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本研究以多元低維碳材料為發熱主體，構建由不同形態的碳材料之間協同作用，搭建三維立體載流子傳輸通道的水性電熱油墨體系。通過理論分析與實驗數據相結合的方式，揭示導電填料的微觀形貌、粒徑、導電性以及流變性與油墨電熱性能的關聯關系。 一、項目分類 顯著效益成果轉化 二、成果簡介 創新性： 本研究以多元低維碳材料為發熱主體，構建由不同形態的碳材料之間協同作用，搭建三維立體載流子傳輸通道的水性電熱油墨體系。通過理論分析與實驗數據相結合的方式，揭示導電填料的微觀形貌、粒徑、導電性以及流變性與油墨電熱性能的關聯關系。根據發熱器件的實際使用需求，指導油墨配方的調整，明確提高電熱轉化效率的關鍵因素，并以此為指導得到高電熱轉化效率、低成本、低功耗、可大規模生產制備的碳系水性電熱油墨。 先進性： 進入二十一世紀以來，國內外許多公司和科研機構都致力于研發低成本高電熱效率的電熱膜，快速的加熱性能和低驅動電壓是其核心目標；大規模低成本的制備工藝、均勻的加熱分布、電熱膜的耐用性及其規模化生產仍然是一個挑戰；良好的柔韌性以及動態穩定性是實現其大范圍應用的關鍵；環保無毒害是未來發展的必然趨勢。針對上述問題，本項目構建了一種多元碳體系水性電熱油墨。該油墨以水為溶劑，炭黑、納米級石墨片、少層石墨烯和碳納米管等碳系材料作為導電發熱填料，水性樹脂作為連接料，利用不同形態碳材料之間的橋接效應和協同作用，降低電熱油墨的滲流閾值并提升電加熱性能。該電熱油墨具備低功耗、低成本、低單位面積使用量的特性。研究了碳材料本身的結構和性能、不同配合體系油墨的導電、導熱機理，優化制備方法，形成高電熱轉化效率、適用于各種復雜場景使用的多元碳體系電熱油墨，具有較高理論和實踐意義。 獨占性 針對目前市場上的碳體系電熱油墨工作電壓高（220 V）、實際電熱轉化率低、功耗大、發熱性能難以滿足復雜多變的應用場景、難以規模化生產等問題。本項目擬以低成本、大規模制備、高電熱轉化效率、綠色環保為目標，構建多元碳體系電熱油墨。利用機器學習方法揭示額定條件下油墨的電熱轉化效率與體系中碳材料的形貌結構、碳材料與連接劑和分散劑等的配比以及制備工藝之間的關聯性；探討界面處發生的各種熱力學和動力學問題；研究多元碳材料之間的協同作用。構建了在24 V~220 V條件下均可使用且能量內耗低、電熱轉化效率大于90 %、油墨用量少的環保性碳系水性電熱油墨。并實現絲網、凹版一次印刷即可滿足24 V工作電壓的使用需求，提高了生產效率，拓寬了應用范圍和領域。

一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 關鍵技術1：基于能源大數據的電網源流路徑電氣剖分技術 電力網絡源流路徑電氣剖分技術是一種基于系統確定運行方式下源流計算結果的網絡分析方法。利用電氣剖分方法，可以定量地求出任一線路上的源流具體是從系統中的何處、以何路徑傳輸而來?；陔姎馄史掷碚摽梢苑治龀鰧嶋H電網源流耦合信息，并以此為依據制定相應的控制策略。 基于不同發電類型的發電廠碳排模型和不同時間斷面下的電網潮流分析數據，通過電力網絡源流路徑電氣剖分方法，可面向不同電壓等級區域電網，支持包含源網荷儲的配網模型導入，實現對電網中源荷資源碳流足跡的實時追蹤，基于電網的碳流追蹤技術可掌握電網碳流動態分布情況，通過對電網碳分布-電分布時空耦合影響機理的研究，可實現電網碳分布與電分布間交互影響的有效分析，最終掌握電網電碳分布情況、碳排流動情況以及碳排分攤比例，從而提升對不同區域電網內碳流的態勢感知能力，助力區域電網實現雙碳目標。 關鍵技術2：基于用戶側能碳因子的電力基因技術 電力基因技術，是對各種不同的電力特征數據進行采集分析，獲取系統基因組的準確畫像，利用人工智能、大數據分析等技術手段進行電力基因檢測和診斷，通過控制手段進行電力基因調控，從而挖掘出深度應用價值的技術。電力基因數據包含時間特征（天-時級、分-秒級、毫-微秒級）、空間特征（線路拓撲、節點分布及設備位置）和能量特征（電壓、電流、功率、頻率）信息，可以對一個研究對象進行電力基因數據提取，并建立基于電力基因數據的電路模型，開展多樣化定制化的電碳協同服務應用。 用戶的電碳因子可能受到多種因素的影響，包括用戶對用能設備的控制，如開關動作、調節指令等；用戶對系統和設備的運行方式的改變，如運行模式、調控策略等；用戶受到研究對象自然條件的影響，如溫度、濕度、臺風等；用戶受到電網或社會環境的影響，如政治、經濟、文化、科技、心理等因素。對供電大樓內不同部門不同班組的用戶進行精細的能碳畫像，有助于加強用能科學管理，強化用能監督，制定和實施低碳節能措施，為供電公司開展低碳節能技術改造和節能減排工作提供強有力的決策支持。

本團隊采用獨特的從“0 到 1”的原創水相體系制備技術路線，實現鉑載量從 30-60%不同系列鉑碳催化劑的小規模批量制備。以典型的50%鉑碳催化劑為例，催化劑粒徑 2.5nm，均勻分布，BET 面 積 260m2/g，電化學活性面積 80 m2/g，初始質量活性 0.25 A/[email protected]；按照 DOE 測試標準，3 萬圈循環，電化學活性面積衰減30%，質量活性衰減 35%。小規模量產的鉑碳催化劑一致性偏差小于5%，且制備過程環保、成本低、性價比優良。以此鉑碳催化劑制備的膜電極功率密度大于 1.1W/[email protected]。 鉑基合金催化劑包括鉑鎳碳和鉑鈷碳，催化劑中活性組分含量大于45%，平均粒徑 3.6nm，BET面積305 m2/g，電化學活性面積 65 m2/g，初始質量活性 0.55 A/[email protected]；按照DOE測試標準，3萬圈循環，電化學活性面積衰減30%，質量活性衰減30%。    

常溫液態金屬通常是指一大類熔點接近室溫的低熔點金屬。與傳統認知中的金屬不同，此類物質通常情況下呈液態，既具有液體良好的流動性，又擁有金屬材料優異的導電性與導熱性，且易于通過溫度調控使其在固液相之間快速切換，即表現出剛柔相濟的特點。由于這些因素，液態金屬在柔性電子、3D打印、芯片冷卻、生物醫學以及可變形機器人等領域得到了日益增長的應用。然而，常規的液態金屬材料自身密度通常很高，這會給由此制成的器件與裝備平添額外重量，造成相應能量消耗，也削弱了使用的靈活性。為改變上述現狀，劉靜課題組提出了旨在制造輕質液態金屬的基本思想，他們特別以共晶鎵銦合金及中空玻璃微珠為典型代表（圖2），制備出了密度僅為水的一半以至可漂浮于水面的輕量化液態金屬復合材料（圖3）。這種材料除保留了純液態金屬良好的導電性、導熱性、力學強度及固液相變特性（圖4）外，還擁有可塑性、可變形性乃至磁性等行為，作者們為此設計了系列平面及三維應用場景，并引入不同封裝方式實現了對材料漂浮行為的調控，展示了水面電路及水中機器人的潛在應用。圖2. 典型輕量化液態金屬復合物微觀結構的SEM與EDS圖圖3. 基于液態金屬-中空玻璃微珠制成的輕量化復合材料及對應密度圖4. 基于GaIn與玻璃微珠的輕量化液態金屬復合材料的力學與溫度斷裂行為輕質液態金屬物質概念的提出具有基礎科學意義和普適應用價值，由此開啟了一條研制新型液態金屬功能材料的基本途徑。原則上，結合各類液態金屬與對應的輕質改性物質，可賦予終端材料更多目標功能，從而能以一種材料形式同時將許多尖端材料的功能如電、磁、聲、光、熱、力學、流體、化學等集于一體，這是已有材料體系不易具備的，因而在許多場合十分有用，比如作為印刷電子墨水、3D打印材料、可注射金屬骨骼與牙科修復、血管栓塞及造影劑、水中機械電子設備、剛柔相濟型可穿戴外骨骼以及可變形柔性機器人等。此項研究中，論文第一作者為清華大學醫學院生物醫學工程系博士生袁博，通訊作者為清華大學醫學院生物醫學工程系教授劉靜。相應研究得到國家自然科學基金重點項目及中科院前沿項目的資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910709

實現機械結構的輕量化，不僅可降低產品成本，而且可減小裝備總裝機功率，改變驅動形式，提高作業效率和操作性能，因此結構輕量化技術已成為我國機械產品技術創新升級的關鍵，是機械產品向高端化發展必須突破的關鍵技術瓶頸。自 2005 年起，項目組以實現輕量化機械結構，從而進一步實現機械產品升級換代為目標，開展了機械結構輕量化設計的關鍵技術攻關。在國家和省部級多個項目的支持下，通過校企深度合作研究，發明了多項機械結構輕量化設計關鍵技術，并在實現結構輕量化的基礎上，發明了典型機械產品關鍵零部件的多項創新技術，最終集

本項目在輕量化環保熱塑性復合材料開發及應用，智能材料開發與應用，結構設計及分析等方面進行深入研究，已完成前端模塊、座椅骨架、SUV尾門、保險杠、復材彈簧的開發。在材料、工藝、載荷方面取得了較大突破。 本項目團隊來自北航交通科學與工程學院，團隊成員包括孫凌玉教授、康寧副教授、李立軍講師、郭春杰高工以及團隊中多位博士、碩士生。團隊主要研究方向為復材結構設計與仿真、智能材料及失效診斷、優化設計與工藝仿真、連接建模仿真與實驗等。

本項目在輕量化環保熱塑性復合材料開發及應用，智能材料開發與應用，結構設計及分析等方面進行深入研究，已完成前端模塊、座椅骨架、SUV尾門、保險杠、復材彈簧的開發。在材料、工藝、載荷方面取得了較大突破。 本項目團隊來自北航交通科學與工程學院，團隊成員包括孫凌玉教授、康寧副教授、李立軍講師、郭春杰高工以及團隊中多位博士、碩士生。團隊主要研究方向為復材結構設計與仿真、智能材料及失效診斷、優化設計與工藝仿真、連接建模仿真與實驗等。

450mm×250mm×300mm，八大行星模型，大致區分大小（直徑），有公轉軌道，可手動操作。

重點運用深度學習的算法，為股票市場的交易價格做出客戶化的未來預測參考和量化操作指導。 一、項目進展 已注冊公司運營 二、企業信息 企業名稱 上海沃添信息科技有限公司 企業法人 張樸平 注冊時間 2017.6 注冊所在省市 上海 組織機構代碼 91310116MA1J8QJ959 經營范圍 信息平臺 企業咨詢 企業地址 上海市金山區寺坪南路 獲投資情況 250萬 三、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 張樸平 計算機 2015.9/2019.7 四、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 鄒宗峰 信息管理 教授 信息技術 熊勵 信息管理 教授 信息技術 五、項目簡介 重點運用深度學習的算法，為股票市場的交易價格做出客戶化的未來預測參考和量化操作指導。