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一、項目分類 顯著效益成果轉化 二、成果簡介 本項目開創性地將石墨烯用于包覆鈦酸鋰，通過獨特的加工工藝制得業內領先的石墨烯包覆鈦酸鋰材料，有效地解決了鈦酸鋰負極材料的產氣問題，并以此為基礎制得了高性能的鈦酸鋰超級電池。該電池單體可8C持續放電，20C脈沖放電，充放電循環大于30000次，10分鐘可充電90%以上，低溫性能優異（可在-40度環境下放電）。 石墨烯具有高導電性和優良的電化學穩定性，通過石墨烯的均勻包覆改善了鈦酸鋰的電子電導性，進而提升了電池的大倍率充放電能力和高低溫性能。同時，石墨烯包覆降低了材料充放電過程中的極化，提高了材料的容量發揮，通過鈍化鈦酸鋰材料表面的活性位點，解決了其產氣問題。利用該負極材料做成鈦酸鋰超級電池，具有優異的倍率充放電性能、長壽命、高安全性能和優異的低溫充放電性能。 本項目首先開發了石墨烯包覆的鈦酸鋰材料，采用高溫固相法合成，X射線衍射圖譜證明其為標準的鈦酸鋰尖晶石結構，微觀上由100-200nm的一次顆粒組成的微米和亞微米級二次球形顆粒，D50為15±5μm，1C可逆容量大于155mAh/g。 獲得了基于石墨烯包覆鈦酸鋰負極材料的鈦酸鋰超級電池，通過串并聯成組后可以用于低溫啟動電源，軌道交通，儲能等領域，在長壽命、高安全、快充和低溫充放電領域具有廣闊的應用前景。

項目簡介：  石墨烯屬于碳納米材料家族中的一員，具  有高硬度、高

制備在宏觀尺度上具備二維單片石墨烯的獨特本征性質的石墨烯三維體相材料是材料學研究中兼具學術價值和實用意義的重大挑戰。本項目制備得到了一種三維石墨烯宏觀體相材料，其由大量獨立且懸空的二維石墨烯單元通過片層邊緣的化學鍵構筑而成。該材料具有良好的機械性能，在常溫可見光下作用下具有電子發射能力，在瓦特功率級別的可見波段激光或聚焦的太陽光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料樣品可以在真空條件下實現有效的直接光驅動，此現象為國內外所首次觀察及報道，為石墨烯帶來了一種激動人心的潛在應用價值。上述材料的制備及相關性能研究還可為石墨烯在催化，能源轉換與存儲等領域的應用提供材料支持與相關理論支撐。 項目特色： 1.制備了基于二維石墨烯單元通過片層邊緣的化學鍵構筑而成三維石墨烯體相材料，該材料不僅保留了二維石墨烯材料的本征性質， 而且具備優良的機械及光電性能。 2. 在國內外首次觀察到厘米級尺寸的裸眼可見的宏觀石墨烯樣品，只依靠瓦特級別的光作為單一驅動源，即可實現較大距離(數十厘米)的有效的運動，并提出了光致電子發射驅動的機理解釋上述三維石墨烯體相材料獨特的光驅動， 3. 上述材料的制備與性能研究揭示通過有效合理的結構構筑手段，能夠得到以二維石墨烯作為構成單元，并有效保留其獨特二維性質和兼具三維宏觀形態的石墨烯體相材料，此項研究為其它二維材料的開展類似工作并拓展其應用提供了范例和思路。 已取得的成果： 項目的標志性研究結果于 2015 年 6 月在線發表于 NaturePhotonics，并于 2015 年 7 月正式發表（Nature Photonics, 2015, 9, 471-476）。雜志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene”發表了專題評論。英國著名科普雜志 New Scientist 以“Spacecraft builtfrom graphene could run on nothing but sunlight”為題報道了此研究，指出該成果“再為石墨烯這種優良材料增添了一種驚人的性能”。國內主要媒體包括人民日報、光明日報、新華網以及多家門戶網站等均對此研究進行了報道，中央電視臺《新聞聯播》欄目于 2015 年 6 月21 日也對此進行了報道。 市場應用前景： 空間飛行器是人類探索宇宙的重要工具，而動力源問題一直羈絆著人類無法走得更遠。目前幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學驅動，即通過噴射燃燒的化學物質來獲得驅動力，光直接驅動飛行是科學界和航空界多年的夢想。

從電器文明開始，短短一個世紀的時間，人類在科學探索的步伐上已經從工業進入了智能化的技術環境。隨著物聯網的發展，數據時代到來，各行各業也在爭相抓住契機，利用新時代科技智能手段，幫助企業更好發展。其中，傳感器技術的應用，為工業監測帶來了新的驚喜。它在工業自動化系統的監測過程中，起到巨大作用，可以實時監測將監測到的信號經過轉化后以數據的方式提供給人們，做到實時監測，確保工業自動化系統的正常運行。現階段，監測工業機械運行一般使用振動傳感、溫振一體化傳感器等，存在成本高、易誤報、不能對早前故障進行監測等問題；而故障早期診斷對于維護設備安全、保障工業體系正常運轉具有重要意義。 針對現有故障監測系統存在的問題，團隊開發了基于聲紋、振動、溫度一體的聲振溫一體傳感器，該傳感可綜合感知監測對象聲音、振動、沖擊脈沖、溫度以及傾角數據，全面覆蓋旋轉設備早中晚期故障信息。同時，開發了旋轉設備聲振溫一體化監測診斷系統，其由有線/無線聲振溫一體傳感器、采集網關、電腦 WEB 端構成，同時適配云平臺、手機端小程序。通過有線/無線聲振溫一體傳感器將設備運行時的沖擊脈沖、三軸振動、噪聲、溫度數據采集傳輸至數據庫服務器，依托獨有的異音分析、健康因子指標專利算法，實現設備狀態實時監測與故障診斷。 核心優勢： （1）全面集成沖擊脈沖、三軸振動、聲音、溫度多維度深度感知專利技術； （2）快捷部署(磁吸膠粘/紋可選)，無線方式，快速聯網； （3）數字信號傳輸，抗干擾能力強準:獨有異音、健康因子指標專利算法； （4）高性價比，大容量電池，長維護周期。

針對腦卒中與關節損傷高發趨勢，本產品基于康復醫學理論研發多關節智能康復產品，覆蓋肘、膝、踝、腕等上下肢關鍵關節，通過對關節的反復訓練，增強關節本體感覺，打開活動度，推動神經系統重組代償，助力關節功能恢復。 本產品實現多項突破，運用高精度傳感器，精準捕捉關節運動微小變化，實現人機互動與實時康復數據反饋；結合自適應算法實現動態重力補償，精準調控角度/速度/力矩三維參數，通過循跡坐標點樣線擬合生理運動軌跡；創新集成多訓練模式切換系統，滿足全康復周期需求；產品兼具硬/軟件雙重安全防護，提高產品安全性。 腕關節康復器 前臂康復器 肘關節康復器 膝關節康復器 踝關節康復器

對CF3自由基引發非活性烯烴和遠程的胺β-C-H鍵的官能化的研究進展。該研究在國際上首次實現了有機膦催化的CF3自由基串聯反應：烯烴的官能化和酰胺類衍生物的β-Csp3-H鍵官能化，分別得到雙三氟甲基化的烯酰胺和三取代的5-(三氟甲基)噁唑。該反應具有較高區域選擇性、化學選擇性和立體選擇性；利用該方法可以一鍋法制備三取代的5-(三氟甲基)噁唑，具有方法簡單、步驟少等優點。此法不僅彌補了傳統方法中使用金屬催化劑催化時導向基團必不可少的不足，而且為自由基有機反應提供了一種新的思路。

2025年2月7日，珠海昊星自動化系統有限公司（下簡稱：昊星）作為廣東實驗室行業協會副會長單位，成功舉辦新春行業交流活動。廣東省實驗室設計建造技術協會（下簡稱：協會）秘書長羅菲同霍尼韋爾、廣東易眾潔凈科技等9家會員單位代表到訪，與公司總經理張雁翔、市場總監林旭峰等管理團隊共話行業發展。

世界上有數以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導致其存在語言功能障礙，也有的是后天的一些疾病致使其喪失語言功能，語言功能障礙給他們的生活帶來了極大的困難和不便。電子人工喉是一種簡易的語言康復方法，其通常需要安裝在口內喉部，由肺部發出的氣流經過舌、唇的調制，引起人工喉膜片振動，使其發出語音信號。然而，現有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發音模糊，訓練周期長，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成極大不便，所以亟需便于失語者攜帶、操作簡單、性能優異的新型人工喉的器件及系統研究。 本成果團隊研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可貼附、聲音收發系統集成、動作監測系統、輕型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更貼合人體皮膚的紋身式薄膜作為襯底，無需膠帶粘貼，可直接貼敷在人體喉嚨，極大地提高了佩戴舒適感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收發聲系統方面有了雙重突破，實現了石墨烯的器件級應用至系統級應用的跨越。通過專用電路對聲音信號的放大和轉換，第二代石墨烯智能人工喉首次將收聲系統和發聲系統連接起來，實現了聲音輸入到輸出的閉環，并可以通過示波器實時觀測喉部運動情況。接著，通過與單片機的結合，該器件可以將人體喉部的不同動作“翻譯”成不同的聲音，實現了動作發聲系統。通過連接解碼器，該器件還可以播放任意音樂。最后，第二代石墨烯智能人工喉系統可通過臂包穿戴在胳膊上，首次實現了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未來將進行體積更小及功能更多的集成，有望實現像“創可貼”一樣貼附在人體喉部并幫助失語者“開口說話”。

北京大學物理學院寬禁帶半導體研究中心沈波和楊學林課題組與俞大鵬、劉開輝課題組合作，成功實現了Si(100)襯底上單晶GaN薄膜的外延生長，相關工作于2019年7月23日在Advanced Functional Materials上在線刊登 [doi.org/10.1002/adfm.201905056]。 GaN基寬禁帶半導體具有帶隙大、擊穿電場高、飽和電子漂移速度大等優異，能夠滿足現代電子技術對高溫、高頻、高功率等性能的要求，對國家的高技術發展和國防建設具有重要意義。由于缺乏天然的GaN單晶襯底，GaN基半導體材料和器件主要在異質襯底上外延生長。因具有大尺寸、低成本及易于集成等優點，Si襯底上外延GaN成為近年來學術界和產業界高度關注的熱點領域。 目前用于GaN外延生長的Si襯底主要是Si(111)襯底，其表面原子結構為三重排列，可為六方結構的GaN外延提供六重對稱表面。然而，Si(100)襯底是Si集成電路技術的主流襯底，獲得Si(100)襯底上GaN外延薄膜對于實現GaN器件和Si器件的集成至關重要。但Si(100)表面原子為四重對稱，外延生長時無法有效匹配；同時Si(100)表面存在二聚重構體，導致GaN面內同時存在兩種不同取向的晶疇。迄今國際上還未能實現標準Si(100)襯底上單晶GaN薄膜的外延生長。圖 Si(100)襯底上單晶GaN薄膜的外延生長 沈波和楊學林課題組創造性地使用單晶石墨烯作為緩沖層，在Si(100)襯底上實現了單晶GaN薄膜的外延生長，并系統研究了石墨烯上GaN外延的成核機理和外延機制。該突破不僅為GaN器件與Si器件的集成奠定了科學基礎，而且對當前國際上關注的非晶襯底上氮化物半導體外延生長和GaN基柔性器件研制具有重要的指導價值。