了元器件模型。

實現(xiàn)了一系列光功能導(dǎo)向金屬-有機配位超分子材料的合理化模型設(shè)計與可控合成，探索了新型傳能與發(fā)光、光調(diào)制、光轉(zhuǎn)換的機理與機制，建立了獨特的光學(xué)應(yīng)用器件模型。如利用配位鍵動態(tài)活性的后合成剝離策略，可逆轉(zhuǎn)換配位材料空間維度，獲得了具有層間/層內(nèi)熒光調(diào)控開關(guān)特性的超薄2D配位發(fā)光材料 利用ESIPT多能級配體激發(fā)態(tài)過程，構(gòu)筑了超快速專一性水分子光響應(yīng)配合物薄膜器件，以及用于F離子、溫度、溶劑等的熒光探針材料 利用異質(zhì)同晶配位特性和區(qū)域控制各向異性外延技術(shù)，獲得具有異質(zhì)結(jié)超晶格的多稀土MOF單晶，實現(xiàn)多層次間隔色域可調(diào)發(fā)光，建立了光譜—空間編碼結(jié)合的單晶光學(xué)微器件、雙通道高等級編碼配合物材料、單金屬單相/多金屬單相配合物白光與混光材料

光學(xué)超構(gòu)材料（Metamaterials）的快速發(fā)展為人類提供了在亞波長尺度下調(diào)控光的傳播的豐富手段。很多新奇的光物理現(xiàn)象，例如負折射、超分辨透鏡和隱身斗篷等都可以通過設(shè)計功能基元的有效介電常數(shù)來實現(xiàn)。在光波段，三維納米加工的困難和金屬結(jié)構(gòu)的光損耗不利于超構(gòu)材料的廣泛應(yīng)用。自二維超構(gòu)表面（Metasurface）概念提出以來，超構(gòu)表面在降低三維超構(gòu)材料加工難度、提高光學(xué)效率方面，特別是控制光的功能基元的幾何位相等方面取得了眾多突破性進展。近來，超構(gòu)表面在高效率全息成像、超薄光學(xué)波片、高數(shù)值孔徑的平面透鏡等領(lǐng)域已經(jīng)表現(xiàn)出極高的應(yīng)用潛力。超構(gòu)表面的研究進展極大豐富了利用超構(gòu)功能基元實現(xiàn)對電磁場 (可見光、近紅外光，太赫茲、微波等波段) 進行調(diào)控的手段，為設(shè)計新型光學(xué)元件提供了新技術(shù)。 當前，超構(gòu)表面的研究主要集中在線性光學(xué)的范疇。但毫無疑問，非線性光學(xué)響應(yīng)例如倍頻、三倍頻、光致折射率變化等過程，將為光學(xué)超構(gòu)表面的功能基元賦予新的可調(diào)控自由度。此綜述文章從非線性光學(xué)超構(gòu)表面的材料選擇、對稱性，非線性手性光學(xué)超構(gòu)表面，非線性光學(xué)相位調(diào)控，非線性光光束調(diào)控，光開關(guān)與調(diào)制五個方面詳細介紹了非線性光學(xué)超構(gòu)表面的最新進展。文章最后對非線性光學(xué)超構(gòu)表面在太赫茲非線性光學(xué)、量子信息處理等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用的前景作了展望。

已有樣品/n為降低 LED 全彩顯示屏點距，本成果采用 RGB 全彩顯示單元陣列（n×n）作為 高清 LED 顯示屏的最小封裝體，突破了超小點距（P0.7mm）RGB 全彩顯示單元陣列 制備工藝中的關(guān)鍵技術(shù)，包括：超小尺寸（8mil 以下）紅綠藍倒裝芯片制備技術(shù)、 倒裝芯片共晶焊工藝技術(shù)、PCB 導(dǎo)電通孔基板的盲孔工藝技術(shù)、全彩顯示陣列底板 的金屬互連工藝技術(shù)、全彩顯示陣列底板行列布線的電絕緣工藝以及芯片間的光隔 離技術(shù)。 隨著LED技術(shù)的進步，LED顯示技術(shù)已經(jīng)成為室外顯示的主導(dǎo)技術(shù)，隨之超小點

已有樣品/n飛秒電子衍射的主要特點是可以在非常短的時間尺度上（ps或fs量級） 顯示反應(yīng)熱、 光、 電， 以及化學(xué)反應(yīng)等對物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的影響， 是研究微晶、 表面、 以及薄膜的晶體結(jié)構(gòu)的先進手段。

開發(fā)了一種柔性超疏水氣凝膠材料。柔性超疏水氣凝膠材料采用物理溶膠-凝膠工藝將有機纖維和有機氣凝膠復(fù)合，由于不采用傳統(tǒng)的水解/聚合溶膠-凝膠工藝，該方法操作更簡捷、對設(shè)備和工藝要求更低。所得到的柔性超疏水氣凝膠材料具有良好的柔性和疏水性能，而且不“掉粉掉渣”，具有良好的耐水洗性能。該柔性超疏水氣凝膠材料在室溫下的熱導(dǎo)率為0.03~0.05W/(m·K)。

常用的鋰電池在被刺穿或擊穿的情況下會馬上短路，通常會立即起火甚至爆炸，并立即失去電源功能。課題組研發(fā)了一款具有應(yīng)急功能的12V-22AH鋰電池。該電池該在被刺穿（或擊穿）的情況下不會爆炸或起火，而且還能繼續(xù)給負載供電一段時間（30分鐘以上）。該電池使用安全性能優(yōu)異的正極和負極材料，并在膠體電解液中添加了阻燃聚合物和導(dǎo)熱聚合物，確保電池被刺穿時不會起火和嚴重短路，只表現(xiàn)出可接受范圍內(nèi)的壓降，不會馬上斷電，還可以繼續(xù)給負載供電一段時間。該電池是一款超級安全并有特殊應(yīng)急功能的鋰電池，可以用于軍工電源產(chǎn)品和其它極端環(huán)境下的電源系統(tǒng)。

拋光是一種常見的表面加工技術(shù)，主要目的是降低表面粗糙度、去除損傷層，最終獲得光滑且無損傷的高質(zhì)量表面。無論是日常生活中的消費用品還是制造技術(shù)高度集成的半導(dǎo)體芯片，拋光加工都是保證表面質(zhì)量不可或缺的技術(shù)手段。近年來，在金屬材料超精密加工領(lǐng)域，具有復(fù)雜外形和內(nèi)腔的金屬零件的拋光一直是工業(yè)界所面臨的技術(shù)難題。傳統(tǒng)的諸如化學(xué)機械拋光、激光拋光以及磁流變拋光

依托國家重大儀器專項“高精度光梳成像分析儀應(yīng)用與工程化開發(fā)”（2012-2019年）、國家重點研發(fā)計劃“超短脈沖激光隱形切割系統(tǒng)及應(yīng)用” （2018-2022年），在可見和近紅外波段實現(xiàn)了高光束質(zhì)量、高偏振消光比、抗環(huán)境干擾的超短脈沖輸出。期間，攻克了超短脈沖自穩(wěn)定鎖模技術(shù)、低非線性無畸變脈沖放大技術(shù)，解決了脈沖鎖模器件易受光致?lián)p傷這一制約超快激光發(fā)展和應(yīng)用的根本問題，成功實現(xiàn)了鎖模光纖種子源光路的永久免維護。項目開發(fā)了國內(nèi)首臺第三代半導(dǎo)體晶圓劃片激光器，在應(yīng)用單位進行芯片封測量產(chǎn)，解決了機械劃片效率低、易崩邊的難題。項目開發(fā)的激光光源在THz光譜儀器、光子3D打印、非線性光譜成像、激光精密測量等領(lǐng)域進行示范應(yīng)用。