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本成果源自于教育部博士點基金項目和江蘇省自然科學基金項目。鑄造Al-Si合金是兩大傳統結構材料之一，廣泛應用在航空航天工業，軍事工業，汽車工業，電力工業，機械工業中。本項目的合金體系是Al-(11.0%-13.0%)Si-(0.3%-0.5%)Mg，屬近共晶類合金。

風電能源是一種可再生清潔新能源，加快風電新能源推廣應用符合國家能源 戰略需求。在風電能源開發中，提升塔筒結構和基礎結構的性能和經濟性是提高 風電能源市場競爭力的重要保障。重慶大學風電新能源新型結構體系研究團隊研 發了適用于不同輪轂高度的三種新型風電塔筒結構體系：中空夾層鋼管混凝土組 合塔筒、預應力鋼管混凝土格構式塔架、基于斜拉索體系的風電組合塔筒，以及 裝配式組合基礎結構，并揭示了新型風電塔筒結構體系和裝配式組合基礎結構的 破壞機制，建立了精細化設計理論。研發了多機平臺浮式基礎結構體系和格構式 浮式基礎組合結構體系，有望在深海、遠海風能資源開發中得到應用，突破我國 浮式風電場建設零的突破。目前重慶大學已形成性能高、綜合成本低、市場競爭 力強的新型風電結構標準化成套體系。

目前在可能用于電動汽車的電化學電源中，鋰離子電池最具競爭力。但目前鋰離子動力電池的性能指標尚不能完全滿足電動汽車的要求，其中電池比能量是制約電動汽車行駛里程的瓶頸問題，發展高比能鋰離子動力電池已經成為世界各國研究的熱點。同時對高比能鋰離子動力電池對電極材料、電極過程、界面過程、儲能機制的研究也具有重要的可科學意義。研發團隊在電化學研究方法、電化學能源材料制備和性能表征、鋰離子電池研究等方面具有優勢，并配備了較為完善的從實驗室研究到中試的研究設備。課題組配置了電極材料、高分子聚合物制備設備：各種管式爐、箱式爐、微波爐、電熱烘箱、水熱反應裝置、球磨機、手套箱和扣式電池沖床、整體電池封口機、涂布機等；性能測試儀器設備：電化學充放電儀器、電化學恒電位儀、電化學原位研究的紅外光譜、電化學原位XRD 等。也可以利用廈門大學的公用設備和條件，包括拉曼光譜、高分辨透射電鏡、掃描電鏡和超高真空電子能譜等。

成果描述：建筑涂料在涂料行業中占有很重要的地位，歐美等發達國家的建筑涂料占涂料消耗總量的30-50%。而且國外建筑外墻大多采用高級涂料裝飾，已占到了建筑外墻裝飾用材的90％。 該納米改性高性能外墻建筑乳膠漆的性能遠遠好于國家標準中的優等品的指標，具有較好的耐老化變色、粉化的能力，同時其耐洗刷次數、耐污性能、耐水、耐堿性能也很好。 本項目的納米改性水性外墻建筑涂料（乳膠漆）已在涂料生產企業進行生產應用驗證，同時具有大量的工程應用實例。市場前景分析：建筑行業是建筑涂料的應用領域。與同類成果相比的優勢分析：獲國家發明專利授權，同時通過四川省科技廳組織的專家鑒定。鑒定結論為：項目技術成果具有創新性，處于國內先進水平。

北京科技大學材料科學與工程學院研究開發的高性能W-Cu、Mo-Cu合金是一類采用新工藝制備的金屬功能材料。自1996年以來，本項目得到了國家自然科學基金、國防預研基金等大力支持與資助，歷時6年完成。采用先進的活化工藝對原材料粉末進行處理，再采用特殊的固結手段，制備出的W-Cu、Mo-Cu合金性能達到了國際先進水平。它兼有鎢（或鉬）與銅的綜合性能，例如高的導熱性、優異的高溫強度、良好的抗震性、抗燒蝕、抗高溫氣體腐蝕性、以及可調節的熱膨脹系數等。W-Cu合金的密度為16.36g/cm3，熱膨脹系數為7.2×10-6/℃，熱導率為182Wm-1K-1，彈性模量為274.6GPa，全部達到或超過了進口件的性能，已用于我國國防和電子和民用工業部門。 由于W-Cu、Mo-Cu合金具有其它材料所不具備的優異性能，因此可以在眾多的領域得到廣泛的應用。例如在電子通訊領域可以用于散熱與熱沉材料、電子封裝材料，在工業電氣領域可以用于真空觸頭，在航空航天領域可用于尾部噴管喉襯、燃氣舵，在地質勘探與石油領域可用于巖石破碎彈的藥型罩等。

項目成果/簡介:鎂合金的腐蝕與防護是鎂合金應用中的全球性瓶頸問題，如何解決鎂合金的腐蝕問題是決定鎂合金應用前景的關鍵問題之一。上海交通大學輕合金精密成型國家工程研究中心是我國鎂合金材料和鎂合金制品的研究開發和產業化示范基地，在致力于鎂合金腐蝕與防護機理和方法近14年的系統、深入研究基礎上，開發出了一系列功能獨特、裝飾性好的鎂合金表面處理技術及其生產工藝。其中，技術成熟、性能優異、應用效果和反應良好的“鎂合金耐磨、耐蝕高性能協合涂層技術”最為突出，已在我國的航空、航天、衛星、雷達、通訊、汽車、紡織等領域獲得廣泛應用。“協合涂層”不是傳統意義的涂層，而是采用特殊工藝將低摩擦系數的聚合物或者固體潤滑劑引入微弧氧化膜或者硬質鍍層之中，從而結合了原始膜層和引入物兩者的優點。該種涂層與基體金屬的表層形成一個整體，而非僅一層表面覆蓋層，故其性能優于原來的基體金屬和單一的涂層組分性能。本項目對鎂合金微弧氧化處理的“火花”大小和密度可進行調控，從而實現對氧化層微孔直徑、分布密度和膜層厚度的調控。協合涂層具有硬度高、強韌性好、耐磨耐蝕的優點。該項目擁有鎂合金超聲濕噴丸方法、鎂合金陽極氧化用離子交換膜電解槽及其氧化方法兩項 授權發明專利，可廣泛應用于航空、航天、衛星、雷達、通訊、汽車、紡織等領域，具有很大的經濟和社會效益潛力。知識產權類型:發明專利技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家高技術研究發展計劃、上海市科技創新行動重大項目

超高性能混凝土強度高（＞150MPa，可達普通混凝土的5倍以上）、韌性好（可達普通混凝土的100倍以上）、耐久性好（可達普通混凝土的10倍以上），可形成高效、輕型、耐久的混凝土結構，可有效解決鋼結構疲勞和橋面瀝青混凝土鋪裝易破壞的難題，已在國內10余座橋梁中成功應用。長沙橫四路跨街天橋是國內首座超高性能混凝土橋梁。

針對點焊（弧焊）機器人和重載搬運機器人的應用，開展機器人控制器核心技術相關研究，研究開發自主知識產權的高性能低成本的工業機器人控制器，實現工程應用。研究工業機器人控制器核心技術，完成控制器的研究與開發并實現工程化，實現示范應用及產業化目標。可達技術指標序號名稱規格1插補周期4ms2重復定位精度20um3直線度40um4聯動軸數六軸5伺服驅動接口脈沖6插補方式關節，直線，圓弧，曲線7上位機（示教器）LINUX+QT8下位機（控制器）UCOSII9加減速功能直線型和S型10語言標準安川 inform II指令系統11PLC功能內部軟PLC，標準支持32輸入/32輸出點，可擴展128輸入/128輸出。128個定時器，128個計數器12現場總線接口RS485，RS232，CAN 一、系統關鍵技術 1.工業機器人控制系統的軟硬件體系結構： (1) 基于領域建模的開發方法 研究面向機器人控制器開發的領域建模方法, 通過對機器人控制系統共性的提取和功能及非功能屬性的抽象, 借助形式化描述及工具集成實現機器人控制系統在模型層的仿真和驗證, 并研究可重用實時組件設計方法，使得開發的重點從底層代碼轉向機器人領域應用。 (2) 基于組件的開放式控制器的軟件結構 根據機器人控制的特點和開放性的要求，研究機器人組件模型，組件劃分方法，組件間的通信機制，連接配置方法以及系統的調度模型，并研究開放式機器人控制器的一般開發流程，開放式平臺下多傳感器機器人的控制方法。 (3) 開放式控制器模塊化硬件結構 根據開放性的要求，研究硬件模塊的劃分方法，便于系統添加或更換各種接口、傳感器等；采用基于標準總線的結構；研究多CPU系統的設計方法；研究基于FPGA的接口設計方法。 (4) 機器人操作系統 根據機器人應用需求，在開源操作系統的基礎上增加機器人應用層接口、機器人算法，中間件，增強實時性能的任務調度算法。 2.高速、高精度工業機器人輪廓控制技術和柔性加減速技術： (1) 速度前瞻控制和拐角控制技術 前瞻處理的主要任務是獲取路徑信息，并根據速度、加速度和加加速度等機器人運動約束條件和選定的加減速規律進行速度規劃。 (2) 柔性加減速技術 加減速控制算法可以避免機器人的沖擊、振動，并在不增加系統運算量的情況下使得插補過程能夠平滑快速的執行研究直線型加減速、S 型加減速、平滑 S 型加減速、力矩加減速提高系統的精度和速度。 (3) 最優軌跡規劃算法 軌跡規劃的任務是根據給定的路徑點規劃處通過這些點并滿足邊界約束條件的光滑的最優運動軌跡，研究時間最小的軌跡規劃算法、能耗最小的軌跡規劃算法、加速度最小的優化算法，使機器人的作業效率、能耗達到最優，同時確保運動的平穩性。 3.工業機器人編程語言規范： (1)編程語言規范 根據機器人不同應用領域的特點及具體要求，研究通用的機器人編程語言結構，定義詞法及語法規則；充分考慮機器人控制系統的運動控制、運算-決策、通訊、工具指令以及傳感器數據處理等基本功能，規劃完善的指令集和內部函數集；定義機器人物理環境模型，確定編程語言指令與目標指令內在的邏輯關系。 (2) 編程環境設計 機器人編程環境具有以下特征：面向應用的數據結構、擴展的通用算法和數據結構。研究機器人語言程序的詞法、語法和語義的分析，以及語法錯誤檢查和系統邏輯錯誤檢查技術；設計機器人語言程序解釋器，實現機器人語言到系統內部指令的轉化，并根據應用需求優化系統內部指令序列。 4.故障診斷、測試與可靠性技術： (1) 智能故障診斷系統 研究基于規則的專家系統，基于實例的專家系統，規則和實例混合的專家系統，基于規則控制的實例診斷系統。 (2) 可靠性技術 a.可靠性分析：對控制系統可靠性數據、故障模式、影響及危害度分析，以便發現設計、生產中的薄弱環節，為提高控制系統可靠性提供依據。 b.可靠性設計技術：采用簡化設計、降額設計、冗余設計、EMC 設計、熱設計、環境防護設計提高系統的可靠性。 c.可靠性試驗技術：在研制階段采用可靠性增長試驗提高系統可靠性，通過可靠性鑒定試驗確定系統定型，通過可靠性驗收試驗確定系統的可靠性是否達到要求，采用應力篩選試驗提高產品的使用可靠性。通過加速壽命試驗評估MTBF值是否達到。 d.軟件可靠性試驗技術：采用軟件可靠性設計、可靠性增長測試、軟件可靠性測試和軟件可靠性驗證測試提高軟件可靠性、通過建立控制系統軟件可靠性仿真測試平臺提高軟件可靠性測試水平。 5.面向重載機器人的先進控制算法： (1) 基于系統動力學模型的控制 針對重載機器人慣量變化大，固有頻率低，高度非線性耦合的特點。研究基于機器人真實參數的動力學模型及實時求解。根據動力學模型，研究運動規劃、柔性加減速以及模態控制等方面的技術，減少由于軌跡規劃引起的機器人振動。 (2) 負載自動識別 針對機器人不同應用及負載變化，研究機器人在線自動識別負載的方法。 (3) 機器人空腔計算及處理 實現了機器人所能到達的所有位置范圍計算，能提前提示用戶示教的位置是否合法, 是否在機器人能到的位置。 (4) 立方干涉處理 實現了最多六個干涉區的設置，在多機器人相互配合運行工作時，通過干涉區避免了碰撞的危險性。二、對國家產業結構影響 我國汽車工業的工業機器人市場遠未飽和。僅我國汽車工業就存在一個龐大的工業機器人市場，如果考慮到我國整個制造業的需要，工業機器人市場則更加龐大。 隨著我國經濟的快速發展和勞動力成本的不斷提高，發展高科技產業，提高制造業生產自動化水平，由勞動密集型向技術密集型轉變已經成為經濟發展模式和制造產業結構調整的必由之路。隨著計算機科學技術的不斷發展，工業機器人應用領域也隨之不斷擴展和深化。工業機器人技術的發展，可以看做工業自動化的一場革命，南通作為科技重鎮、制造重鎮，把握機遇，迎接挑戰，大力發展工業機器人制造業，應是一個戰略性的決策。 應用范圍： 伴隨我國經濟的高速增長，以汽車等行業需求為牽引，我國對工業機器人需求量急劇增加，國際工業機器人知名企業如ABB、FANUC 等紛紛在中國建廠，目前，我國工業機器人新裝機量近90% 仍依賴進口。因此，對于工業機器人制造業，擺脫依賴關系，拒絕跟隨式發展，成為目前國內基礎制造業的重中之重。 工業機器人制造是一個嶄新而又創新的產業，由于工業機器人應用極為廣泛，其前景非常看好。本項目對工業機器人控制系統有其獨到之處加之雄厚的制造業基礎，兩者相結合將為國內制造業開創一個新的主流產業。該產業的逐步形成既符合國家新興高端制造業的產業發展規劃，又為國家的經濟騰飛打下堅實的基礎。

我國現行汽車剎車材料大都采用石棉作為增強材料，然而，隨著汽車運載功能的不斷增加，以及汽車速度的提高，對剎車材料提出了更高的要求。石棉增強剎車材料已不能滿足汽車工業越來越高的發展要求，特別是含石棉剎車材料具有污染環境及致癌作用，因而在許多國家已經立法禁止使用。高性能纖維增強無石棉制動材料已達到商品化規模，而我國在該領域的研究相對比較落后，基本依賴于進口。只有

北京工業大學在國家 973、863 計劃等支持下，發現添加鉺元素（Er）可增加鋁合金的強韌性和耐熱性，提高耐腐蝕性能和焊接性能；含鉺鋁合金應用意義：良好的耐蝕性、可焊性、成型性等工藝  應用性能，在此基礎上發展靜載荷強度（拉伸性能）、抗沖擊、抗疲勞及高損傷容限等綜合力學性能； 滿足輕質高效、安全性、長壽命和低成本等應用需求。