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開(kāi)發(fā)了碳納米管預(yù)分散和預(yù)處理新技術(shù)；采用創(chuàng)新的碳納米管 / 金屬顆粒前驅(qū)體制備工藝制備出大尺寸碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料及其鍛件和擠壓件。復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度達(dá)到 300MPa 以上，剛度超過(guò)45GPa，可滿足乘用車(chē)對(duì)輕質(zhì)、高強(qiáng)鎂材料的需求，也可在航空航天、軌道交通等領(lǐng)域中的次承力結(jié)構(gòu)部件中得到應(yīng)用。

石墨是一種良好的固體潤(rùn)滑劑，但是，它低的強(qiáng)度及與金屬截然不同的物理化學(xué)性質(zhì)，使得其與金屬成為復(fù)合材料時(shí)，在金屬中的加入量很低，而且隨著加入量的增加，嚴(yán)重?fù)p壞復(fù)合材料的綜合機(jī)械性能，因此，目前石墨作為固體潤(rùn)滑劑時(shí)，為了保持復(fù)合材料的機(jī)械性能，加入量大都很低。本技術(shù)獨(dú)特之處在于，首先在石墨顆粒表面包覆一層銅膜，使其整體表現(xiàn)為銅的性能，當(dāng)它與銅形成復(fù)合材料時(shí)，銅基體形成一個(gè)三維連續(xù)骨架，石墨處于其中。這一方法使得自潤(rùn)滑復(fù)合材料中石墨的含量可已大為增加，同時(shí)使復(fù)合材料整體表現(xiàn)為金屬性能，具有良好的自潤(rùn)滑性能力、耐高溫性及導(dǎo)電性，較好的綜合機(jī)械性能。 應(yīng)用前景： 銅石墨復(fù)合材料優(yōu)良的自潤(rùn)滑能力及良好的導(dǎo)電性能，被認(rèn)為是制造高性能電刷、高速列車(chē)受電弓滑板、小型精密自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承其它滑動(dòng)電接觸部件的首選材料。 受電弓滑板是電力機(jī)車(chē)上與供電導(dǎo)線接觸的部件，列車(chē)運(yùn)行時(shí)，滑板與供電導(dǎo)線處于高速相對(duì)滑動(dòng)之中，電力機(jī)車(chē)通過(guò)受電弓滑板從供電道線上得到所需的電力。受電弓與供電導(dǎo)線之間的滑動(dòng)摩擦速度等于電力機(jī)車(chē)的運(yùn)行速度。隨著機(jī)車(chē)運(yùn)行速度的提高，對(duì)滑板的摩擦及自潤(rùn)滑性能的要求也越來(lái)越高。電刷是電機(jī)中的易損部件，隨著電機(jī)向大型化、微型化、高轉(zhuǎn)速、高效率發(fā)展。要求電刷具有大的集電能力及優(yōu)良的自潤(rùn)滑能力，以減小電機(jī)的尺寸，提高電機(jī)效率，使焦耳熱引起的升溫保持在低水平。機(jī)械制造技術(shù)向高精度、小型化方向發(fā)展，油潤(rùn)滑變得很困難，從而為小型自潤(rùn)滑精密滑動(dòng)軸承提供了很好的應(yīng)用市場(chǎng)。機(jī)車(chē)及汽車(chē)也對(duì)意外情況下缺少潤(rùn)滑油時(shí)部件的自潤(rùn)滑能力提出了要求。可見(jiàn)自潤(rùn)滑材料具有廣闊的市場(chǎng)。

梯度鐵基減摩材料主要用于汽車(chē)、工程機(jī)械、 航空等領(lǐng)域的液壓系統(tǒng)關(guān)鍵摩擦副零件的制造，如用于滑動(dòng)軸 承、齒輪泵側(cè)板、柱塞泵配油盤(pán)等典型零件的制造。 本項(xiàng)目針對(duì)鐵基減摩材料高強(qiáng)度與良好自潤(rùn)滑特性難以共存的矛盾，開(kāi)發(fā)的梯度鐵基減摩材料基于致密強(qiáng)化配方設(shè)計(jì)， 實(shí)現(xiàn)基體材料致密高強(qiáng)、高承載目標(biāo)；基于表層材料固體潤(rùn)滑 技術(shù)與孔隙可控設(shè)計(jì)，利于液-固潤(rùn)滑介質(zhì)供給摩擦表面，達(dá)到 液-固潤(rùn)滑協(xié)同作用，改善材料減摩、抗粘

針對(duì)海洋裝備需求，開(kāi)發(fā)出用一系列耐海水腐蝕且輕質(zhì)高強(qiáng)的高性能樹(shù)脂基復(fù)合材料推進(jìn)器；成功解決了多頁(yè)數(shù)、大側(cè)斜以及槳葉交疊等難題，突破了復(fù)合材料推進(jìn)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與成型加工等關(guān)鍵技術(shù)。    成功制備了樹(shù)脂基復(fù)合材料單漿、對(duì)轉(zhuǎn)槳、導(dǎo)管漿、泵噴射推進(jìn)器以及組合式推進(jìn)器等，極大地提高了推進(jìn)器的耐海水腐蝕性能，有效地降低了重量。

鋁基原位（In-situ）納米復(fù)合材料是以鋁合金為基體、反應(yīng)合成納米陶瓷顆粒為增強(qiáng)體的新興高性能納米復(fù)合材料，獨(dú)特的原位納米增強(qiáng)體、復(fù)雜的陶瓷顆粒/金屬鋁合金界面結(jié)構(gòu)、復(fù)合構(gòu)型特征等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，賦予其高的比強(qiáng)度、出色的抗疲勞能力、良好的耐熱性、耐磨性以及高阻尼等結(jié)構(gòu)-功能一體化特性，在航空航天、國(guó)防軍事、交通運(yùn)輸、電子信息和精密儀器等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，成為納米材料與金屬材料交叉領(lǐng)域中新興的高性能復(fù)合材料之一。 然而，該材料涉及到原子物理、凝聚態(tài)物理、化學(xué)、界面科學(xué)、納米材料

本項(xiàng)目在高性能鎂合金以及鎂基復(fù)合材料的制備和成型工藝、變形行為、微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、阻尼特性、摩擦磨損行為、機(jī)械加工、表面處理等方面開(kāi)展了大量的系統(tǒng)研究，開(kāi)發(fā)了輕質(zhì)、高比強(qiáng)、高比剛并同時(shí)具有高阻尼的新型鎂合金及鎂基復(fù)合材料。這些新型鎂合金及其復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介鋁基原位（ In-situ）納米復(fù)合材料是以鋁合金為基體、反應(yīng)合成納米陶瓷顆粒為增強(qiáng)體的新興高性能納米復(fù)合材料，獨(dú)特的原位納米增強(qiáng)體、復(fù)雜的陶瓷顆粒/金屬鋁合金界面結(jié)構(gòu)、 復(fù)合構(gòu)型特征等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，賦予其高的比強(qiáng)度、出色的抗疲勞能力、良好的耐熱性、耐磨性以及高阻尼等結(jié)構(gòu)-功能一體化特性，在航空航天、國(guó)防軍事、交通運(yùn)輸、電子信息和精密儀器等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，成為納米材料與金屬材料交叉領(lǐng)域中新興的高性能復(fù)合材料之一。然而，該材料涉及到原子物理、凝聚態(tài)物理、化

研究中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に嚕梢杂行д{(diào)控Sb2Te3(GeTe)n基材料中陽(yáng)離子缺陷的類型，該工作運(yùn)用球差矯正電子顯微鏡的原位觀測(cè)技術(shù)及高角暗場(chǎng)掃描透射電鏡技術(shù)（in situ/HAADF-STEM）等, 通過(guò)比對(duì)退火前后的樣品及在電鏡下模擬退火過(guò)程，清楚地追蹤到樣品中陽(yáng)離子缺陷由短程的點(diǎn)缺陷聚集演化成長(zhǎng)程的面缺陷的過(guò)程，使得調(diào)控樣品內(nèi)載流子濃度降低到合適的程度，最終達(dá)到優(yōu)化材料性能的目的。? 該項(xiàng)工作使得Sb2Te3(GeTe)n基熱電材料的總體性能大幅提升。據(jù)悉，熱點(diǎn)材料優(yōu)值ZT越高，其轉(zhuǎn)換效率越高。在溫度達(dá)到773K時(shí)，熱電材料優(yōu)值ZT達(dá)到了2.4，在323~773K較寬的工作溫度區(qū)間內(nèi)，材料的平均ZT高達(dá)1.51，能夠滿足中溫區(qū)熱電材料在商業(yè)應(yīng)用中對(duì)性能的需求，有望解決Sb2Te3(GeTe)n基熱電材料效率較低的問(wèn)題。 本研究成果在目前熱電材料亟待推廣的低品位廢熱發(fā)電方向以及未來(lái)有可能實(shí)現(xiàn)的可穿戴自驅(qū)動(dòng)電子器件與智能傳感設(shè)備方面有較大的應(yīng)用前景。

利用大規(guī)模集成硅基納米光量子芯片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高維度光量子糾纏體系的高精度和普適化量子調(diào)控和量子測(cè)量。 （圖一）基于硅納米光波導(dǎo)的大規(guī)模集成光量子芯片(可實(shí)現(xiàn)對(duì)高維量子糾纏體系的高精度、可編程、且任意通用量子操控和量子測(cè)量)       集成光學(xué)量子芯片技術(shù)，基于量子力學(xué)基本物理原理，使用半導(dǎo)體微納加工工藝實(shí)現(xiàn)單片集成光波導(dǎo)量子器件（包括單光子源、量子操控和測(cè)量光路，以及單光子探測(cè)器等），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)量子信息的載體單光子進(jìn)行處理、計(jì)算、傳輸和存儲(chǔ)等。集成光學(xué)量子芯片具有集成度高、穩(wěn)定性高、性能好、體積小、制造成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，該技術(shù)被普遍認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)光量子信息應(yīng)用的有效技術(shù)手段。      利用硅基納米光波導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光量子芯片具有諸多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，例如與傳統(tǒng)微電子加工工藝兼容、可集成度高、非線性效用強(qiáng)、以及工作波長(zhǎng)與光纖量子通信兼容等。然而，迄今為止光量子芯片的復(fù)雜度僅限于小規(guī)模的演示，如集成少數(shù)馬赫-曾德干涉儀對(duì)光子態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)單操控。因此，我們迫切需要擴(kuò)大集成量子光路的復(fù)雜性和功能性，增強(qiáng)其量子信息處理技術(shù)的能力，從而推進(jìn)量子信息技術(shù)的應(yīng)用。       相干且精確地控制復(fù)雜量子器件和多維糾纏系統(tǒng)是量子信息科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)難點(diǎn)。相對(duì)于目前普遍采用的二維體系量子技術(shù)，高維體系量子技術(shù)具有信息容量大、計(jì)算效率高、以及抗噪聲性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。最近，多維度量子糾纏系統(tǒng)已分別在光子、超導(dǎo)、離子和量子點(diǎn)等物理體系中實(shí)現(xiàn)。利用光子的不同自由度，如軌道角動(dòng)量模式、時(shí)域和頻域模式等，可以有效編碼和處理多維光量子態(tài)。然而，實(shí)現(xiàn)高保真度、可編程、及任意通用的高維度量子態(tài)操控和量子測(cè)量，依然面臨很多困難和挑戰(zhàn)。       針對(duì)上述問(wèn)題，英國(guó)布里斯托爾大學(xué)、北京大學(xué)、丹麥技術(shù)大學(xué)、德國(guó)馬普研究所、西班牙光學(xué)研究所和波蘭科學(xué)院的科研人員密切合作，并取得了突破性進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型的多路徑加載高維量子態(tài)方式，即每個(gè)光子以量子疊加態(tài)的形式同時(shí)存在于多條光波導(dǎo)路徑，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高達(dá)15×15的高維量子糾纏系統(tǒng)。通過(guò)可控地激發(fā)16個(gè)參量四波混頻單光子源陣列，可以制備具有任意復(fù)系數(shù)的高維度量子糾纏態(tài)。通過(guò)單片集成通用型線性光路，可對(duì)高維量子糾纏態(tài)進(jìn)行任意操控和任意測(cè)量。因此，該多路徑高維量子方案具有任意通用性。與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)充分利用集成光路的高穩(wěn)定性和高可控性，實(shí)現(xiàn)了高保真度的高維量子糾纏態(tài)，如4、8和12維度糾纏態(tài)的量子態(tài)層析結(jié)果分別為96、87% 和 81%保真度，遠(yuǎn)超其他方式制備的高維量子糾纏態(tài)性能。       更重要的是，團(tuán)隊(duì)通過(guò)硅基納米光子集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了目前集成度最復(fù)雜的光量子芯片（圖一所示），單片集成550多個(gè)光量子元器件，包括16個(gè)全同的參量四波混頻單光子源陣列、93個(gè)光學(xué)移相器、122個(gè)光束分束器、256個(gè)波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)以及64個(gè)光柵耦合器，從而達(dá)到對(duì)高維量子糾纏體系的高精度、可編程、且任意通用量子操控和量子測(cè)量。       研究進(jìn)一步利用該高維光量子芯片技術(shù)，驗(yàn)證高維度量子糾纏系統(tǒng)的強(qiáng)量子糾纏關(guān)聯(lián)特性，包括普適化貝爾不等式和EPR導(dǎo)引不等式等，證明量子物理和經(jīng)典物理定律的重要區(qū)別。例如，對(duì)4維度量子糾纏態(tài)，實(shí)驗(yàn)觀察得到了2.867±0.014的貝爾參數(shù)，不僅成功違背經(jīng)典物理定律61.9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，而且超過(guò)普通二維糾纏體系的最大可到達(dá)值的2.8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。研究還首次實(shí)現(xiàn)高維量子系統(tǒng)的貝爾自檢測(cè)和量子隨機(jī)放大等新功能，例如，對(duì)3維度最大糾纏態(tài)和部分糾纏態(tài)的自檢測(cè)保真度約為76%，對(duì)14維以下糾纏態(tài)均實(shí)現(xiàn)了量子隨機(jī)放大功能。