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基于石墨烯多維多尺度結構的能源與傳感技術
1 成果簡介石墨烯是一種典型的單原子層二維材料，具有獨特的狄拉克電子結構、超高的載流子遷移率和濃度，在高速、高質量薄膜器件集成等方面顯示出潛在應用優勢。然而，本征石墨烯呈金屬或半金屬特性，限制了其在器件中的應用。本成果從石墨烯的可控生長及多維多尺度宏觀結構組裝出發，探索調控石墨烯電子結構的有效方法，推動其在納米器件中的集成與應用。 主要內容包括：石墨烯晶片的形狀、尺寸控制， 多維多尺度宏觀結構的原位生長與組裝；石墨烯的結構（拓撲）與化學改性：采用缺陷、應變和化學修飾等手段對石墨烯的能帶結構進行調控；研究石墨烯在外加電場、磁場、光激發等條件下，電子結構的演變及電子、光子、激子、聲子等的相互作用； 器件組裝與表征：晶體管、傳感器、結、異質/雜化結構等。2 應用說明基于石墨烯的二維薄膜材料已成功應用于太陽能電池和超級電容器等能源器件，顯示出優異的能量轉換與存儲性能及良好的工作穩定性。某些特色多維多尺度結構可與其它納米材料（如碳納米管、二氧化鈦、二氧化錳）構建復合結構，在吸附、水處理、傳感、光催化等領域具有廣闊的應用前景。 圖 1 石墨烯編織結構 圖2 石墨烯晶片/納米顆粒復合結構 該項目的相關研究工作已申請國家發明專利 5 項，具有自主知識產權。3 效益分析目前，石墨烯在全球范圍內尚未形成穩定的工業化需求， 但從需求市場的潛力來看，石墨烯在應用上將逐漸擴大。隨著技術研究及產業發展，石墨烯獨特的力學與電學性能，將使其在國內外應用市場，特別是電子、新材料、航天軍工等領域，發揮重要的甚至是革命性的作用，產生規模經濟效益。4 合作方式技術轉讓或合作開發，商談。5 所屬行業領域能源環境。
清華大學
2021-04-13
實現了一例罕見的高溫多軸分子鐵電體
合成一例可用于空氣分離的三維多孔氫鍵有機框架（Chem. Commun. 2016, 52, 4991），并發現它可以捕獲空氣中的水形成具有獨特三維水網的水合物。不同于各類氣體水合物，該水合物中的三維水網是由一維排列的有機分子作為模板而形成的。基于對該水合物的前期表征數據，張偉雄教授課題組初步判斷該化合物存在獨特的過冷現象以及介電弛豫現象，可作為一例新穎的類冰結構，拓展人們對類冰結構中水分子動力學行為的理解。因此，他們結合原位同步輻射X射線單晶衍射、原位中子粉末衍射、原位紅外光譜、差示掃描量熱分析、變溫介電分析等多種表征技術，確認該三維水網的氫原子在室溫下、緩慢冷凍和快速冷凍的條件下分別處于動態有序、靜態有序和靜態無序（即其室溫相在緩慢冷卻過程中發生一級鐵彈相變，并可在快速冷卻中產生過冷現象）。同時，他們發現該三維水網表現出來的復雜介電弛豫行為可以很好地用偶極玻璃模型進行描述，并認為該現象主要來源于“質子傳遞”和“取向改變”這兩種介電弛豫機制的交叉影響。正是這兩種機制的相互阻礙，使得水分子在快速降溫中難以迅速形成取向有序的穩定結構，而是出現尺寸不一的短程關聯的結構單元和偶極單元，因而產生過冷現象以及類偶極玻璃型介電弛豫。這些發現不僅有助于進一步理解冰的過冷現象以及水分子的動力學微觀機理，而且為尋找更多的類冰模型化合物提供了重要思路。
中山大學
2021-04-13
整體煤氣化—甲醇—烯烴—電力多聯產系統研究
進入新世紀以來，隨著石油資源的持續短缺以及可持續發展戰略的要求，世界上許多國家的石油公司都致力于開發非石油合成低碳烯烴的技術路線，并取得一些重大的進展。其中以煤基合成的甲醇為原料生產低碳烯烴的化工工藝技術（簡稱MTO、MTP）日益受到關注。美國、挪威、德國、日本、英國、中國等國的研究人員都展開了MTO、MTP新工藝的研究開發。但是煤基甲醇制烯烴項目的經濟效益主要取決于項目的上下游一體化，即取決于煤炭價格和甲醇成本。另外，煤化工項目需要的電量和蒸汽量較大，如果采用煤氣化化工動力多聯產技術，實現“煤—電—甲醇—烯烴”一體化生產，最大限度地降低甲醇和MTO/MTP的生產成本，可在一定程度上應對國際原油價格波動帶來的影響，提高與同行業、石油路線及進口產品競爭的實力，保障投資項目的經濟效益。 因此發展整體煤氣化—甲醇—烯烴—電力多聯產系統非常適合我國以煤為主的能源國情，對延長產品鏈，緩解我國能源化工中石油資源緊缺狀況有益，同時對提升企業的市場競爭力，減少環境污染，提高能源利用效率，實現經濟社會可持續發展，具有重要意義。
西安交通大學
2021-04-11
一種多波段靈巧紅外光學系統
本發明提供了一種多波段靈巧紅外光學系統，屬于紅外光學系統，解決現有雙波段光學系統測譜波段窄、光路布局受限、體積重量大的問題。本發明系統包括紅外掃描鏡、多波段紅外鏡頭、光路切換裝置、光路切換控制器、FPA 接口和光纖接口。紅外掃描鏡可以反射不同方向的 2-14um 紅外光入射到多波段紅外鏡頭。多波段紅外鏡頭對入射紅外光進行聚焦。光路切換裝置位于多波段紅外鏡頭之后，采用移動或者旋轉結構形式，可對聚焦后的紅外光進行分光或分
華中科技大學
2021-04-14
一種變角度多楔形混合材料降能
本發明涉及一種變角度多楔形混合材料降能器，包括：一對對 稱的變角度多楔形結構的物體塊，楔形結構尖端角度較小，末端角度 較大，降能器材料為石墨和碳化硼混合材料，一對多楔形塊對稱放置， 分別擁有兩套獨立的電機驅動機構。降能器楔形尖端小角度保證了高 能段更寬的調節范圍，末端大角度保證了更大的運動傳動比，實現更 快的調節速度。降能器采用石墨和碳化硼混合材料，在保證一定加工 性的同時又大大提升了束流傳輸的效率。兩個楔形塊同時對稱運動， 實現阻擋束流的厚度連續變化，實現束流能量連續調節。本發明具有 連續、快速調
華中科技大學
2021-04-14
一種移動式多參數水質分析儀
1. 痛點問題
比色檢測在環境監測市場占據較大比重。根據結果判讀的方式，比色法可分為目視比色法和光電比色法。目視比色法包括比色試紙條、試劑盒等，可節省判讀儀器，經濟性好，但是準確性低。光電比色法往往需要實驗室分析儀器，譬如實驗室臺式或者便攜式/手持式分光光度計、酶標儀等，準確性高，但是經濟性受到詬病，且儀器小型化、智能化程度低，導致其應用場景和范圍受限。綜上，目前市場上主流的水質比色分析儀器或技術在經濟性和準確性上無法兼顧。
2. 解決方案
基于智能手機的移動式多參數水質分析儀，以手機攝像頭為信號感知和處理模塊，減少了新儀器開發的成本和周期，此外提出了整合手機攝像頭的比色檢測光路系統設計方案，建立了圖像信息與濃度之間的定量關系模型，開發了配套的單機及云上APP測試軟件。儀器可支持可見光波長范圍（400-700 nm）的水質參數快速比色分析，測定指標包括氟化物、氨氮、余氯、正磷酸鹽、濁度等。整機重量小于1kg，主機尺寸12cm*7.5cm*7cm，電源采用充電鋰電池，防護等級IP54，檢測方法符合國標。
相比于傳統實驗室水質分析技術，該款儀器重量輕、體積小，利用智能手機龐大的用戶基礎和兼容平臺，可實時上傳數據和定位監測地點，可組網形成監測大數據的管理和分析。手機的開放性系統有利于迭代升級，互聯網服務有利于產品升級和維護。該儀器打破傳統環境監測極大依賴于實驗室儀器的現狀，提供兼顧經濟性、準確性和便捷性的非凡測量體驗；有利于開展現場污染調查及定量分析，在條件惡劣和偏遠地區的環境監測中可以發揮重要的作用；借助智能手機的高用戶普及率及實時定位功能，能夠為構建環境物聯網和污染大數據提供技術支撐。
合作需求
（1）尋求在數字孿生流域、智慧河湖應用場景對接資源。
（2）尋求在環境監察執法、管網巡查執法、應急監測等領域有豐富市場銷售經驗與渠道資源的企業開展商務合作。
清華大學
2022-01-06
太陽能硅片電磨削多線切割技術及裝備
太陽能硅片多線切割機是一種大型、復雜、精密的核心光伏制造裝備，長期依賴進口。目前，國外已能采用多線切割的方法生產出面積較大而又較薄的硅片(300mm×300mm)，但由于仍屬于非剛性切割，在切割過程中切割線必然產生變形從而不斷產生瞬間的沖擊作用，要使目前的大尺寸硅片厚度和切割損耗進一步降低，實現低成本高效切割，技術難度相當大。因此，針對現階段國內外晶硅太陽能電池的制造技術瓶頸，尋求解決降低成本和提高光電轉換效率的有效方法和途徑，2009年，南京航空大學基于硅片磨削/電解多線切割原理，發明一種低宏觀
南京航空航天大學
2021-04-14
多位多參量光纖光柵無線傳感器網絡系統
將先進的光纖光柵傳感技術與無線傳感網絡技術相結合,提出并實現了一種可進行多種參量及多維傳感測量的光纖光柵無線傳感器網絡系統。具有測量精度高、抗電磁干擾、組網靈活、網絡規模大、集總式控制等點。所設計的系統，由光纖光柵無線傳感器節點、中心節點和控制中心組成。光纖光柵無線傳感器節點采用電池供電，采用低功耗設計，電池單次工作壽命可達100天。傳感器節點間采用無線方式通信。通信半徑可達150米。傳感器節點可以感測溫度、壓力、應變、位移、振動等參量。并在控制中心實時顯示。整個系統具有數據融合、分析、報警等功能
南開大學
2021-04-14
可分解重構的多足步行機器人
本發明公開了一種可分解重構的步行機器人，包括分兩排并列分布在機架單元左右兩側的足單元結構，其特征在于：機器人是由組單元結構、機身單元結構和主動關節單元結構構成。各個單元結構可以方便、獨立的與其他單元結構分離和組合。本發明通過調整機架連接架的位置和數量改變步行機器人足的數量的布置方式，進而改變步行機器人的結構和功能。本發明在步行機器人的結構和運動功能上都具有更大的擴展空間，并可以方便替換失效單元，重新組合新的運動結構，對各種不同的運動環境具有更強的適應能力。該步行機器人可以滿足各種環境和任務的需要，同
華中科技大學
2021-04-14
多模式可重構超寬帶通信及雷達集成收發芯片
面向日益復雜多樣的電子產品應用場景，電子設備的小型化進程不斷加快，對于高集成、多模式、多功能的芯片需求飛速高漲。本項研究成果針對生物醫療電子、個人無線體域網、近距離無感支付、車載定位、戰場實時感知、無人機導航等應用需求，提出一種超寬帶無線通信兼具FMCW雷達測距的復合型收發機創新性結構。收發機采用超寬帶射頻調頻+可再生型鑒頻技術，實現通信及雷達的共架構方案；提出多相中頻時差測距機理，將分辨率提高2個數量級，達到mm級精確測距，動態范圍擴大4倍；射頻前端基于電流共享技術，實現射頻振蕩器+功放、低噪放+鑒頻+混頻的一體化實現，系統功耗優化40%；提出子載波發生器+頻率校正環路的數字化復用結構，發射機可半數字化實現，從而得到一款支持無線數據傳輸、時差/頻差/相差雷達測距的極低功耗復用型收發芯片。
圖1.研制的通信+雷達集成收發機芯片顯微照片
北京理工大學
2023-03-13