難舍家鄉美 築夢葡萄園..

7月2日,記者來到位于鳳台縣丁集鎮張巷村的鳳台縣果兒多家庭農場采訪。放眼望去是一片綠油油的葡萄園,一串串晶瑩剔透的葡萄挂滿枝頭,讓人垂涎欲滴。這裏共有32個葡萄鋼構大棚... [查看詳情]

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2017-05-02 16:25 點擊數:  來源:未知
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省企聯雙創中心推介中科大第一批研究成果産業化項目名錄(53項)


一、電子技術類
     1、高速任意波與方波發生器
     2、2.0μm波段脈沖光纖激光器
     3、單DLP全色激光投影機
     4、基于熱紅外和可見光圖像融合的視頻火災探測系統
     5、基于精准回射系統的浮空集成成像3D顯示系統
     6、新型碲化镉基光控自動開關
     7、三維空間視線跟蹤眼鏡及系
二、生物醫藥類
     8、腦化學圖譜-常壓解吸電離質譜成像技術
     9、綠色生物能源伽馬戊內酯的産業化研究
     10、光熱材料五角星形金銅合金在腫瘤治療中的優化
     11、靶向HIF1通路的抗腫瘤化合物篩選及其作用機制研究
     12、齧齒類動物學習與記憶行爲學訓練與檢測自動批處理
     13、精准探究細胞內抗癌藥物的靶向作用位點的全細胞噴霧--原位質譜平台的構建
     14、可佩戴式人體生物節律調節儀的研制
     15、一種誘導蛻膜NK細胞的培養體系及應用
     16、基因工程抗菌肽祛痘護膚品應用轉化研究
     17、厚樣品內超高分辨率成像系統
     18、細胞3D打印控制軟件
     19、熱催化氨化轉化碳水化合物定向制備吡啶類化合物的研究
     20、抗菌肽模擬物的分子設計、合成以及應用研究
     21、乳腺磁共振彈性成像技術的研究
     22、建立阿爾茲海默症血管病理檢測新方法
三、未來信息類
     23、“車停哪兒”智慧停車項目
     24、校園內互助學習平台的搭建、運營及推廣
     25、全光纖測風激光雷達
     26、量子保密通信與光接入網GPON的融合
     27、城市管家
     28、可穿戴柔性光電器件的微納制造
     29、新型功能仿生僞裝材料的研制
     30、高粘度浮油收集技術及設備的研發
     31、白天太陽集熱與夜間輻射制冷綜合利用系統的研究
四、先進制造類
     32、中子輻射劑量測量關鍵軟件研發
     33、一種可穿戴式熱電發電微系統的設計、制造及性能分析
     34、智能安保巡邏機器人系統
     35、菲涅爾式高倍聚光發電供熱聯産系統的研究
     36、鋼基多金屬無縫管高效低損爆炸複合技術研究
     37、基于空間光調制器的高精度低成本微納米三維打印系統
     38、一種用于固體推進式滅火裝置內的新型推進劑的制備與性能研究
     39、基于飛秒激光微納米技術的金屬表面蝴蝶結構色研究
     40、基于圓結構光的內表面三維面形檢測器
五、新材料類  
     41、高效一維銅基貴金屬合金電催化劑的設計及規模化制備
     42、一種多功能有序氣凝膠材料的設計制備、轉化與應用研究
     43、一種新型高強、高粘、高導固態電解質的研發
     44、Bi 基低溫固體氧化物電池低成本制備技術
     45、水系鈉離子電池電極材料及其電化學性能
     46、從汙水中回收氮磷制備磷酸铵鎂納米肥料
     47、高性能氣凝膠複合隔熱材料制備新技術研究
     48、過渡金屬基納米材料的可控合成及其在油品脫硫中的應用
     49、過渡金屬磷砷化合物的可控合成及電化學性能研究
     50、基于過渡金屬硫屬化合物超薄二維結構的便攜式柔性光探測器件設計
     51、環己烷氧化反應高效金屬納米催化劑研究
     52、基于三元Cu-Mo-S光催化劑用于降解工業有機汙染物及器件研究
     53、用于燃料電池陰極反應催化劑的設計與研究


一、電子技術
1、高速任意波與方波發生器
隨著近年來電子科學技術以及相關研究領域的快速提升,高精度的任意波發生器和方波發生器在電子科學與技術、通訊、物理、化學、生物,甚至醫學領域得到了廣泛的應用。高分辨率的波形發生可以作爲高精度的參考信號,也可以爲基礎科學的研究提供穩定和高精度的激勵信號。典型的應用爲電子順磁共振、核磁共振、質譜及相關技術、超聲波、雷達、醫療成像以及通信激光控制等。現有任意波發生器和方波發生器要麽售價過高,要麽精度和頻率達不到要求,我們研制的這台波形發生儀器,不僅同時支持了任意波發生和方波發生,還將這兩者的指標和成本做到了相對最優。
核心創新點如下:
1、將方波發生器的延時和寬度控制精度做到了12.5ps,指標高過幾乎市面上的所有産品。
2、開創性地將任意波發生器和方波發生器放在了同一個電子系統中,做到充分時鍾同步。
3、任意波發生器的各項指標也做到的領先水平。
目前的市面上,相似指標的設備主要被國外的如安捷倫這樣的公司壟斷,要實現相同的指標采購價高達50萬,極大地阻礙了我國相關科研領域的發展。
2、 2.0μm波段脈沖光纖激光器
2.0μm波段光纖激光器以其處在人眼安全波段而在激光手術方面應用廣泛,在大氣傳感、激光測距和空間光通信等方面也具有獨特的優勢。本項目研究的是2.0μm波段摻铥脈沖光纖激光器的産生及樣機制作。目前,就2.0μm波段脈沖摻铥光纖激光器主要采用780nm波段連續光泵浦,結合可飽和吸收體以及類飽和吸收體鎖模機制來實現脈沖輸出,該方案受環境影響顯著,脈沖輸出特性由腔參數唯一確定,且輸出脈沖功率和光-光轉化效率都較低。
本項目旨在開發一款新型的2.0μm波段脈沖光纖激光器,它利用我們自主知識産權的技術(同步泵浦技術)産生脈沖更短、功率更高、更穩定的鎖模脈沖。該方案擬利用技術成熟的1060nm或1550nm脈沖光纖激光器作爲泵浦源,通過腔長匹配實現同步泵浦鎖模,由于腔內無需鎖模元件,激光器結構更緊湊。預期將提供一款2.0μm波段脈沖光纖激光器樣機,爲激光醫療提供高性能低成本的醫用激光器。該激光器在眼科及男科等有獨特應用,需求量很大,市場前景廣闊。同時,該激光器還可在大氣傳感、空間光通信等方面得到應用。
3、單DLP全色激光投影機
激光投影機是一種利用激光作爲照明光源的新型投影顯示設備,它的出現,使得投影機在亮度、色彩、分辨率、清晰度等方面均發生了革命性的變化,它獨特的分離特征、卓越的色彩表現能力、超高亮度輸出等特質使投影畫面出現了無與倫比的卓越表現。
本項目旨在研發一種小型單DLP全色激光投影機,它涵蓋了以下自主知識産權:1、可編程的全激光光源模組;2、高效消散斑技術;3、高光效光學引擎技術;4、一體化集成散熱技術。系統中紅綠藍三色光源均由激光二極管組成,對比市面上已有的激光和LED混合光源,在色域廣度、光能利用效率、系統集成度方面有明顯優勢。光源使用的電調制驅動電源,取代色輪實現顔色切換功能,大大簡化了原有色輪分光的投影系統,並進一步提高光源的光效率及顯示色彩飽和度。項目預期得到小型單DLP激光投影機樣機,它將是今後會議室、家庭影院、多媒體教室等場所的新寵,市場前景十分廣闊。
4、基于熱紅外和可見光圖像融合的視頻火災探測系統
    針對目前市場中視頻火災探測産品誤報率高的問題,項目組結合在圖像火災探測方面多年的研究基礎,發展出一種熱紅外成像與可見光成像結合的視頻火災探測方法,利用圖像融合技術實現雙路視頻的匹配融合,解決單一可見光圖像受光照影響大和近紅外圖像在室外幹擾多的問題。通過采用低分辨率熱紅外圖像與高清可見光圖像結合的方式,解決高分辨率紅外熱成像器件因價格昂貴而無法普及應用的問題。視頻火災探測的關鍵是識別算法,目前的産品使用的都還是簡單的火焰檢測,本項目采用基于閃爍、抖動運動特征的火焰動態模型和基于彌散運動、湍流特征的煙霧動態模型,研究准確率更高、適應性更好的火災識別算法。最後利用嵌入式系統,將識別算法移植到攝像機前端,實現數據獲取、數據處理一體化,增強系統的擴展性。該探測系統綜合運用了圖像處理、模式識別、機械電子、網絡通信、火災科學等多學科的專業知識,可實現多種複雜環境下的火災探測,具有較大的應用潛力和市場價值。
5、基于精准回射系統的浮空集成成像3D顯示系統
         顯示行業是21世紀飛速發展的行業。從最初的彩電到現在的平板電腦智能手機,甚至融入了穿戴設備,顯示技術的發展有目共睹。而當今顯示技術的前沿發展方向有3D顯示和交互性顯示。3D顯示具有立體逼真的視覺效果,而交互性顯示具有很強的互動性。集成成像立體顯示技術是近年來研究的熱點,其具有裸眼觀看,視差連續並同時具有水平垂直視差等優點,是非常有潛力的新型3D顯示技術。然而,由于受到分辨率低,深度反轉等問題的制約,集成成像離商業化還有一定的距離。本項目課題設計了一種精准回射系統,可以解決集成成像立體顯示中的諸多問題,實現高分辨率、高深度感、無深度反轉的實時浮空3D顯示系統。由透鏡陣列和角錐棱鏡陣列組成的精准回射系統是本項目課題的創新點之一,不僅可以用于實現上述的高品質浮空3D顯示,還有望在自由空間光通信上發揮作用。本項目課題提出的高品質浮空3D顯示系統具有立體逼真的視覺效果、很強的深度感和互動性,可以用于人機交互顯示領域,例如商場概念産品的3D互動性展示,體感3D遊戲等等。將會在廣告展示,遊戲娛樂等行業占領一席之地。
6、新型碲化镉基光控自動開關
         二十一世紀,隨著世界經濟的快速發展,對能源的需求空前巨大,人類即將面臨著能源危機的嚴重困擾。爲了解決能源問題,除了開發新能源技術之外,就是節約能源。在日常生活中會發現,馬路、走廊等安裝的各種照明路燈,依靠人工控制開關比較麻煩,有時會出現忘記關燈的現象,造成極大的能源浪費。光控開關可以很好的解決這一問題,節約環保。
目前市場上出現了很多光控開關,但存在布線複雜、造價成本高、使用和維修不方便等缺點。本項目將碲化镉薄膜太陽電池作爲光控開關核心器件,具有性能穩定、電路簡單、開關靈敏等優勢。碲化镉太陽電池在相當微弱的光照下就有600mV左右的開路電壓,以此來作爲供電電路開關的標准。由于碲化镉太陽電池在-40oC到40oC的生活環境下都表現的相對穩定。通過光伏效應産生信號,無需外部能源,節能環保。並且申請人實驗室已經有了長達8年的碲化镉太陽電池的研究經曆,小面積電池轉化效率達到15.2%,取得了碲化镉制備中的關鍵技術專利,制備工藝已經成熟,可以進入工業化階段。
碲化镉太陽電池不作爲發電器件而用作光控器件,可以應用在照明燈光控或者一些對光控開關要求極爲靈敏的行業中,市場需求大。
7、三維空間視線跟蹤眼鏡及系統
視覺是人們獲取信息的主要方式,視線具有直接性、自然性和雙向性等特點。本項目設計並實現一種三維空間視線跟蹤眼鏡及系統,使用者戴上該眼鏡後,可以跟蹤計算其在三維空間中凝視點的坐標,並可以拍攝場景視頻,將其中的凝視區域標注出來。
本項目首先設計並實現視線跟蹤眼鏡的硬件系統,同步拍攝4路眼部視頻及1路場景視頻;對5個攝像頭進行標定,確定各攝像頭的內參數和旋轉平移矩陣;通過圖像處理算法提取眼部圖像中瞳孔和紅外LED耀斑中心位置;通過立體視覺的方法估算雙眼視線光軸方向,進而計算出雙眼凝視點的三維坐標;通過凝視外部紅外光源,校正每個眼球光軸和視軸夾角Kappa角大小,進一步減小跟蹤誤差。
本項目實現視線跟蹤眼鏡及系統樣機,並對主要技術方案申請發明專利。用戶戴上該眼鏡即可跟蹤凝視點的三維坐標並在場景視頻中標出,無需繁瑣的訓練和標定,使用體驗好;眼鏡小巧輕便、用戶可以自由活動,且硬件成本低;經過簡單的標定之後,可以獲得更高精度的視線跟蹤效果。
基于本系統,可實現基于凝視點的目標鎖定和信息服務,在人機交互、軍事等領域有著廣闊的應用前景。隨著技術的進一步成熟,預期其將成爲一種新興的人機交互技術,未來的市場規模不可限量。

二、生物醫藥
8、 腦化學圖譜-常壓解吸電離質譜成像技術
“腦計劃”目前是世界生物醫學的重大課題之一,是繼人類基因組計劃之後另一個宏偉的科學研究計劃。看清大腦的技術(腦成像技術)是研究大腦的基礎,旨在探索人類大腦工作機制、繪制腦活動全圖以及針對無法治愈的大腦疾病開發新療法。我們旨在利用常壓解吸電離質譜成像技術(DESI)來檢測病理和非病理情況下動物腦內的神經遞質、神經調質、脂質、多肽、無機物等化學成分的數量以及分布,並對他們進行三維重構,最終獲得各種化學物質在整個腦中的分布圖,爲神經系統疾病的治療提供新的方向。課題組通過將神經生物學方法和化學質譜方法連用,來分析腦內特定的化學物質,並最終進行三維重構獲得完整的腦圖譜。目前,我們已經可以順利檢測到多種脂類成分,並進行二維成像。明年初我們期望可以對腦內主要的小分子如GABA、glutamate等進行檢測,並嘗試繪制他們在腦內的分布圖。腦內小分子物質的分布圖譜將會對重大神經系統疾病如阿爾茲海默症(AD)、帕金森(PD)、抑郁症等提供新的研究思路和治療理念。因此,我們展開了利用常壓解吸電離質譜成像技術繪制腦化學圖譜的研究。
9、綠色生物能源伽馬戊內酯的産業化研究
煤、石油、天然氣等傳統不可再生資源的日益枯竭推動了生物能源技術的大力開發,生物質作爲唯一的可再生碳資源,可通過催化轉化爲生物燃料伽馬戊內酯(GVL)這一重要的生物質平台分子,其可用于食用香料等工業領域,同時還是一類極具潛力的新型生物能源,其相對燃料乙醇、甲醇更適合做燃料添加劑。添加了15%的伽馬戊內酯調合油(石油+GVL)的發動機實驗表明GVL的添加對發動機無不利影響,而且在提高了燃油辛烷值的同時,還減少了CO和顆粒的尾氣排放。
研究目的和基本思路:基于GVL的重要用途,針對現有技術存在的如反應效率低,催化劑壽命短,生産成本高,體系不友好等問題,本項目擬開發新型多孔催化劑載體負載的賤金屬催化劑用于催化轉化制備GVL,通過催化劑微觀結構如孔徑尺寸、活性金屬位點、酸性調節,實現高效催化氫化制備GVL。
預期成果及其創新性、先進性、實用性:預期申請發明專利1-2項,發表國際高水平論文1-2篇。發展出更加低成本、長壽命、綠色環保、設備兼容性好的催化劑體系,高效制備生物能源GVL。GVL可用作樹脂溶劑及醫藥中間體、潤滑劑、增塑劑、非離子型表面活性劑的膠凝劑、汽油的內酯類添加劑,纖維素酯和合成纖維的染色劑和香料等廣泛用途。
10、光熱材料五角星形金銅合金在腫瘤治療中的優化
光熱技術作爲一種新型的生物學無創治療技術,主要通過結合高光熱效率材料和對應的近紅外激光進行實現,操作簡單方便,在腫瘤診療領域具有巨大的應用潛力。申請人曾發明過一種五角星形金銅合金的光熱材料,由于其在近紅外區有很好的光吸收效果,光熱效應顯著。申請人將其應用到小鼠乳腺癌治療中,僅4天實現腫瘤的消退。該項工作發表在Nat. Commun.中,收到了包括《人民日報》和“CCTV”等國內重要媒體的報道。
在此項目中,申請人將立足于這個光熱材料,獨創性地利用一種便攜式光熱探測器件,將不同批次的光熱材料用吸收系數、吸收截面等物理參數歸一化、定量化,並優化腫瘤治療效果,爭取將應用擴大到寵物(貓、狗)身上。
該項目預期成果如下:1. 制作出一種便攜式光熱探測器件;2. 實現腫瘤治療優化1-2例,爭取擴充至大動物體系;3. 申請專利1-2項,發表論文1-2篇。
該項目中制作的光熱探測器件,可作爲光熱治療應用的一種通用標准。而光熱治療腫瘤效果的優化和拓展,是邁向人類腫瘤治療的重要一步。
11、 靶向HIF1通路的抗腫瘤化合物篩選及其作用機制研究

低氧微環境所誘導的HIF1信號通路在腫瘤發生發展中起關鍵作用,針對HIF1在腫瘤微環境中特異性高表達的特點,篩選鑒定HIF1小分子抑制劑有望爲臨床抗腫瘤藥物的研發提供潛在的前體化合物或可成藥性小分子化合物。
利用從海洋微生物及草本植物中分離提取出的多種次級代謝産物,篩選具有特異性抑制HIF1信號通路的抗腫瘤化合物。目的在于研發一種新型的靶向HIF1通路的抗腫瘤化合物,並利用此化合物在解析腫瘤重要信號通路的分子機制方面獲得突破。基本研究思路包括:1)鑒定和篩選特異性抑制HIF1信號通路的化合物;2)探索化合物抑制HIF1信號通路的分子機制;3)通過體內、體外實驗檢測化合物的抗腫瘤作用。
預期將篩選和鑒定出抑制HIF1信號通路的化合物,爲腫瘤治療提供新的解決策略,將申請專利1項,發表論文1-2篇。本項目創新性、先進性和實用性在于將天然植物、微生物中分離出的化合物應用于靶向HIF1信號通路的抗腫瘤治療中,期待爲療效好、毒副作用低的新型抗腫瘤藥物的研發提供前體化合物或可成藥性小分子化合物。
此類化合物將有可能作爲抗腫瘤藥物進行深入的成藥性及臨床研究,進而可能被開發爲新型的抗腫瘤藥物, 産生廣泛而積極的市場和社會效益。
12、齧齒類動物學習與記憶行爲學訓練與檢測自動批處理
在神經科學研究中,當研究某種動物行爲的神經機制或某種神經生物學現象的具體作用時,動物行爲學實驗都是不可或缺的。但由于動物行爲學實驗的實驗周期長,結果變異系數大,易受外界環境或操作人員影響,使得動物行爲學成爲了神經科學研究中一個相對費時費力又容易受幹擾的部分,所以本項目計劃結合自身課題來設計制作一個高效高通量,且相對省時省力的學習記憶行爲學訓練與檢測系統。
目前市場上的學習記憶行爲學系統很多,但能在訓練中與動物進行複雜實時互動的系統幾乎沒有,要麽是簡單的互動如壓杆取水等,要麽雖涉及複雜數據的處理,但只能事後分析而不能實時根據動物的行爲進行反饋,這相當程度上限制了實驗設計與課題研究。之所以會有這種不足,是因爲對複雜數據進行精確地處理需要較長的時間,無法實時返回分析結果。本項目計劃使用GPU進行高速並行運算來彌補常規用CPU進行計算時的實時性短板,進而達到複雜數據實時處理,實時反饋互動的目的。
本項目將采用經典的穿梭盒主動逃避模型,通過模塊化設計,改進之前制作的人工操作系統,制作多通道全自動系統,實現實時處理數據實時反饋與互動,以全自動高效率高通量高靈活度的進行實驗。
13、精准探究細胞內抗癌藥物的靶向作用位點的
  全細胞噴霧--原位質譜平台的構建
現階段臨床使用的抗腫瘤藥物大多數具有毒副作用大,易産生耐藥性,對實體腫瘤療效差等缺點,因而篩選和設計毒副作用小和具有廣譜抗癌活性的新型抗腫瘤藥物具有重要的臨床意義。目前常用的抗腫瘤藥物篩選技術有基因工程技術法,核磁共振法等,這些方法主要是基于間接生化反應、光譜學等原理,但無法直接監測細胞內癌症相關蛋白的形態變化,所以無法在細胞內篩選抗癌藥物和癌症相關蛋白的相互作用。質譜可以根據癌症相關蛋白的分子量信息的變化,直接檢測抗癌藥物與癌症相關蛋白的結合作用。但由于細胞內環境的複雜性以及高度可變性,迄今爲止沒有合適的質譜方法可以用于細胞內抗癌藥物相互作用及其細胞內篩查。本項目基于我們實驗室最近開發的原位質譜技術,首次開發並集成毫秒級的微電泳到納升電噴霧中,爲複雜生物體系蛋白質的檢測提供新的、快速的檢測手段。而且可以實現原位表征細胞內的蛋白質和藥物的相互作用,從而實現抗癌藥物的快速篩選。本研究有望推動質譜分析在生物醫藥開發及天然藥物有效成分篩選等領域的快速發展。通過系統優化與技術整合後,本項目開發的基于原位質譜技術的細胞內抗癌藥物篩選平台,在醫藥開發等行業具有一定的應用前景以及市場價值。
14、可佩戴式人體生物節律調節儀的研制
人體生物節律紊亂可造成注意力下降、睡眠障礙和負性情緒等問題。現代生活方式下,生物節律紊亂的發生比率升高,據WHO官方數據顯示,全球成人中約有30%有睡眠障礙問題,而目前我國此類患者人數約有5億(38.2%, WHO)。倒班工作和跨洋旅行也會造成生物節律的紊亂,從而影響工作的安全和效率。生物體的節律和睡眠受外界環境的影響,其中光是最有力的調控因素。光信號的變化通過視網膜傳遞到下丘腦的多個核團,其中的視交叉上核是掌控生物體節律的中心。基于這一神經結構基礎,我們提出利用光來調整紊亂的節律,增強睡眠質量以及緩解負性情緒的設想。擬開發一款穿戴式裝置,將特殊波長、強度和時程的光線投射到視網膜底部,實現使紊亂的晝夜節律在較短的時間內趨于正常,重置腦內的生物鍾,進而改善睡眠,提高生活質量。
爲此,團隊計劃先研制出光學系統可控的眼鏡式調節儀,對有睡眠問題的人群進行其效果的調查分析,針對用戶反饋進行光照模式的調整,爲後續投入大範圍臨床應用奠定基礎。本項目創新點在于:1、非藥物、非接觸式調節人體生物節律;2、首次運用特定波長照射以提升調節效果;3、首創環境光反饋技術,客戶體驗更舒適。該産品將在外觀上實現小巧便攜,不僅適用于有睡眠障礙的患者,也適用于倒班工作和跨國旅行的人們,估計該産品將具有廣泛的市場應用前景。
15、一種誘導蛻膜NK細胞的培養體系及應用
我國不孕不育患者數量逐年增加,相當一部分孕齡婦女罹患反複性流産、先兆子痫和胚胎生長首先等妊娠疾病,蛻膜NK細胞(dNK)失調在其中扮演著重要的角色。一方面dNK細胞可以調節螺旋動脈重鑄從而影響胎盤發育,另一方面dNK細胞可以通過KIR受體介導母胎免疫耐受。然而,目前還沒有針對dNK細胞減少的療法,其中的一個原因是無法獲取大量dNK細胞。
建立一種體外誘導dNK細胞的方法,完成細胞的質量檢測和臨床前研究,提出通過細胞轉輸治療妊娠疾病的潛在新方法。
分離臍帶血CD34+細胞,使用多因子、多階段、模擬組織微環境的培養方法,誘導其分化爲dNK細胞並大量增殖。進一步建立適用于臨床的無血清培養方案以及監測誘導情況的質控方案,最終轉輸到妊娠疾病患者體內進行治療。
建立一套完善的誘導dNK細胞的方案,完成專利的申請與公開,開展細胞質量檢測與臨床前研究。這一誘導方案尚無先例,後續的細胞轉輸治療也可能開啓妊娠疾病療法的新思路。dNK細胞的誘導和細胞轉輸治療可能開啓妊娠疾病療法的新思路,也爲研究dNK細胞提供便利。培養物可以制成試劑盒等産品,便于儲存、運輸和銷售。
16、基因工程抗菌肽祛痘護膚品應用轉化研究
痤瘡是一種累及毛囊皮脂腺的慢性炎症,俗稱青春痘、粉刺,與痤瘡丙酸杆菌感染密切相關,容易反複發作且長期不愈,嚴重影響患者的生活質量。目前祛痘市場占據份額較大的産品是異維A酸膠囊,但是副作用大、易複發。顆粒溶素(Granulysin,GNLY)爲NK細胞和CTL細胞分泌的一種人體天然抗菌肽,對多種病原菌具有廣譜殺傷作用,可能用于抗痤瘡護膚品。而且顆粒溶素作爲人體自身抗菌蛋白,與其他物種來源的抗菌肽相比,免疫原性與毒副作用更低,長期使用也不宜産生抗生素耐藥。本實驗室前期研究中,利用高密度發酵技術大量制備具有抗菌活性的重組顆粒溶素,生産工藝簡單,成本低廉,且不存在內毒素汙染等問題。目前已與合肥卡迪爾化妝品有限公司簽訂了GNLY抗青春痘的研發合作協議,初步的臨床實驗取得了比較滿意的效果,本研究擬在此基礎上,根據化妝品標准要求,開展以下研究:(1)建立痤瘡丙酸杆菌感染體外細胞感染模型及GNLY抗痤瘡丙酸杆菌的功效學研究;(2)建立GNLY皮膚給藥動物模型,驗證其安全性;(3)優化GNLY皮膚給藥劑型的研究。本項目一旦實施成功,將具有快速轉化應用的潛力,並具有很強的市場競爭力。
17、厚樣品內超高分辨率成像系統
超高分辨率成像術是近十年發展起來的光學成像技術,這類技術(STED, SIM, PALM/STORM)打破了光學衍射極限所限定的顯微成像的分辨率極限(Abbe’s law),將光學成像的分辨率推進到納米級別,這一系列的工作已被高度認可,包括2014年諾貝爾化學獎。然而基于單分子定位的超高分辨率成像技術(PALM/STORM)由于對單分子定位精度的要求,以及考慮生物樣品的不均勻性,通常采用全內反射照明,在提高信噪比的同時將成像深度限制于3μm以內。這極大地限制了此類技術在生物醫學研究中的應用。我們通過在樣品制備、免疫熒光標記、成像方法上一系列的創新,系統性地解決了超高分辨率成像技術在厚生物組織樣品中的應用難題。我們的研究成果將以專利技術、科研論文以及儀器樣機的形式呈現。由于是首次系統性高效地解決單分子定位超高分辨率成像技術在組織樣品中的應用問題,能夠廣泛應用于生物組織樣品的超微成像研究中,諸如腦組織的超微突觸連接圖譜構建、胚胎發育的精細過程研究等。目前市場上尚無同類技術或産品,而各大科研院校、系所、醫院、生物醫藥公司、檢測診斷機構對尖端成像技術的需求是迫切和顯而易見的。
18、細胞3D打印控制軟件
細胞3D打印技術是一種在體外構造具有生物活性的三維多細胞體系的先進技術,是快速成型技術和生物制造技術的有機結合。該技術用于研究細胞間的相互作用,細胞群體的空間關系,微組織功能等,爲生物醫學工程和現代生物科學相關領域的研究帶來了全新的思維方法、實驗手段和應用工具。
項目的預期成果是具有自主知識産權的細胞3D打印系統控制軟件一套;軟件支持最高8個打印通道(基質2、細胞6),實現對複雜細胞群體的構建能力,達到目前相關研究報道的最高水平;能夠實現對系統清洗、維護、殺菌功能的控制,使用便捷,減少用戶工作量,具有良好的實用性;能夠對3D打印過程進行顯微成像觀察,方便用戶實時了解構建情況,幹預構建過程,爲打印過程管理和産品篩選提供了的便捷的方法,顯微成像和細胞3D打印的結合,國內外未見報道。
高精度、多通道細胞3D打印作爲生物3D打印的制高點,國內外均無成熟産品銷售。
19、熱催化氨化轉化碳水化合物定向制備吡啶類化合物的研究
吡啶類化合物是當前含氮雜環化合物中開發應用範圍最廣泛的品種之一,除了可以用做溶劑外,還廣泛應用于醫藥、農藥、香料、橡膠、染料等行業。近年來,伴隨著化學工業的發展,對吡啶類化合物的需求量在日益增長,目前每年全球吡啶類化合物的交易額在幾十億元,其下遊衍生物的每年的市場價值更是高達數百億元。目前吡啶類雜環化合物主要由化石産品經多步複雜反應轉化而成,嚴重制約了其大規模生産。如何利用可再生資源並發展便捷、綠色的新方法生産含氮雜環是當前世界範圍內的研究熱點。本項目提出了全新的熱催化氨化法,以氨氣爲活性氮源,同時耦合原料的催化熱裂解反應和氨化反應從而實現定向轉化存量巨大的碳水化合物類生物質到吡啶類化合物。我們將利用全因子法設計氨氣氛圍下的熱催化氨化實驗來考察不同條件下吡啶類化合物的收率和選擇性以及其他中間産物的分布規律,系統研究反應設備設計、反應方式、反應溫度、催化劑結構、特性及用量、氨氣/氮氣比例、反應時間等因素對吡啶環生成的影響和調控機制;同時結合量子化學理論分析方法探索從碳水化合物向吡啶類化合物的基本路徑和相關機理,爲大規模從存量巨大的碳水化合物高效獲得吡啶類化合物提供理論指導及實踐基礎。
20、抗菌肽模擬物的分子設計、合成以及應用研究
抗生素濫用引起的耐藥性問題越來越嚴重,尤其是多重耐藥(MDR)細菌已經成爲全球公共健康最大的威脅之一。新型抗生素的研發並沒有伴隨MDR 細菌的增加而增加,所以對新型抗生素研發的需求就顯得非常迫切。抗菌肽是生物體免疫系統産生的一類小分子多肽,具有抗菌活性高、抗菌譜廣、不易導致耐藥性、可供選擇的範圍廣等特點,近年來的研究十分活躍。但抗菌肽難以大量制備、在體內易降解、毒性較高等因素一直制約著其進入臨床應用。本研究擬將傳統抗生素和抗菌肽的抗菌機理結合起來,設計合成一類柔性非肽類小分子作爲抗菌肽模擬物,通過抑菌實驗、體外細胞實驗和動物實驗表征它的抗菌效果和毒性,並進一步研究其抗菌機理,探索其分子結構與抗菌效果及毒性的關系。本研究將提供一種設計抗菌藥物的新思路,爲應對全球性的多重耐藥細菌問題做出貢獻。並且由于此類小分子合成方法簡單,成本低,抗菌效果好,也可以作爲抗菌添加劑用于各類衛生護理用品,有效阻斷多重耐藥細菌的傳播,預防多重耐藥細菌導致的感染性疾病。
21、乳腺磁共振彈性成像技術的研究
乳腺癌是全球女性最常見的惡性腫瘤之一,近年來乳腺癌發病率逐年上升,尤其在京津滬等大城市,乳腺癌已位居女性惡性腫瘤的第一位,嚴重危害廣大婦女的健康。當前乳腺腫瘤的篩查最依賴的手段是影像學檢查,主要有钼靶X線檢查、常規超聲檢查、CT以及MRI檢查。磁共振彈性成像(MRE)是在常規MRI基礎上發展起來的一種無創、可定量測量組織彈性或硬度的新成像技術,既繼承了MRI可任意三維成像、從多個切面觀察腫物、無輻射性損傷的優點,又克服了目前常規影像檢查不能提供病竈的硬度信息的缺點,有利于乳腺癌的正確分期及治療方案的制定。MRE能依據組織硬度的不同,將乳腺內的脂肪組織與較致密的實質性組織作出區分,尤其對乳腺腫瘤的特異性檢測有其獨到的優勢。目前,對乳腺MRE的研究已相對成熟,但各醫療設備公司尚未推出MRE技術的配套裝置、現成序列和圖像處理軟件。本項目擬通過對乳腺磁共振彈性成像技術的研究,研發一款能提高乳腺特異性診斷的磁共振彈性成像檢測系統。該項目的研究對發展符合我國國情的乳腺磁共振彈性成像方法,推動新型診斷技術廣泛應用有重要意義。
22、建立阿爾茲海默症血管病理檢測新方法
本課題希望能夠建立視網膜血管模型作爲阿爾茲海默症(AD)中血管病理檢測的新方法,爲臨床阿爾茲海默症的診斷和治療提供新方法。臨床檢查中,視網膜血管能夠利用常規的眼科檢查就可以觀測到,前期科學研究表明,阿爾茲海默症病理的發生與進展都與腦內血管的改變有著密切的聯系,本課題希望利用現有的AD老鼠模型以及臨床上AD病人的視網膜血管檢測結果進行比較,找到在阿爾茲海默症病理發生與發展不同階段視網膜血管的異常表型,並且與腦內血管的異常表型進行比較,評估視網膜血管與腦內血管異常的同步性,評估視網膜血管作爲阿爾茲海默症血管病理改變檢測方法的准確性及可行性。這一研究進展爲臨床阿爾茲海默症血管病理檢測提供了新的思路和方法,並且視網膜血管檢測在臨床上已經十分成熟,臨床上可通過這一指標快速對血管病理進行診斷,對阿爾茲海默症的病理進展也能夠塊而准確地掌握,對臨床疾病診斷與治療提供很大的幫助。另一方面,這個模型的建立能夠幫助臨床及基礎研究中研究血管相關因素在阿爾茲海默症發生與進展中的作用,也可用于開發一些血管相關治療藥物用于阿爾茲海默症的治療。

三、未來信息
23、“車停哪兒”智慧停車項目
通過精確位置的信息共享機制,能夠讓停車這件事變得容易。
本項目旨在解決日常停車普遍難以解決的問題,充分利用地圖導航技術、語音輸入技術、室內實時定位技術、室內實時導航技術、車庫出入口自動管理技術等多項信息或導航技術,依托團隊自主研發與申請的7項技術(目前正在申請4項,3項正在研發中),進一步改進技術、完善管理系統、升級APP,使之形成一套較爲完整的系統硬件和軟件支撐體系。
    預期成果:①提高車庫室內定位和導航技術的精確度,由當前的10米提高至5米;②研發基于目的地距離計算的計費系統;③糅合已有和正在研發的相關技術,完善管理系統;④APP軟件全面升級。
創新性、先進性、實用性:①技術創新,4項申請已受理的專利技術、3項正在研發准備申請專利的技術;②功能創新,停車智能化、自動化、便捷化;③實用性強,地圖采集簡化、動態實時更新,能實現用戶交互。
技術應用及市場前景分析:4億輛汽車保有量與7800萬個停車位的矛盾,意味著停車難,意味著市場的巨大需求:①車主需要實時尋找合適的空車位信息;②管理部門需要信息服務平台管理停車位,降低擁堵程度;③停車場運營方需要平台及時發布車位信息,降低車位空置率。因此,我們項目面向的是一個技術壁壘較高的藍海市場,我們有技術,市場有需求。
24、校園內互助學習平台的搭建、運營及推廣
校園內互助式學習平台是一個立足于中國科學技術大學校園內新型學習模式實踐平台。本項目借鑒最新的共享經濟理論,利用互聯網技術和移動通訊技術,力圖打破目前大學校園內知識單向傳遞的局面,創建基于學生群體的新型知識共享體系,打造一種人人爲師的學習模式,提升學習者的學習效率,同時,教學相長,也可以促進教授者自身的成長。與此同時,本項目對活躍校園文化,改善校園學習生態也將發揮重要作用。
由于在新型學習模式方面的的重要探索意義,本項目前期在研究生院和校團委的大力支持,已經開發完成 “我想學”網站初級版(xue.ustc.edu.cn)。希望在此項目資助下,完善網站的設計,完成移動端開發,啓動並運行開展網站的推廣工作,同時,研究正式運行時需要克服的技術問題和管理問題,爲正式運營提供理論保障。
25、全光纖測風激光雷達
精確的風場觀測對于提高航空航天的安全性、提高風力發電的效率、檢測大氣汙染物、提高長期天氣預報的准確性等方面具有重要的意義。在航空領域,大氣湍流、風切變、微下擊暴流、飛機尾流是導致飛行事故的重要因素,高時間分辨率和高空間分辨率的風場探測可爲飛行安全提供保障。
    目前,多普勒測風激光雷達被公認爲是大氣風場遙感的最有效方法,也是世界氣象組織列出的最具技術挑戰性的激光雷達之一。在激光雷達的實際應用中,有兩個問題必須解決:首先,在人員密集場所,如機場、氣象站,必須保障人眼絕對安全;其次,在機載平台,激光雷達的總體功耗、體積、重量受限,且機載平台工作環境惡劣(強振動、溫差大、氣壓不穩定)。
爲了解決以上問題,本項目提出了1.5微米全光纖測風激光雷達解決方案。該激光雷達基于高量子效率、低噪聲的上轉換單光子探測技術、全光纖Fabry-Perot 幹涉儀鑒頻技術、高效濾波技術、時分複用技術和二維掃描技術,其具有(1)工作波長爲1.5微米,人眼安全系數最高;(2)高探測效率、低噪聲;(3)緊湊小巧,防振等優點,尤其適合在人員密集場所(如機場)和機載平台運行。該激光雷達可用于航天、風力發電、國家氣象、環保、災害防禦以及國防軍事等領域。
26、 量子保密通信與光接入網GPON的融合
量子保密通信的無條件安全性使其成爲實現信息安全不可替代的解決方案。發展至今,量子保密通信的各項技術趨于成熟,並將逐步走向實用化。但是,由于實際的光纖鏈路資源有限,租賃和鋪設新的光纖成本很高,我們將研究量子密鑰分發(Quantum Key Distribution,QKD)與經典無源光通信網絡(Passive Optical Network,PON)的波分複用技術。經典光通信中的光強比量子光脈沖的幅度高約7個數量級,所以要實現兩種通信的融合,並且保證經典強光不會對量子信號光産生幹擾,就需要細致設計濾波方案以及達到足夠高的隔離度。同時,強光脈沖還會在光纖中産生拉曼散射,對量子通信造成幹擾。我們將通過減小量子信號光的波長帶寬,降低拉曼噪聲對QKD的影響。
通過濾波和細致的波分複用方案,預期可以實現QKD與GPON的波分複用。同時,通過采用新的方法以降低波分複用過程對QKD信道的損耗,從而提高QKD的性能。該成果將成爲國際上首個不用對光纖鏈路進行改造、實際可行的QKD與PON波分複用原型。該原型只需要采用少數波分複用器件,成本低廉,操作簡便,爲QKD的廣泛應用鋪平道路,尤其對于如今普遍采用的光纖到戶情景,研究成果將使得量子保密通信到達每個用戶,市場前景十分廣闊。
27、 城市管家
隨著城市化進程的加快,發生在城市裏的不文明行爲也越來越嚴重:隨處可見的違章停車,屢禁不止的占道擺攤,還有被隨意傾倒在街角的垃圾。城市面積與人口不斷增加,有限的監管人員難以顧及如此龐大的城市,並且響應速度慢;爲了更好地治理城市,政府進行了大量的基礎設施建設,而“建設容易,維護難”;文明城市建設一直是政府單一主導的,雖有市民熱線、政務公開網站等旨在提高市民參與度的信息系統,卻難以真正讓城市居民便捷地參與其中。本項目通過互聯網的技術手段,建立一個以市民爲主體,群衆廣泛參與的信息平台,幫助解決上述的城市管理問題。“城市管家”項目由三部分組成:手機APP、,雲平台、管理服務中心。
手機APP供普通用戶使用,用戶一旦發現亂擺賣、井蓋脫落、噪音擾民等城市管理問題,都可以用這個APP隨手拍照,將情況反饋到“城市管家”。同時,用戶可以就熱點事件、重大城市不文明問題進行討論,形成輿論效應。雲平台是“城市管家”的存儲、分析核心,市民上傳的事件都存儲在雲平台。通過手機APP,“城市管家”能夠收集到大量不同地點、不同時間發生的事件。在大數據的語境下,“城市管家”致力于數據挖掘、可視化技術研究,充分發揮數據的價值。
管理服務中心則提供系統級的管理功能以及數據可視化功能。管理服務中心以web的形式呈現,雲平台所産出的大數據分析結果,將通過服務中心進行可視化展示。
28、 可穿戴柔性光電器件的微納制造
當今,人類社會逐漸進入物聯網時代,物聯網時代要求光電器件等電子元件可用于非平面上(如人、衣服等)。然而,傳統光電器件(如太陽能電池和發光二極管等)必須加工成堅硬的板塊狀物件,限制了其未來的應用。相比之下,柔性器件重量輕且可折疊、卷曲、粘貼在非平面上(如汽車玻璃、屋頂、衣服等)。目前,,由于有機分子獨特的韌性,有機光電器件已經較早地應用于柔性器件的設計與加工中。但是,其光電轉換效率等性能遠低于無機光電材料。可見,克服無機半導體晶片極脆易碎的缺點,是開發高性能柔性無機光電器件的關鍵問題。
本項目將從微納米制造的角度,通過結合“自下而上”和“自上而下”兩方面的納米科技方法,在材料的設計合成與微納加工、光電轉換機制與器件設計集成等層次上,對無機半導體的微納化和薄膜化、柔性化開展系統而深入的研究工作,最終研發出可用于可穿戴及物聯網的柔性無機光電器件。
29、新型功能仿生僞裝材料的研制
追求仿生僞裝材料與環境植被背景全波段融合是僞裝裝備的最高目標,但現有僞裝材料難以實現植被紅外熱特征和全太陽光譜(250~2500nm)反射特性的模擬。考慮到蒸騰作用對植被紅外熱特征的重要影響及水分對其太陽光譜反射特性的重要作用,我們擬采用吸濕性高分子研制新型功能仿生僞裝材料實現植被紅外熱特征仿真的同時,實現植被全太陽光譜反射特性的模擬。基于對僞裝材料組份配比的優化使其輻射溫度與植被輻射溫度的溫差在2℃以內,其光譜反射率與植被光譜反射率的相似度達0.9以上。目前市場中僞裝材料的顔色能與植被顔色匹配,但在近紅外區域其反射率與植被反射率並不匹配。另一方面常規紅外僞裝材料采用紅外發射率控制技術,不能保證其輻射溫度與環境背景的輻射溫度全天時融合。而我們研制的僞裝材料能同時模擬植被的熱特征和全太陽光譜反射特性,其具創新性和先進性。該僞裝材料具柔韌性,這使其可以制備成不同形式的僞裝材料滿足軍事僞裝的需求,且其制備工藝簡單,後期有望實現批量化生産,所以其具實用性。目前市場中的僞裝材料的僞裝效果並不理想,而該僞裝材料可增強軍事裝備的僞裝隱身性能,所以我們的僞裝材料有望成爲軍事僞裝材料領域的新興力量,其具有良好的市場前景。
30、 高粘度浮油收集技術及設備的研發
石油和危險有機化學品的泄漏不僅給環境帶來巨大的破壞,還造成大量能源燃料的浪費。多孔疏水親油材料所表現出優異的油水分離性能,在處理水面浮油領域廣受關注。但這種材料具有吸油容量有限、浮油回收複雜等缺陷。最近,本研究組在這類材料的基礎上,發明了一種基于界面自控原理的新型浮油收集設備,實現多孔疏水親油材料對浮油連續並高效的收集, 解決了上述難題。然而,該設備只適用于粘度低于100 mPa s的浮油,無法對高粘度石油的快速收集。
爲此,本項目旨在進一步優化界面浸潤性質和設備結構,實現設備對高粘度浮油的快速高效收集。爲了解決高粘度浮油在多孔材料中擴散率低下問題, 本項目一方面制備超疏油超親水薄膜,讓低粘度的水透過該薄膜,避免浮油在孔中擴散,最終提高浮油收集速度。另一方面,我們將設計新型多孔疏水疏油材料,接枝含氟潤滑劑,降低浮油在孔中的擴散阻力,進而,提高設備對高粘度浮油的收集速度。預期,我們改進後的吸油材料,可快速收集粘度高于5000 mPa s的重質原油,吸油速度提高15倍以上,油水分離效率高于99%。基于本材料的設備成本低,可在複雜海況下使用等優勢,可用于水上石油和有機化學品泄漏的清理回收,以及石化企業有關水面浮油的回收,提高企業經濟效益。
31、 白天太陽集熱與夜間輻射制冷綜合利用系統的研究
本項目針對目前傳統的平板太陽能集熱器在夜間無法工作,而平板型輻射制冷裝置在白天無法工作的局限性,基于二者在工作時間段的互補性和結構上的高度相似性,創造性的提出在同一套裝置上將太陽能集熱與輻射制冷有機結合起來的思想。本項目擬采用理論與實驗相結合的研究方法,制備太陽能集熱-輻射制冷複合表面和風屏材料,建立太陽能集熱-輻射制冷複合系統的綜合數學模型,搭建實現太陽能集熱-輻射制冷複合系統實驗平台並進行實驗測試。本項目擬研發的平板型太陽能集熱-輻射制冷複合裝置將克服晝夜更叠對太陽能集熱和輻射制冷的限制,充分利用全天各時間段進行工作以提高裝置的利用率,降低初始投資成本,縮短投資回收期,具有非常強的先進性和實用性,以及良好的市場應用和轉移轉化前景。該複合裝置在結構上與市場上的平板型太陽能集熱器具有高度的相似性,同時擁有後者所不具備的夜間輻射制冷功能,該裝置的應用將是對平板型太陽能集熱器市場的有力補充,對降低建築物采暖與空調能耗、減少溫室氣體排放、保護生態環境做出貢獻,對國家提出的建立“資源節約型”和“環境友好型”的兩型社會具有積極的推動作用。

四、先進制造
32、中子輻射劑量測量關鍵軟件研發
     中子輻射劑量探測在中子治癌、核電站安全檢測系統、環境檢測系統、輻射生物學等衆多領域都有著極其重要的意義。中子劑量測量的精度是探測的核心問題,關鍵技術是中子能譜獲取,即從探測器有限的數據信息中反演出中子能譜信息。國內由于缺乏關鍵算法的知識産權,使得國內中子能譜反演軟件長期依賴于國外,從而造成我國的中子劑量測量高端設備因軟件知識産權原因無法在市場上與國外産品展開競爭。本項目針對目前中子輻射劑量測量中關鍵技術難點-反演軟件展開研究,總體目標是研發出具有自主知識産權、用戶界面友好、經過實驗驗證的中子能譜解譜軟件,爲現有的國內中子劑量高端測量系統提供關鍵算法軟件,使得國産設備具有完整的軟硬件知識産權參與市場競爭。
33、一種可穿戴式熱電發電微系統的設計、制造及性能分析
隨著能源危機和環境問題的出現,新型能源和綠色能源越來越受到關注,但是擁有巨大數且不受天氣或地理影響的一種潛在能源-“人體體熱”常常被人們忽略。近年來,可穿戴智能設備和微電子器件的興起,以及新型高效率熱電材料的發現,使得收集並利用人體體熱發電成爲研究熱點。本項目基于這一研究開發趨勢,致力于解決自行車行駛安全以及頭盔的熱舒適性等問題,提出一種可穿戴式熱電發電微系統-人體溫差自發電指示頭盔。
本項目通過模擬和實驗相結合的方法,利用人在運動過程中與外界環境形成的溫差作用,由半導體材料將熱能産生電能,驅動頭盔安全轉向指示燈工作。同時,分別針對不同季節、不同運行條件發電性能進行研究,提出一種優化設計方案,完成可穿戴式熱電發電器件的設計、制造及性能測試,爲自行車行駛安全提供一種可靠的保障。
本項目將人體熱電發電技術與自行車的綠色安全騎行結合起來,創新地將熱電技術運用于自行車的主動式安全警示系統,提出了人體熱電發電微系統與頭盔相結合的新型設計理念。同時,利用局部熱量發電解決了現有頭盔在長時間運動情況下的熱舒適性問題。此類産品在目前的市場上沒有相關産品,可有效提高騎行人員的人身安全,具有很大的市場應用前景。
34、智能安保巡邏機器人系統
隨著科技的進步及電子、信息、計算機和控制技術的發展,數字化智能小區越來越多地出現在我們的身邊,而小區的安全巡邏在物業管理方面占有非常重要的地位。傳統的小區巡邏方式是采用保安定點定時巡邏,不僅增加了安保人員的工作量,而且隨之增加了小區的物業管理費用,頻發的盜竊現象更是讓廣大居民不滿。針對這種現象,我們提出采用智能安保機器人進行定點定時巡邏或不間斷流動巡邏,這不僅減少了安保人員的工作量,降低管理成本,而且在酷夏或者嚴冬等條件相對惡劣的情況下大大降低安保人員的勞動強度。
目前國內外已經研制出不少巡邏機器人,但都由于其成本高昂和適應性較低而難以實際應用于社區和園區等複雜環境。我們提出通過結合多個成本較低的傳感器,利用多傳感信息融合的技術達到良好的定位導航效果,有效地降低巡邏機器人的成本,同時又能夠實現較高的多傳感環境適應性,實現安全可靠的巡邏。智能安保巡邏機器人是對傳統安保行業的一次巨大的變革,同時由于其具有極強的可塑性,又可應用于如餐廳服務、助殘等各種場所,預計將會創造數十億美元的市場。
35、菲涅爾式高倍聚光發電供熱聯産系統的研究
我國《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中要求可再生能源要低成本規模化開發利用,聚光光伏技術則是光伏利用領域中具有前瞻性和挑戰性的應用方式之一。但是,目前在聚光光伏的發展中並沒有將自身的優勢轉化爲市場份額,主要原因之一就是缺乏高倍聚光系統換熱冷卻裝置的核心技術。從投資角度看,目前聚光光伏缺乏統一的判定標准來評估投資的安全性和可靠性,其根本原因就是缺乏對聚光光伏系統的科學預測和評估。
本項目立足于所在團隊已有研究成果,旨在進一步探究系統的基本原理,並建立完善的系統評價和性能預測體系。同時優化系統的組件設計,提出和試制高性能的聚光發電供熱聯産系統組件。針對提出的組件搭建實驗平台並進行相應的測試和優化,編制相應的操作指南。
該項目所提出的菲涅爾式高倍聚光發電供熱綜合利用系統爲項目申請人所在團隊首次提出,在國內尚屬首例。該系統整合了已有的高倍聚光光伏技術(CPV)和PV/T技術,同時獨立提出適合該系統的高效換熱器,在工程上解決了傳統CPV系統功能單一、成本偏高的問題。同時本項目旨在針對所提出的系統建立完整的熱電性能評價分析和預測模型,該模型本身對于聚光光伏電站的投資和優化發展都有著良好的借鑒價值。
36、鋼基多金屬無縫管高效低損爆炸複合技術研究
金屬管材是目前國民經濟建設中具有廣泛應用的材料,但單一材料管材難以滿足多種需求,如普通碳鋼管防腐性差,純銅導熱管成本過高,可飲用自來水管由于成本問題難以使用純銅或不鏽鋼材料。複合管兼具多種材料特性,能夠解決這些問題,具有廣闊的市場前景。複合管的傳統爆炸複合方法是直接利用炸藥在管內起爆、同時在管外添加強約束,這種方法僅能生産小尺寸、小長度的複合管材,且存在燒蝕問題,影響管體質量。申請人首次提出多層金屬管一次性爆炸複合方法,並成功實現鋁-鋼雙層管、鋁-鋼-鋁多層管的爆炸複合,證實了該思路的可行性。    
本項目針對市場需求,重點研究了以鋼管爲基管的鋁、銅、钛等多金屬管的複合技術。項目采用實驗研究、理論分析和數值計算相結合的研究手段,對多金屬複合管技術所用的爆炸索、傳壓介質、複合參數、複合機理等開展詳細研究工作,以期通過該項目建立爆炸複合管技術較完備的理論體系,建立鋼基複合管完備的技術體系,爲技術産業化奠定基礎,也爲傳統爆炸複合技術和理論提供新的內容。
37、基于空間光調制器的高精度低成本微納米三維打印系統
基于飛秒脈沖激光誘發多光子吸收的微納米三維打印系統具有許多不可比擬的獨特優勢,如具有真三維、高分辨、熱影響小和加工材料廣泛等優點,可以用來打印任意結構的三維微納米器件,在生物、光學、超材料等學科領域具有很好的應用前景。由于加工靈活性較高,飛秒激光加工還沒有像EBL,FIB等加工方法形成廣泛的商用加工系統,嚴重的制約了其産業化發展。目前通常的飛秒激光加工平台采用的核心移動控制部件分爲兩種:高精密位移平台或高精度轉鏡,爲了保證加工過程中的亞微米級精度,這兩種部件的價格都在十萬元量級甚至更高。
針對傳統微納米加工平台的高成本問題,我們提出一種以低價空間光調制器爲核心的低成本飛秒激光三維打印平台,並且針對空間光調制器在焦點位置控制上的固有缺陷進行改進,可以實現掃描加工三維結構和無掩膜光刻加工二維結構。如果投放市場,我們預期它的低成本優勢會對市場上現有的國際公司研發的産品形成沖擊,以打破技術壁壘,使得更多的研究組可以用上廉價優秀的微納米三維打印平台。
38、一種用于固體推進式滅火裝置內的新型推進劑的制備與性能研究
尋找新型哈龍替代滅火劑是現代滅火技術的重要課題,固體推進式滅火技術(SPGG)作爲一種新型哈龍替代滅火技術,憑借體積小,常壓保存,快速釋放滅火劑,在飛機滅火領域顯現出很好的應用前景。但作爲SPGG驅動源的推進劑存在燃溫高、燃速不穩定等缺點,抑制滅火效果,成爲了嚴重制約SPGG發展的兩大障礙。
本研究將采用新研制的高氮化合物,通過正交實驗法研究推進劑配比組分、粒徑等因素對推進劑燃溫、燃速、燃速壓力指數、活化能等熱化學參數的影響。本研究預期得到一套優化的新型推進劑,將大幅降低燃溫,且不會導致燃速降低、燃燒不穩定等負面效應。與傳統配方相比更適合SPGG滅火裝置的應用,提高滅火效果。
本研究所得新型推進劑配方將增強SPGG滅火裝置的滅火效果,擴大該技術的應用前景,填補SPGG在國內市場滅火技術領域的應用空白,縮短與發達國家之間的差距。本研究將形成一套成熟的工藝制備體系,若加以推廣,可在推進式滅火、汽車安全氣囊、裝甲車輛滅火等領域取得廣泛的應用。
39、基于飛秒激光微納米技術的金屬表面蝴蝶結構色研究
      蝴蝶翅膀表面多層的周期性結構使其對入射光有衍射、幹涉等多種調制作用,使得蝴蝶翅膀産生新奇的結構色。但目前人工制備這些複雜結構並實現所需的光學特性仍是非常大的挑戰。飛秒激光加工技術可以實現金屬表面無塗敷的結構色,在金屬表面加工出亞毫米、微米及納米級結構來實現可控的光學性質。縱觀國內外在金屬表面産生結構色的研究現狀,可以看出尚有一些重要的科學技術問題有待深入研究,例如各種金屬表面結構色(如從紅到紫)産生困難以及與飛秒激光的加工參數之間的定量關系還不明確等。本項目擬進一步研究飛秒激光對金屬表面的作用機理,針對多種金屬材料産生結構色的加工工藝做出系統探索。   
    項目研究基本思路是利用飛秒激光加工技術在鋁、不鏽鋼、鎳等金屬表面掃描加工明顯結構色的微納結構,分析加工參數如激光脈沖能量、掃描速率、掃描間隔、激光波長以及加工環境如空氣、真空、溶液與金屬表面微納米結構形成的對應關系,建立金屬表面微納米結構與表面彩色之間的關聯。項目預期對結構色實現覆蓋整個可見光波長範圍的單一色、彩虹色的可控加工。本項目的飛秒激光加工方法具有快捷、大面積加工和一步成形等優點,在防僞、密碼識別、信息存儲和工藝品藝術設計等領域具有廣泛的應用前景。
40、基于圓結構光的內表面三維面形檢測器
深孔類零件在工業領域有著廣泛應用,其內表面的加工精度和缺陷情況對管道的工作狀況有直接影響,因此內表面形貌檢測技術對此類零件的産品檢測和故障監測有重要作用。深孔內表面的小直徑、封閉性使得檢測器必須非常緊湊;同時其較大的長度又對檢測方式的數據采集效率提出了非常高的要求。基于圓結構光的內表面檢測器很好地符合了這些要求,因而非常適用于精密微細管道的內表面檢測。這種檢測器將圓結構光投射裝置(椎透鏡和激光器)與CCD相機串聯布置,通過結構光和相機成像光線的交會計算獲取內表面點的三維坐標。目前國內外學者設計研究的圓結構光內表面檢測器尚存在諸多不足,如標定方法複雜,所用數學模型引入系統誤差以及依賴大量程的精密位移平台等,這些缺點的克服需要對測量領域的諸多科學問題進行研究。因此,本項目從實際應用層面和理論層面而言都有較大的研究意義。

五、新材料
41、高效一維銅基貴金屬合金電催化劑的設計及規模化制備
發展傳統化石能源替代技術的需求日益緊迫,燃料電池因許多優異的特性而成爲了其中最可行的替代選項。但是,貴金屬—燃料電池中最好的催化劑因爲昂貴的成本和低效的性能而成爲了制約燃料電池商業化的最大障礙。雖然國際同類頂尖工作中已經報道了許多高效的貴金屬催化劑,但是其中罕有可規模化制備的催化劑。因此,本項目旨在以規模化制備高效一維貴金屬合金電催化劑爲目標,采用直徑均一的高質量銅納米線爲模板,發展一種通用的部分犧牲模板技術,通過調節前驅物種類與比例制備具有不同組分和界面結構的合金催化劑,以達到在不影響催化性能的情況下提高貴金屬利用率從而降低成本的目的。前期進行的實驗證明這種思路是可行的。同時,我們期望能以我們發展的克級合成銅納米線的方法爲基礎進一步探索反應條件,在優化催化劑的同時提升制備規模,爲後續的催化劑商業應用創造條件。目前燃料電池的市場需求日趨明朗,市場空間日益增大,包括我國在內的許多國家都出台了支持政策來推動燃料電池行業的發展,近期也有多款燃料電池車開始售賣。可以預期隨著基礎研究的推動,燃料電池技術有望逐步取代傳統化石能源,成爲下一代的通用清潔能源。
42、一種多功能有序氣凝膠材料的設計制備、轉化與應用研究
當前,將多種單一性能的材料加以集成制備多功能複合材料並研究其潛在應用在材料科學、化學、物理等領域占有著越來越重要的地位,其中多功能複合氣凝膠材料制備與應用一直是研究熱點。本項目研究目的在于,將無機礦物硅酸鈣納米線與天然海藻提取的海藻酸鈉高聚物共混並通過取向冷凍幹燥技術或超臨界幹燥技術,獲得宏觀三維、柔性、結構有序、高比表面積、多活性位點的二元氣凝膠組裝體,並對其潛在應用進行探索研究。由于該材料表面特殊的微納結構以及豐富的羟基、羧基活性基團,可以實現對金屬離子的吸附、絡合等,在一定程度上解決或緩解重金屬離子或腐殖酸等水汙染問題;而且,進一步利用上述吸附金屬離子的氣凝膠再結合其他技術(水熱、燒結等)又可以探索將其二次利用轉化爲具有其他功能性(磁性等)的多功能氣凝膠材料,並進一步研究其潛在應用可行性。這種氣凝膠材料的前後連續使用,體現了材料多級化高效利用的特點,這也是材料發展的趨勢。
該材料不僅有望在水汙染處理方面具有重要應用,而且其後期再次利用轉化成的新型多功能氣凝膠在智能驅動、能源轉化、生物醫藥等方面同樣有著廣泛的應用前景。由于兩種原材料無毒無害、價格低廉,加上制備工藝純熟,目標材料性能優越,有望進行推廣應用,服務于社會。
43、一種新型高強、高粘、高導固態電解質的研發
電致變色窗是指能夠在電場的作用下調節進入室內光線、熱輻射等一種新型節能智能窗,通常爲三明治結構,包括工作電極,對電極,電解質。其中,電解質起離子傳輸,參與電極氧化還原反應的作用,決定了器件響應速度,光學性質,循環壽命等電致變色性能。目前大多數電解質研究還主要基于小尺寸器件液體電解質體系,該體系下的大尺寸器件,存在易泄露,封裝工藝困難等問題,不適合規模化生産。針對以上問題,我們擬定采用聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙二醇/丙烯酸羟乙酯與高氯酸锂/碳酸丙二醇酯體系,合成開發一種新型有機固體電解質,通過紫外光固化最終得到一種具有高導,高強,高粘固態電解質;並將其應用在電致變色器件中取代液體電解液,同時優化器件組裝工藝,組裝成全固態節能變色窗,並對其性能進行表征與評價。新型固態電解質能夠提高變色窗的安全性,簡化生産工藝,可促進大範圍應用于建築用玻璃(如玻璃牆)。大規模的建築需求使其具有較高的經濟效益;本身可實現節能減排,降低能耗,又使其具有一定的環保意義。
44、Bi 基低溫固體氧化物電池低成本制備技術
限制傳統 SOFC 商業化的一個主要因素是其較高的工作溫度。考慮低溫下( ≤600°C)極化損失的增加,發展新型低溫高性能關鍵材料,如高電導率電解質和高活性電極材料勢在必行。等價離子摻雜 Bi2O3 體系是目前發現的在低溫下氧離子電導最高的電解質材料,但在還原性氣氛下,Bi 基電解質極易分解成金屬Bi,從而不能在 SOFC條件下工作。    本課題考慮該材料特點,低成本制備 Bi 基電解質薄膜及抗還原氣體阻隔層,從而保證 Bi 基材料工作,並獲得低溫段高電池性能。針對 600°C 以下工作的陰極材料品種較少且性能不佳的狀況,基于實驗室多年的研究積累,在某些鈣钛礦及衍生結構材料中通過摻雜、元素替代等手段探索開發新的熱匹配性好、催化活性高及低溫電導大的陰極材料,以滿足高性能低溫 SOFC 的要求。 成熟的低溫SOFC 技術可更快促進産業化,特別是燃料電池汽車領域將會迎來技術性革新,極大地降低 SOFC 電堆發電體系的啓動及運行成本,具有更加廣闊的市場應用前景。
45、水系鈉離子電池電極材料及其電化學性能
水系鈉離子電池安全性高,鈉儲量豐富,原材料價格便宜,非常適用于大型基站和電網儲能。然而,現有的鈉離子正極材料如Na0.44MnO2,容量低僅有40 mAh g-1,負極材料磷酸钛鈉導電性差,導致其容量衰減嚴重;此外由于水的電壓窗口低使得電池的輸出電壓低。針對此問題,我們在前期工作中提出NaMnO2 作爲正極材料具有60 mAh g-1 的容量,和碳包覆磷酸钛鈉負極材料組成全電池在5 C 的放電倍率下,循環500次容量保留75%。該工作發表在一區雜志《材料化學雜志A》上(Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(4) 1400)。此外,通過溶膠凝膠法制備石墨烯包覆磷酸钛鈉負極材料具有長循環穩定性,發表在一區電化學權威雜志上(Journal of The Electrochemical Society, 2014, 161, A1181-A1187.)。另外通過向水電解液中加入乙二醇等有機溶劑提高了全電池的輸出電壓,該工作申請了國家發明專利(專利申請號:201410625085.2)。在此基礎上,我們擬通過調節錳基氧化物中鈉離子的含量和結晶水的含量以提高正極材料容量;通過摻雜或原位包覆碳的方法制備高導電性、長循環壽命的磷酸钛鈉負極材料。同時通過向電解液中添加乙二醇、乙醇、酯等有機溶劑形成混合電解液體系,進一步提高全電池輸出電壓以提高能量密度。本項目的開展可以提高水系鈉離子電池的能量密度,並有望在太陽能路燈領域率先實現應用。
46、從汙水中回收氮磷制備磷酸铵鎂納米肥料
磷酸铵鎂,也稱鳥糞石(MgNH4PO4·6H2O),是一種理想的氮磷緩釋肥料。鳥糞石結晶回收工藝是通過鳥糞石沉澱實現同時去除汙水中的氮和磷,並將産物鳥糞石回收用作肥料。該工藝既能減少汙水中氮磷排放帶來的富營養化,又能實現氮磷的回收利用,緩解磷礦石危機。目前國內外研究大多是爲了降低工藝成本和提高産量,很少關注回收産物的品質,得到的鳥糞石尺寸粗大,只能用作普通肥料,肥效差,經濟效益有限。因此,已有的鳥糞石結晶工藝運行成本高,收益小,成爲工藝推廣的主要障礙。與傳統肥料相比,納米肥料因其納米結構效應而更易被作物根系吸收,肥效顯著提高。因此,探索合成納米級鳥糞石將有助于提升回收鳥糞石的經濟附加值。目前,國內外尚無合成鳥糞石納米肥料的報道。本項目探索一種鳥糞石納米線的制備工藝,通過調節pH和鹽度等結晶過程參數,實現將汙水中的氮磷回收爲高純度鳥糞石納米線,從而用作納米肥料。我國作爲農業大國,化肥施用量大,但普通化肥養分淋溶損失大,導致肥料利用率低,推廣納米肥料將有助于解決這一問題。但目前的納米肥料生産工藝複雜,成本高,未能體現出其市場優勢。本項目采用的鳥糞石納米肥料生産工藝簡單,成本低,具有顯著優勢,有望打開國內化肥市場。
47、高性能氣凝膠複合隔熱材料制備新技術研究
氣凝膠是具有極高的比表面積、極低的密度和熱導率的一種輕質納米多孔材料,其三維納米多孔結構可有效地阻擋熱量傳遞,在隔熱保溫領域有著極大的應用潛力。常見氣凝膠是以有機硅源作爲前驅體,利用超臨界幹燥技術制備,而有機硅源成本普遍遠高于無機硅源;超臨界幹燥技術雖工藝較簡便,但能耗高、危險大,且不利于形成連續的生産線;氣凝膠複合隔熱材料一般是利用針刺技術將事先制備好的氣凝膠粉體滲入玻璃纖維等基體中,針刺成型氣凝膠隔熱氈,該工藝制備的氣凝膠氈墊存在“掉粉”嚴重和熱導率偏高的問題。因此,開發低成本、高性能氣凝膠複合隔熱材料制備工藝將成爲氣凝膠作爲高效隔熱材料應用的首要問題。
本研究采用廉價的無機硅源作爲前驅體,在常壓下制備二氧化硅氣凝膠,並進一步地將纖維作爲增強相,通過溶膠-凝膠法引入氣凝膠從而開發高性能氣凝膠隔熱複合材料,克服當前市場上氣凝膠隔熱氈存在的問題。由于采用廉價硅源,制備成本上將遠低于當前市售氣凝膠,構成成本優勢;改進的氣凝膠複合材料制備工藝不僅克服“掉粉”嚴重,而且隔熱性能高于當前的同類産品,構成性能優勢;本研究所開發的材料還具有超疏水、不燃燒等優良特性,將成爲未來保溫隔熱領域的優勢産品。
48、過渡金屬基納米材料的可控合成及其在油品脫硫中的應用
汽油中的硫燃燒轉化爲SOx, 排放到大氣中會引起酸雨, 造成嚴重的環境汙染. 隨著環保法規的日益嚴格, 世界範圍內對車用燃料的質量要求更加苛刻, 要減少大氣汙染, 降低汽油中的硫含量是非常關鍵的. 同時, 噻吩類物質中硫的含量占總硫含量的60%以上, 因此, 噻吩脫硫是油品脫硫一個重要的研究分支. 本項目旨在構築鐵、钴和鎳基納米催化劑並將其應用于氧化噻吩脫硫, 同時可以方便的將其從石油及其制品中分離出去, 從而達到深度脫硫的目的. 本項目獨特之處是基于非共價相互作用, 以水爲溶劑,利用超分子構築及解構可控合成過渡金屬基納米材料, 其後通過熱處理移除超分子主體. 我們預期研制出鐵、钴和鎳基高效催化劑, 反應時間在1 h之內, 用量少于0.3 g/L, 催化效率達到90%以上. 本項目材料制備過程綠色環保, 同時催化劑成本低, 工業應用前景廣闊. 我們相信該項研究將爲合成新一代形貌可控的過渡金屬基納米催化劑提供新的思路, 並可爲能源、催化、環保和綠色化學等領域提供重要的啓示。
49、過渡金屬磷砷化合物的可控合成及電化學性能研究
當前社會所面臨的能源環境問題愈發重要,過渡金屬磷砷化合物半導體納米材料,由于其優異的光學、電學及催化性質等,而受到研究者的廣泛關注。本研究的工作將致力于發展一種簡便易行而且可控的材料制備方法來合成過渡金屬磷砷化合物,並深度探究該種類材料在锂離子電池負極材料、光電器件及光、電催化等方面的潛在應用價值。本項目擬利用三苯基膦(PPh3),三辛基膦(TOP)三苯基胂(AsPh3)等化合物提供磷源和砷源,探索出一種可控的合成過渡金屬磷砷化合物納米結構的新化學方法和體系。根據熱力學計算(反應熱焓和自由能變化等)可知,所設計的實驗方案切實可行,並可以通過控制反應條件制備出多種類型的金屬磷砷化合物,如III–V族半導體,鎳钴等3d過渡金屬磷、砷化合物,碳包覆的納米材料。同時還可以通過調控前驅源的種類,讓二元金屬磷砷化合物向著三元、多元方向發展,通過結合不同元素的作用,發揮協同作用,可以大大的提升該類化合物的應用前景,這在以前的工作中很少被研究。而相比于傳統的高溫固相反應,本研究方案可以在比較溫和的條件下便利的合成高結晶高質量的金屬磷砷化合物納米材料,有效地拓展了金屬磷砷化合物納米材料的制備途徑。
50、基于過渡金屬硫屬化合物超薄二維結構的
便攜式柔性光探測器件設計
隨著國民經濟和國家科技的快速發展,尤其是便攜式電子産品的普及,傳統光探測産業的發展無法滿足社會需求,迫切的需要發展新型高效光探測材料及其光探測性能優化,便攜式柔性光探測器件的研發尤爲重要。二維超薄結構是構築新一代便攜式柔性納米器件的關鍵材料。本項目擬以具有獨特光電性能的過渡金屬硫屬化合物二維超薄結構爲研究對象,設計基于材料結構特點的普適性合成方法,柔性光探測器的組裝及其光探測性能的優化。基于現代物理表征手段,探索超薄晶體精細結構對其光探測性能的影響機制;通過電化學和光譜學技術,研究材料在光電激勵下的電荷轉移過程,進而對二維超薄結構的光探測性能的優化。通過對所獲得二維超薄結構進行可控宏觀二維組裝和轉移,實現具有較快響應速度、較高靈敏度和高開關比基于二維超薄結構薄膜的光探測性能器件的構築。預期成果將爲二維超薄結構新領域的發展提供理論和方法指導,爲制備高質量便攜式柔性光探測元器件提供關鍵材料。此外,過渡金屬硫屬二維超薄結構光探測性能研究將爲光探測産業的發展提供一個全新的方向,材料本身的來源廣泛、價格低廉和環境友好等特性,可成爲替代傳統光探測材料,制備高效、便攜、柔性光探測器件的理想選擇。
51、環己烷氧化反應高效金屬納米催化劑研究
環己烷氧化反應制備環己酮和環己醇(簡稱KA油)是工業上的一類重要反應。産物KA油是通過氧化生成己二酸和己內酰胺進而制備尼龍-6和尼龍-66的主要中間體,也是重要的有機化工原料和工業溶劑,在塗料、洗滌劑、農藥、醫藥領域均有廣泛應用。基于已有的工作基礎(Nano Lett. 2015, 15, 2875-2880)及相關專利(No. 2014107984035),申請人擬采用一步合成和液相種子介導生長的制備路徑,結合球差矯正的高分辨透射電鏡等分析手段,制備出針對環己烷氧化反應具有高活性和選擇性的金屬納米催化劑。該項目研究方法新穎,在催化劑的制備中,采用液相晶種介導生長方法制備金屬納米異質結構,不僅可以提高納米晶在制備過程中的可控性和均勻度,還有望構築出多種結構新穎且性能優化的金屬納米晶異質結構體系。
預期隨著本項目的完成,申請人將發展出能夠有效調控金屬納米晶表面組分和表界面特征的合成方法,篩選出具有高活性和高選擇性的環己烷氧化催化劑,並發表高質量SCI論文1-2篇,申請專利1-2項。積極尋求與國內環己烷氧化制備環己醇/環己酮的化工企業合作,爭取達成相關研究專利轉讓,以期實現工業化應用。
52 、基于三元Cu-Mo-S光催化劑用于降解工業有機汙染物及器件研究
隨著我國工業化信息化逐漸深入,環境汙染問題日益突出,成爲當前熱點話題。本項目旨在探究工業有機汙染物的降解方法和相關器件的研究,擬通過綠色、環保的水熱合成方法制備出可用于高效降解工業有機汙染物的新型Cu-Mo-S三元化合物,並結合已經商業化生産的TiO2,作爲高效催化劑,利用在廢水處理系統設備中。
本項目首創性使用球狀氧化亞銅爲模板,與硫代钼酸铵反應得到不同形貌的新型Cu-Mo-S三元化合物,此外,由于所需原料具有較低的合成成本,具有大批量生産及應用條件。目前較多的光降解催化劑都需要通過相對複雜、高能耗的方法合成得到,根據本項目已有研究基礎,我們將探索更爲簡便的合成方法以降低在合成過程中的能源損耗,達到真正的綠色、環保、節能。
目前用于工業有機汙染物降解的手段主要有吸附方法、化學催化方法、生物處理法。化學催化方法由于諸多技術難題尚未攻克,因此並未得到有效的推廣。本項目得到的具有低成本、高效率、優異的重複性能特性的産物,將具有十分巨大的市場潛力。
53、用于燃料電池陰極反應催化劑的設計與研究
     質子交換膜燃料電池因具有高能量轉換率、零汙染等優勢被認爲是最有前景的潔淨能源技術之一,但其發展卻受到了一些現有技術缺陷的阻礙,主要技術瓶頸在于缺乏催化電池陰極端氧氣還原反應的高效鉑基催化劑。爲了改善這一現狀,我們在本項目中提出借助次貴金屬納米晶爲支撐材料,發展一套在其表面依次沉積金原子和超薄甚至單層鉑鎳合金殼層的技術,用以構造M-Au-PtNi核殼結構多金屬納米催化劑,進而提高催化劑中鉑原子的利用率及其單位質量活性;通過精確調控催化劑的表面晶面、化學組分等特征,篩選出高效且廉價的新型納米催化劑,使其單位質量活性達到0.66 A/mg,即爲美國能源部2015年既定目標的1.5倍。本項目的成功實施,不僅能在理論和實驗上取得原創性成果,而且能得到擁有自主知識産權的新型納米催化劑,並有望應用于商業用途。