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低成本、高性能的新穎熱電化合物的研究
隨著社會的發展與進步，日益突出的能源供需矛盾不斷將尋找清潔、高效、經濟的新型能源材料推向研究前沿。熱電材料是一類能利用熱電效應，直接將熱能（包括太陽能、地熱、工業余熱等能量）轉換成電能的材料，由于熱電轉換技術便捷、環保等優勢，在車載冰箱、深空探測器電源等領域具有不可替代的地位，受到科學家們的高度重視。而探索發現低成本、高豐度、低毒性的高效熱電材料，是該領域基礎研究的重點，是一項面臨巨大挑戰的研究工作。 吳立明2004年發明了獨特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，課題組利用該方法，發現了一種新的四方相α-CsCu5Se3，并實現宏量合成。該材料擁有前所未見的獨特晶體結構：Cs+由類中國結形狀的Cu8Se8結構單元構筑的三維無限擴展結構，其中鑲嵌Cs+金屬陽離子。α-CsCu5Se3熱穩定性好，表現出典型晶態固體的熱傳輸行為，并遵循Umklapp散射機制，這與具有類液態的熱傳導行為的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶體學及熱傳輸性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一個有效抑制Cu+液體傳輸行為特征的方法。與吳立明老師2016年發現的高性能熱電材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶體單胞體積減小了30％，導致材料具有更強的原子間d軌道重疊作用，從而顯著降低有效質量(m*)，這使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3實現了功率因子200％的增長，達到8.17 μW/cm/K2，是目前報道的堿金屬富銅硫屬化合物中最高值；同時，理論研究表明，由于結構中的Cu–Se軟化學鍵和Cs+ 離子擾動作用，該材料具有很低的熱導率。綜合上述各方面因素，該化合物的本征熱電優值ZT達到1.03（980 K）。進一步通過Sb摻雜優化熱電性能的研究發現：Sb3+的孤對電子能夠增大材料的晶格非諧性，有效增強Umklapp型散射，從而降低聲子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格熱導率進一步降低至0.40 W/m/K，熱電優值ZTmax提升到1.30。該工作系統深入研究了α-CsCu5Se3體系結構和熱電相關性能的關系，為低成本，高豐度，高性能硫屬化合物材料的設計探索研究邁出重要的一步。
北京師范大學
2021-04-10
高性能防腐耐磨非晶粉末與熱噴涂非晶涂層
非晶合金（又稱金屬玻璃）是一種結構/功能一體化新型金屬材料，被譽為繼鋼鐵、塑料之后的第三次材料工業革命性材料。非晶合金因其特殊的原子結構（長程無序）而擁有一系列獨特的性能，如非晶合金是地球上最強和最耐腐蝕的金屬材料；非晶合金具有高耐磨性能以及優異催化降解性能等。非晶合金及其衍生產品（粉末、涂層、催化劑）在海洋工業、石油化工、3D打印、水處理等行業具有非常廣泛的應用前景。利用所團隊研發的非晶合金粉末，可通過堆焊、激光、熱噴涂等技術制備不同高性能非晶涂層，能賦予零部件防腐蝕、耐磨損、抗疲勞、抗沖擊、防腐蝕等優異性能，極大延長使用壽命。
華中科技大學
2021-04-10
一種高性能的球團礦粘結劑的制備方法
簡介：本發明公開了一種高性能的球團礦粘結劑的制備方法，屬于冶金球團粘結劑技術領域。本發明按質量比稱取膨潤土35?42份、活性石灰5?8份、聚乙二醇2?4份和聚酯樹脂2?3份混勻得混合物A；按質量比稱取粉煤灰1?2份、燒結礦篩下料5?9份和氧化鋯1份，與混合物A混勻得混合物B；按質量比稱取淀粉4?7份、食鹽1?3份、聚氨基甲酸酯1?3份和酚醛樹脂2?4份混勻得混合物C；混合物B與混合物C混勻后即得粘結劑。本發明的一種高性能的球團礦粘結劑的制備方法，將鋼鐵企業的廢物資源化利用，且燒殘率低，使球團礦的冶金性能得到改善，入爐礦石的品位提高，且減少了高爐煉鐵冶煉的渣量，燃耗降低，具有良好的經濟效益。
安徽工業大學
2021-04-11
低功耗高性能軟磁復合材料及關鍵制備技術
項目針對軟磁復合材料長期存在的嚴重問題開展了深入研究，提出了在軟磁粉末基體表面原位生成高電阻率軟磁殼層，降低渦流損耗并保持高磁性能的技術思路，發明了多軟磁相核殼結構復合材料，構建了高性能軟磁合金新體系，制備出具有高磁通密度、高直流疊加等不同特性的系列軟磁復合材料。項目達到國際領先水平，獲得了系統的自主知識產權，授權發明專利 43 項，發表論文 50 余篇，推動我國軟磁復合材料產業進入了世界先進行列。
浙江大學
2021-04-11
高性能低成本無鈷金屬陶瓷材料制備技術
傳統的硬質合金工模具材料耐磨性和強韌性難以兼得，而其中的鎢、鈷元素屬于稀有貴重元素。本項目所采用的Ti(C,N)基金屬陶瓷不但具有較高的硬度、耐磨性、紅硬性、優良的化學穩定性和高溫抗氧化性、與金屬間極低的摩擦系數、無磁性、而且還具有較高的強韌性，不含稀有貴重元素，其制造成本僅為硬質合金的35～40%，已在市場上得到較廣泛的應用。該成果發明了系列無鈷金屬陶瓷強韌化、無磁化制備技術，開發了系列高性能低成本無鈷金屬陶瓷材料，是硬質合金理想的升級替代材料，也具有陶瓷材料、聚晶立方氮化硼等超硬材料難以相比的強韌性。
技術特征
該材料主要性能指標可達：硬度≥92.2HRA，抗彎強度≥3250MPa，斷裂韌性≥9.4 MPa·m1/2。
獲得相關授權國家發明專利8項，相關技術曾獲國家技術發明二等獎，達到國際先進水平。
南京航空航天大學
2021-05-11
高性能車輛底盤結構創新設計與協同控制關鍵
"2019年度高等學校科學研究優秀成果獎（科學技術）科學技術進步獎一等獎。項目組經過數年的研究，創新設計底盤驅動/制動、轉向、懸架等系統的關鍵組件，構建了智能底盤多智能體動態協調控制架構，提出縱向、橫向及垂向耦合集成與協同控制技術，形成以四項創新點為代表的技術群： 1、驅動/制動關鍵部件結構優化設計及車輛行駛敏捷性、穩定性協同控制技術。鑒于現有研究多聚焦于車輛驅動/制動系統獨立控制且忽視內在耦合關系，割裂影響機理、系統結構及控制方法。從驅動/制動系統結構優化與方法設計兩個方面，提出融合路面附著系數估計的車輛驅動防滑（ASR）、能量回饋型制動防抱死系統（ABS）及制動力精細調節技術、驅動/制動協同的車輛穩定性強魯棒控制技術，解決車輛行駛敏捷性與穩定性控制所面臨的參數攝動、控制時滯、多執行器耦合與冗余等難題。 2、車輛線控轉向系統優化設計及轉向操縱主動控制技術。針對轉向系統存在的耦合擺振、結構參數時變不確定和線控時滯問題，項目組分別提出了考慮懸架與擺振問題耦合機理的車輛系統優化設計技術、減輕操縱負荷的前輪主動轉向駕駛員共享控制技術和全電控四輪線控轉向軌跡精確跟蹤及橫擺穩定性控制技術。
東南大學
2021-04-10
氧化石墨烯增強超高性能混凝土的開發和應用
本技術采用先進的氧化石墨烯分散技術，實現了氧化石墨烯在超高性能混凝土的可控分散，進而制備出超高韌性、超高耐久的水泥基材料。本技術通過從納微觀尺度上對水泥基材料水化產物的改性，克服了傳統水泥基材料本質上脆性行為的弊端，產品能夠在嚴苛的服役環境中長期（大于 100 年）保持優異的服役狀態。同時，相比于現有的納米混凝土改性技術，本技術使用的納米外加劑-氧化石墨烯制備工藝簡單，價格優勢明顯，改善效果更為顯著，使該產品具有較大的經濟優勢。
青島理工大學
2021-04-22
高性能低成本無鈷金屬陶瓷材料制備技術
傳統的硬質合金工模具材料耐磨性和強韌性難以兼得，而其中的鎢、鈷元素屬于稀有貴重元素。本項目所采用的Ti(C,N)基金屬陶瓷不但具有較高的硬度、耐磨性、紅硬性、優良的化學穩定性和高溫抗氧化性、與金屬間極低的摩擦系數、無磁性、而且還具有較高的強韌性，不含稀有貴重元素，其制造成本僅為硬質合金的35～40%，已在市場上得到較廣泛的應用。該成果發明了系列無鈷金屬陶瓷強韌化、無磁化制備技術，開發了系列高性能低成本無鈷金屬陶瓷材料，是硬質合金理想的升級替代材料，也具有陶瓷材料、聚晶立方氮化硼等超硬材料難以相比的強韌性。?技術特征該材料主要性能指標可達：硬度≥92.2HRA，抗彎強度≥3250MPa，斷裂韌性≥9.4 MPa·m1/2。獲得相關授權國家發明專利8項，相關技術曾獲國家技術發明二等獎，達到國際先進水平。應用范圍:主要用途：①適用于制作各種可轉位刀片，用于難加工材料的干式切削；②適合用于制作加工磁性材料的刀具和成型模具；③用于碳纖維預浸料的切割時，使用的穩定性和壽命大大高于目前進口產品；④適合于制作電子元器件生產及激光加工生產線中的專用模具，綜合性能優良；⑤適合制作苛刻環境下使用的密封環和耐磨件。
南京航空航天大學
2021-04-10
高性能可換鉆尖式多刃多尖鉆頭（群鉆）
鉆削加工是機械制造行業中孔加工的最主要方法，鉆頭是切削刀具中使用頻率最高、應用最為廣泛的刀具。多刃多尖鉆頭（倪志福鉆頭）“好用，但難磨”是業界公認的，該技術產品的的推廣應用的關鍵問題是“重磨”。胡思節教授采用可換鉆尖的形式制造高性能的多刃多尖鉆頭，改變傳統整體鉆頭結構，使用鉆桿和刀片可分離的結構形式，鉆桿可多次重復使用，刀片磨損后可快速更換,刀片更換后的定位精度可以達到0.02mm，徹底解決了多刃多尖鉆頭鉆尖“重磨”的難題，為多刃多尖鉆頭的大面積推廣使用鋪平了道路。鉆尖形式根據多年的研究成果，采用獨特的多刃多尖的結構形式(且這些鉆型只能用我們自己研發的特有的五軸數控鉆尖磨床來加工)。鉆尖刀片采用高硬度耐磨的硬質合金材料制造，把“好鋼用在刀刃上”，可節約90%以上昂貴的硬質合金材料(硬質合金材料的價格是制造刀桿材料價格的10倍以上)，從而大大降低可換鉆尖式硬質合金鉆頭的制造成本。
湖南大學
2021-04-11
高性能復合型髖關節股骨假體材料及產品
研發階段/n目前國內生產使用的主要是金屬關節，雖然其價格低廉，但仍存在斷裂、腐蝕、股骨頭磨損等問題，進口人工關節價格昂貴。高純氧化鋁生物陶瓷適用于矯形關節假體部件的替代材料及制品，是一種生物相容性好、耐腐蝕及耐磨損的生物惰性材料。氧化鋁陶瓷與金屬復合的人工關節，結合了陶瓷生物相容性好、耐磨及金屬抗折強度高、韌性好的優點，開發生物陶瓷與金屬復合及配伍的人工髖關節，能改變目前國內無生物陶瓷人工關節生產的局面，提高我國人工關節產品的檔次，參與國外產品的競爭，為我國髖關節患者提供高質量、價廉的人工髖關節產品
武漢理工大學
2021-01-12