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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
微納尺度腔量子電動力學新原理
隨著納米技術的發展，光學腔的尺寸越來越小，甚至可以達到亞波長尺度或者納米尺度，同時伴隨著非常局域的電場。由于金屬的損耗以及低的收集效率，單個表面等離激元納腔和單個量子發射體的強耦合很少被報道。論文通過精心設計光學模式，將金屬納腔置于金屬或者介質納米線提供的一維的電磁真空背景中，通過一維電磁背景強局域效應，可極大地增強單個量子發射體和金屬納腔的相互作用。理論指出在疏逝的電磁背景下，納米間隙中的耦合系數可以達到真空中的4.2倍，同時熒光收集效率可提高到47%。此外，這個體系輻射出的光子，還可以通過納米線的一維倏逝波導入到集成芯片上。
北京大學
2021-04-11
多尺度參數相關的工業發酵過程優化與放大技術
項目來源于國家科技部 “973”重大基礎研究、“863”重點項目和上海市重點項目，旨在解決工業發酵過程優化與放大中的科學問題和生產實踐推廣，此技術可廣泛應用到生物制藥、食品工業、化工、農業等多個應用領域，開發的技術及工藝、工程和裝備均處于國際先進水平。項目技術特點：（1）提出了工業發酵過程工程的多尺度優化理論，建立了基于細胞代謝的宏觀代謝流檢測與控制和參數相關分析的優化研究方法，建立了基于細胞生理代謝特性和反應器流場特性相結合的工業發酵放大方法；（2）研制了專門用于發酵過程優化與放大研究用的裝備，并應用到工業發酵過程中；（3）建立了基于工業發酵過程數據處理與實時遠程診斷的工業發酵過程信息處理系統；（4）開發了專門用于過程優化與放大研究用軟件包；（5）已應用到十余個產品的過程優化中，產品產量大幅度提高；（6）實現生物過程工藝、工程、裝備一體化研究。曾三次獲得國家科技進步二等獎，近年申請專利十余項。
華東理工大學
2021-04-13
微納尺度圖紋壓印模具的制作方法
微納尺度圖紋壓印模具的制作方法，屬于壓印模具的精細加工 方法，解決激光干涉光刻制作模具條紋尺度不夠精細，而電子束光刻 制作高精細圖形速度過慢、不適于大面積制作的問題。本發明的一種 方法，順序包括電子束光刻、一次干法刻蝕、激光干涉光刻、二次干 法刻蝕、納米壓印、微電鑄步驟；本發明的另一種方法，順序包括激 光干涉光刻、一次干法刻蝕、電子束光刻、二次干法刻蝕、納米壓印、 微電鑄步驟。本發明結合電子束光刻制作精細和激光干涉光
華中科技大學
2021-04-14
一種具有成分與孔隙雙梯度過渡層的網狀結構件制備方法
本發明公開了一種具有成分與孔隙雙梯度過渡層的網狀結構件 制備方法，包括如下步驟：1)設計具有仿生單元拓撲的孔隙尺度呈梯 度變化的網狀結構的三維模型，將其切片處理后轉化為 STL 文件，并 導入 SLM 成形裝備中；2)按預設配比將多種粉末進行均勻混合，混合 后的粉末進行送鋪粉；3)激光掃描成形網狀結構件的當前切片層，結 束后使其下降一個鋪粉層厚的高度，然后采用當前配比混合粉末進行 下一切片層成形；4)重復步驟 3)直
華中科技大學
2021-04-14
多尺度疲勞裂紋擴展的試驗、建模及疲勞壽命預測技術
工程實際中出現的疲勞損傷是一種在時間和空間上多尺度的現象，例如從納米或亞微米級別的微觀裂紋瞬時擴展行為到由于疲勞損傷導致的整體結構長期的性能退化現象。基于多尺度疲勞裂紋擴展模型的疲勞損傷研究和預測技術,可以在不同的時間和空間尺度下對疲勞損傷進行分析。 該技術通過研究在小時間和空間尺度下試驗觀測到的疲勞裂紋尖端的連續擴展行為，建立描述微觀疲勞裂紋行為和機理的物理模型，然后在這個微觀物理模型的基礎上建立多尺度的疲勞裂紋擴展模型，并最終實現對疲勞損傷和疲勞壽命準確實時的分析預測。微觀裂紋尖端在一個疲勞載荷周期內加載過程中的連續變化情況。
北京航空航天大學
2021-04-13
面向對象遙感影像分析中的尺度分割參數自動選擇方法
本發明兼顧地學空間統計學和模式識別理論方法，基于統計方法提出分割前最優尺度分割參數自動選擇及分割后的尺度效應評價及尺度分割參數的優化調整，提高了面向對象遙感影像信息提取和分析的精度、效率和自動化程度。
中國地質大學（北京）
2021-04-14
基于時空多尺度聯合學習模型的能源需求預測技術
本項目提出了將時間維度與空間維度相結合的多尺度綜合能源需求分析與預測模型，設計并實現了一種面向智慧城市的綜合能源需求分析與預測的方法，提升能源供應規劃和營銷策略的優化與決策支持。
南開大學
2021-02-01
一種混凝土各向異性多尺度損傷變量量化方法
本發明公開一種混凝土各向異性多尺度損傷變量量化方法，包括下述步驟：提取細觀微結構中達到臨界損傷值的所有破壞點的坐標，并對非破壞點計算出多尺度損傷變量的均勻部分，即分布式損傷張量；在微結構中間隔角度設置投影坐標軸，對每一投影坐標軸等間距劃分、設置2n個空隙，遍歷所有投影坐標軸，得到每一破壞點在投影坐標軸上的相對坐標；根據相對坐標計算出破壞點在每一投影坐標軸上占據的空隙編號，得到各投影坐標軸上的有效空隙數，由此確定最大、最小損傷方向角以及對應方向的面積缺失程度，最后得出各向異性多尺度損傷變量。該方法在提取混凝土細觀微結構演化信息的基礎上，對混凝土材料各向異性損傷變量進行量化，大大降低了計算量。
東南大學
2021-04-11
基于時空多尺度聯合學習模型的能源需求預測技術
本項目提出了將時間維度與空間維度相結合的多尺度綜合能源 需求分析與預測模型，設計并實現了一種面向智慧城市的綜合能源需 求分析與預測的方法，提升能源供應規劃和營銷策略的優化與決策支 持。 項目特色： ? 面向綜合能源時空數據的需求分析和預測可以根據歷史數據， 結合地理區域的相互關系來預測給定時間范圍和空間位置的 能源需求。 ? 針對綜合能源的特性，項目提出了聯合學習和遷移學習的思想 對模型進行訓練。同時優化不同區域中多種類型能源的聯合預 測模型，將已有模型的結果遷移到訓練集數據不足的模型中， 提高能源用量預測的準確率。 ? 面向智慧城市的綜合能源信息應用服務場景，并利用 GIS 技術 實現配電網分析和用戶用電特性分析的可視化。
南開大學
2021-04-13