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紫外探測技術是繼激光探測技術和紅外探測技術之后發展起來的又一軍民兩用光電探測技術。幾十年來，紫外探測技術已經逐漸應用于光譜分析、軍事、空間天文、環境監測、工業生產、醫用生物學等諸多領域，對現代科研、國防和人民生活都產生了深遠的影響。特別是在先進光譜儀器方面，國內急迫需要響應波段拓展到紫外的硅基成像器件。先進光譜儀器是集光、機、電和計算機于一體，技術密集的高科技產品。它是現代科技必不可少的精密檢測和分析手段，是現代天文學、航空航天、分子生物學、現代醫學、環境和生態等新科技建立和發展的基礎。國家對發展先進光譜儀器和研制光譜儀器用的探測器件非常重視，“十一五”國家科技支撐計劃專門設立了科學儀器設備研制與開發專項“先進大型光譜儀器的關鍵部件——高分辨分光器件和探測器件的研制”，技術人有幸成為承擔該課題的主要研究人員，負責高分辨探測器件的研制工作。 硅基成像器件如CCD和CMOS是最廣泛應用的光電探測器，而且先進的光譜儀器都采用了CCD或CMOS作為探測器件，這是因為CCD和CMOS具有靈敏度高、低噪聲等優點。但由于紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm），一般的硅基成像器件如CCD、CMOS等都在紫外波段響應很弱，這種很弱的紫外響應限制了硅基成像器件在先進光譜儀器及其他紫外波段探測方面的使用。 因此，本技術的研究成果硅基成像器件的紫外響應增強薄膜是經濟建設和社會發展迫切需要。 增強硅基成像器件的紫外響應，目前有兩種方法：一是改變硅基探測器的結構，如背照式CCD；另外一種是在現有的成像器件光敏窗口加鍍一層下變頻膜，把紫外光先轉化為可見光，然后再接收。國外自1980年起就開始增強硅基探測器紫外響應的下變頻薄膜研究，按使用材料的屬性，可以把變頻膜分為有機變頻膜和無機變頻膜兩種。有機變頻膜技術相對成熟，也有相關的專利出現。哈勃太空望遠鏡CCD、星球相機（WFPC）CCD和Photometrics等公司提供的響應波段延伸到紫外的CCD都是鍍的有機變頻膜。目前紫外增強有機變頻膜可使普通CCD的響應波段延伸到200nm，Roper Scientific公司開發的Metachrome II薄膜在120-430nm波段都具有良好的下變頻效果。有機變頻膜技術盡管成熟，但該類薄膜有著致命的缺點，那就是有機物分子在紫外輻射下降解速度很快。在照明度為1μW/cm2的光照下，有機分子以高達每小時3%的速率成指數降解。在這一方面，而無機變頻膜具有不可比擬的優點。無機變頻膜材料可以在它使用期限的前2%時間里，減少90%的降解量，因此，無機變頻膜具有非常優越的穩定性。在無機變頻膜方面，國外研究也剛起步，最早的報道見于2003年[1]，目前尚無成熟的增強硅基成像器件的紫外無機變頻膜技術。國內在有機和無機變頻膜方面，都沒有已見報道的研究工作。  為了提高探測器對紫外輻射的敏感性，我們采取了在硅基成像器件光敏窗口上鍍變頻膜的辦法，成功地使CCD及CMOS的響應波段拓展到150nm。該產品可廣泛應用在光譜分析、軍事、空間天文、環境監測、工業生產、醫用生物學等諸多領域，對推動國家的科研和產業在這些領域的發展有極大幫助。

通過使用鉛的條狀非公度相作為鉛膜和硅襯底的界面，用超高真空分子束外延技術成功制備出一種宏觀面積的、塞曼保護的新型二維超導體。系統的低溫強磁場實驗表明，該體系的超導電性可存在于超過40特斯拉的平行強磁場中，這一數值遠超過體系的泡利極限，是塞曼保護超導電性的直接證據。第一性原理計算結果也表明，條狀非公度相中特殊的晶格畸變會延伸至鉛膜中，從而在該體系中引入很強的塞曼自旋軌道耦合。同時，新的微觀理論也給出了強雜質情形下各種自旋軌道耦合及散射效應對二維超導臨界場的影響并定量地解釋了塞曼保護超導電性的物理機制。該工作表明，可以通過界面工程在中心反演對稱性保護的二維超導中引入面內中心反演對稱性破缺，也即在二維晶體超導體系中人工引入塞曼保護的超導電性機制。這一結果預示出人們有望在二維超導體系中，通過界面調制發現新的非常規超導特性。這種宏觀尺度強自旋軌道耦合下的二維超導，也為拓撲超導的探索提供了新的平臺，并為未來無耗散或低耗散量子器件的設計與集成奠定了基礎。圖 (a) 脈沖強磁場實驗表明6個原子層厚鉛膜的超導電性在高達40 T的水平強場下仍不被破壞。(b) 臨界場隨溫度的關系與理論高度重合，有力地證明了超薄鉛膜中的塞曼自旋軌道耦合保護的超導電性。 (c) 對外延生長于條狀非公度相（SIC）界面上的超薄鉛膜進行磁阻測量的示意圖。

目前乙酸乙酯等的合成方法是以乙酸和乙醇為原料，采用濃硫酸為催化劑來制取，該法副反應多且受限于反應平衡轉化率提高、后處理工藝復雜、生產成本高、設備腐蝕嚴重、廢酸排放污染環境。采用新的酯化反應技術和可代替硫酸的新型酯化催化劑及分離技術具有重要的意義。本項目技術采用固體酸代替硫酸，采用透水膜打破反應平衡，反應轉化率可以提高到98%以上，減少廢酸排放，反應時間縮短到2h，工藝節能綠色，實現了部分節水減排。

01. 成果簡介 近年來，隨著氫能利用技術發展逐漸成熟，應對氣候變化壓力持續增大，以及氫能市場前景巨大，氫能在世界范圍內備受關注，世界發達國家均將氫能及綜合應用作為未來能源發展的重點方向之一。燃料電池汽車融合了內燃機汽車和純電動汽車的優點，不僅具有零排放、高效與高功率密度的優勢，而且續駛里程足夠長，被業界公認為是新能源汽車的發展趨勢。經過北京奧運會23輛、上海世博會的196輛燃料電池汽車的批量示范驗證和多輪技術迭代優化，燃料電池汽車開始進入交通運輸領域的主戰場，從2013年開始，歐、美、日、韓的燃料電池汽車相繼上市銷售。與國外發展路徑不同，我國從燃料電池商用車切入推進氫能在交通領域的應用，氫燃料電池商用車已實現小批量生產并在上海、北京、河北、廣東等地示范運營。氫能行業迎來了產品孕育的發展機遇。 膜電極作為燃料電池發動機的核心部件，代表企業如美國GORE公司、英國Johnson Matthey公司。本項成果提供了一種制備膜電極的技術，創新點為：1）采用“熱定型法”工藝制備催化層，優化電化學三相界面和促進多相傳質，解決了傳統膜電極性能低、壽命短瓶頸問題；2）發明了將質子交換膜和催化層封裝在氣體擴散層內的一體化膜電極產品，提升了燃料電池的一致性和可靠性,并提高了電堆生產效率。該項成果已應用于示范項目，應用情況良好。性能指標：1）面電導: >40S/cm22）拉伸強度: >35MPa3）H2滲透率:<2mA/cm24）0.6V@2.5A/cm2 (測試條件：1.5atm,70℃,空氣計量數2.3,濕度80%)5）壽命:20000小時（加速老化法,10%性能衰減）02. 應用前景 燃料電池03. 知識產權 本項成果已申請專利22項。04. 團隊介紹 團隊在燃料電池應用研究方面已有超過20年的技術積累，在技術開發和成果轉化過程中，先后獲得“第十九屆全國發明展覽會發明獎”金獎、北京市第三屆發明專利獎一等獎、“清華大學科研成果推廣應用效益獎”二等獎、“第十屆國際發明展覽會發明獎”金獎、湖北省技術發明獎等多項獎勵。負責人為副教授、博士生導師，累計在多個國際權威期刊上發表SCI論文96多篇，申請發明專利60余項。05. 合作方式 技術許可。06.聯系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangcheng@tsinghua.edu.cn

用于CO2分離的膜技術在天然氣、沼氣的凈化，三次采油中的CO2回收，密閉空間中的CO2 脫除以及減輕溫室效應等領域有廣闊的應用性前景。與傳統的CO2分離技術相比，膜分離方法具有投資少，能耗低，環境友好，設備簡單緊湊、節約空間、高效靈活、易于操作等優點，而且CO2濃度越高，膜法分離越經濟，即使CO2濃度低于5%，用膜法的費用也僅為吸收法的64.7%。可以用于脫除酸性氣體的膜主要有液膜、無機膜和高分子膜，實際應用中滿足氣體分離要求的目前只有高分子膜。但普通的高分子膜也存在高的滲透性和選擇性不能兼得的缺點。含有固定載體的促進傳遞膜兼具液膜和普通高分子膜的優勢，能同時具有高的分離系數和透過速率，而且穩定性好，是一類很有發展前途的氣體分離膜，已引起國際上研究者們的極大關注。本研究成果合成了幾種對CO2具有促進傳遞作用的固定載體膜材料，通過載體與CO2的相互作用促進CO2在膜內的傳遞，因而具有較高的滲透選擇性。同時由于載體是以化學鍵固定在高分子上，因此具有很好的穩定性。本成果以自主開發的固定載體膜材料為分離層，以多種材質的超濾膜為基膜，制備了用于CO2分離的固定載體復合膜。所研制的復合膜，其CO2/CH4透過分離性能處于世界領先水平。

本發明屬于溫度刺激響應膜領域，提供了一種聚醚砜溫度刺激響應膜的制備方法，步驟如下：(1)將聚N-異丙基丙烯酰胺納米凝膠干粉加入N-甲基吡咯烷酮中并混合均勻，然后加入聚醚砜，混合均勻形成鑄膜液，再對鑄膜液進行脫氣；(2)將脫氣鑄膜液傾倒在鑄膜平板上，然后用刮膜機將鑄膜液制成連續均勻的液膜，將載有液膜的鑄膜平板在20～30℃、相對濕度為60～80％的條件下靜置至少20min，將載膜的鑄膜平板放入溫度為室溫的水中浸泡至液膜完全凝固，洗滌凝固后的膜以去除N-甲基吡咯烷酮，最后將膜干燥即得，該膜中的微孔沿膜的厚度方向均勻分布。

質子交換膜燃料電池在車用動力能源，分布式發電站，便攜式電子產品等領域具有很好的應用前景，因而受到廣泛關注。然而應用最廣的Nafion質子交換膜存由于脫水導致電導率降低，無法在高溫下使用。聚苯并咪唑(PBI)是制備聚合物電解質膜常用的材料，PBI 的熱穩定性極好，熔點高于600oC，化學穩定性好，并且具有良好的機械強度，是一種優異的聚合物電解質膜材料。然而PBI 本身并沒有離子導電的能力，雖然采用離子基團修飾的方法能夠提高PBI 的導電性，但是修飾之后的PBI 溶解性能發生變化

成果創新點 團隊以加工路線圖為指導，研發能源環境為應用導向 的微孔功能膜、信息顯示為應用導向的光學膜和可持續農 業發展的功能農膜，力爭建成具有國際影響力、服務我國 高性能薄膜產品研發的基地。成果基于薄膜加工參數空間 材料基因圖譜可實現多重尺度結構精確調控，解決了行業 薄膜結構、形貌穩定性差，力學性能低，厚度波動大、產 品一致性差，成品率低，生產效率低下等關鍵技術挑戰。 技術成熟度

生物降解材料是生物材料中發展非常迅速的一類材料，廣泛用于藥物控制釋放、基因傳送、組織工程等領域。用這類高分子材料作為組織引（誘）導再生膜，在完成了它們的功能之后可以自行降解。1） 可降解皮膚引（誘）導隔離膜 特點：多孔梯度膜結構，使病損皮膚與空氣隔離，預防感染，同時引導皮膚組織再生，生長因子或生物活性物質的添加則可實現組織的誘導再生。2） 可降解骨組織引

本成果研制的超薄復合膜由多孔的中空纖維基膜和致密的超薄選擇層組成，通過采用一系列親水基團（有機磷酸、羧酸、磺酸）、改性環糊精以及其金屬絡合物對選擇層進行表面修飾，調控選擇層表面的親水性與交聯程度，極大提升了該薄膜復合膜滲透汽化脫水的分離性能。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 滲透汽化分離是一種新型膜分離技術，其利用致密高聚物膜對液體混合物中組分的溶解擴散性能的不同實現組分分離的一種膜過程，其突出的優點事能夠以低的能耗實現蒸餾、萃取、吸收等傳統方法難以完成的分離任務。本成果研制的超薄復合膜由多孔的中空纖維基膜和致密的超薄選擇層組成，通過采用一系列親水基團（有機磷酸、羧酸、磺酸）、改性環糊精以及其金屬絡合物對選擇層進行表面修飾，調控選擇層表面的親水性與交聯程度，極大提升了該薄膜復合膜滲透汽化脫水的分離性能。本成果對薄膜復合膜選擇層進行表面修飾的操作簡易可行，明顯優于目前市場上的大部分同類膜。