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本項目針對目前國內撓性印制線路板及材料在生產及應用中存在的問題，在研究團隊前期開發(fā)的高模 低縮聚酰亞胺薄膜配方體系的基礎上，從市場需求及產業(yè)化的角度，優(yōu)選具有顯著分子間相互作用力的體 系，開展聚合物前驅體聚酰胺酸膠液的實驗室小試、中試及產業(yè)化規(guī)模制備、膠液流延和薄膜制備過程中 的關鍵技術研究，獲得一套穩(wěn)定可靠的產業(yè)化工藝參數，制備具有自主知識產權的新型高模低縮聚酰亞胺 薄膜產品，打破該產品國外壟斷的局面。

目前管-管正交相貫形成的相貫曲線的直接軌跡插補算法、插補速度穩(wěn)定性控制等基礎理論工作所取得的研究成果已經在國際期刊、國內期刊和國際會議上發(fā)表論文6篇，其中SCI收錄1篇，EI收錄5篇。針對相貫曲線自動焊接數控裝備技術，建立了焊接機器人與工件的模型。根據相交管道的幾何模型及相貫處負責模態(tài)，開發(fā)了電焊槍姿態(tài)及軌跡的控制策略。用齊次變換矩陣分析了焊縫特征和焊槍姿態(tài)，得出了主管旋轉角的變化規(guī)律及焊槍與世界坐標系的空間位置關系。利用MATLAB 和DirectX對相貫管道的幾何模型和焊接過程的運動模型進行了仿真。通過實驗驗證，該自動焊接可以用于主管旋轉式相貫曲線自動焊接的實時插補或離線編程。這些研究成果包括相貫曲線二、三、四坐標聯動直接插補算法及插補速度穩(wěn)定性控制，為本課題的研究打下了堅實的前期工作基礎。

直徑為25 mm的YBa2Cu3O7-δ(Y123)單疇超導塊材在溫度為77K時，捕捉磁場高達4 T；而在29 K時，捕捉磁場甚至達17 T，優(yōu)越的性能促進了該類超導材料在電機、發(fā)電機、工業(yè)污水處理、醫(yī)學核磁共振等方面的應用研究。 本課題以通過熔融織構方法生長高性能的單疇超導塊材作為研究對象，選擇合適的單相氧化物作為第二相生長GdBa2Cu3O7-δ超導塊材。在制備的高質量系列樣品的基礎上，通過低溫磁性測量分析臨界電流密度隨溫度及摻雜量的變化曲線；分析微觀結構，揭示第二相、缺陷等對超導性能影響的原因。以期找出提高超導塊材性能的合理生長方法，對其微觀機制給出盡量圓滿的解釋。這也為澄清與當前超導材料前沿課題緊密相關的一些基本問題的理解提供基礎研究資料。 該項目已獲國家自然基金項目立項支持。

項目成果/簡介:建筑節(jié)能已成為我國節(jié)能技術領域的重要議題.冷熱電三聯供技術是充分利用低品位熱能的一種有效手段,該系統(tǒng)能源綜合利用率高,一般均可達到70﹪以上.本文闡述了分布式區(qū)域冷熱電聯供系統(tǒng)的原理和特點,提出一種基于熱氣機的天然氣能源島系統(tǒng).并指出充分推動分布式區(qū)域冷熱電聯供技術的應用,對于能源節(jié)約,環(huán)境保護,能源安全以及資本有效運作具有十分重要的意義.

項目成果/簡介:我校物質科學與信息技術研究院葛炳輝教授團隊在Nanoscale雜志封面在線發(fā)表了題為：“Direct visualization of spatially correlated displacive short-range ordering in Nb0.8CoSb” 的研究論文。結構決定性能。原子的短程有序（SRO）能夠為材料提供豐富的物理、化學特性以及相應的技術應用。對SRO進行精確測定，判斷SRO屬于位移型還是組分型，以及定量確定SRO的空間原子構型和組成，主要取決于實空間中的成像技術和倒易空間中的測量方法。目前，主流的方法是根據衍射數據并借助團簇模型搭建組分的短程有序，但由于SRO原子構型的多解性，材料科學工程中的合成-結構-性能的經典相關性仍然存在著不確定性。 基于球差矯正電鏡原子分辨率的高角環(huán)形暗場(HAADF)像和CalAtom等圖像處理軟件，課題組搭建了兩種極端情況的二維模型來分別研究原子位移和空位分布對短程有序的影響，即純組分變化模型和純位移變化模型，（注：實際過程可能是二者共同作用的結果）通過比對模型的FFT圖和實驗的電子衍射花樣，確定兩種模型對短程有序的貢獻。研究表明：Nb0.8CoSb中空位主要以長程有序形式存在，而位移則以短程有序形式存在，故首次在原子尺度觀察到一種以原子位移為主導的短程有序結構。華南農業(yè)大學林芳教授，美國Clemson大學賀健教授為共同通訊作者，浙江大學朱鐵軍教授研究組參與并提供試樣給本研究。

阿普斯特是由美國 FDA 批準的首個治療銀屑病性關節(jié)炎的選擇性磷酸二酯酶 4（PDE4）抑制劑。項 目擬以 3-乙氧基-4-羥基苯乙酮為原料，通過等多步化學反應制備高光學純度阿普斯特，研究內容包括工 藝優(yōu)化、實驗室放大、公斤級放大及產品質量研究。

北京大學物理學院/定量生物學中心歐陽頎課題組在Nature Physics發(fā)表題為“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章網址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子達到同步化所需的熱力學代價，表明分子振子的同步化需要額外能量耗散，并揭示了能量耗散與所能達到的最優(yōu)同步化效果及耦合的最佳設計之間的關系。 振子之間的同步化現象在自然界是非常普遍的現象，許多非線性理論與實驗很好地回答了很大一部分非線性振子中的同步化問題。然而，對于分子振子而言，他們的振蕩節(jié)律由隨機的、大噪聲的生化反應所決定，與之前相對成熟的非線性理論所涉及的情況有所不同。這類分子振子的同步化規(guī)律，尤其是同步化所需的熱力學代價尚不明確。 歐陽頎課題組與美國IBM T. J. Waston 研究中心/北京大學定量生物學中心杰出訪問教授的涂豫海教授展開合作研究，首次在理論上闡明了實現分子振子同步化所需的熱力學代價。該研究提出一個簡單而普適的隨機理論模型，假設不同的分子振子之間被一些額外的分子間化學反應耦合起來從而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可產生同步化振蕩的分子振子。在這個理論模型中，研究者們找到了單分子穩(wěn)定振蕩狀態(tài)的概率密度的解析解，由此計算了不同條件下的能量耗散，并通過平均場近似得到了該振蕩出現同步化現象的條件。通過比較不同條件下的能量耗散，研究者發(fā)現，若要實現分子振蕩的同步化，除去驅動單個分子振蕩的能量以外，還必須要有一部分不為零的額外的能量耗散。除此以外，當外界條件給定能量耗散的大小時，雖然可以通過調整模型中的參數達到各種不同的同步化效果，但是可以達到的最優(yōu)的同步化效果由給定的能量耗散所限制。當能量耗散小于一個臨界值時（這個臨界值大于驅動單個分子振蕩的能量）同步化是不可能的，給定的能量耗散越大，所能達到的最優(yōu)同步化效果越好。該結論具有一定的普適性。隨后研究者在藍藻的生物鐘系統(tǒng)中檢驗了該理論，驗證了生物體內的分子振蕩體系確實需要額外的能量來實現同步化。 北京大學物理學院博士生，歐陽頎課題組的張東良為該文章的第一作者，涂豫海教授為通訊作者，合作者包括歐陽頎教授和美國加州圣地亞哥分校的博士后曹遠勝博士。

鈣鈦礦太陽能電池分為正式（n-i-p）和反式（p-i-n）兩種器件結構。相比于正式器件，反式結構器件因制備工藝更加簡單、可低溫成膜、無明顯回滯效應、適合與傳統(tǒng)太陽能電池（硅基電池、銅銦鎵硒等）結合制備疊層器件等優(yōu)點，受到越來越多的關注。但是，反式結構器件也存在一些顯著不足，例如，開路電壓與理論值差距較大、光電轉換效率相對偏低，這主要是由于器件中存在大量的缺陷所導致。這些缺陷主要存在于鈣鈦礦活性層中、鈣鈦礦活性層與電荷收集層界面處，造成了光生載流子的非輻射復合，進而致使能量損失嚴重，最終限制了開路電壓的提升和光電轉換效率的改善，制約了該類結構器件的發(fā)展。針對反式結構鈣鈦礦太陽能電池在光電轉換效率上存在的瓶頸，朱瑞研究員、龔旗煌院士與合作者展開研究，首次提出了“胍鹽輔助二次生長”方法，開創(chuàng)性地實現了鈣鈦礦薄膜半導體特性的調控，顯著降低了器件中非輻射復合的能量損失，在提升器件開路電壓方面取得了突破，首次在反式結構器件中獲得了超過1.21 V的高開路電壓（材料帶隙寬度~1.6 eV）。同時，在不損失光電流和填充因子等性能參數的情況下，顯著提高了反式結構鈣鈦礦電池的光電轉換效率——實驗室最高效率達到21.51％。經中國計量科學研究院認證，器件的光電轉換效率也高達20.90%，這是目前反式結構鈣鈦礦太陽能電池器件效率的最高記錄。該結果為提升反式鈣鈦礦太陽能電池器件效率、推進該類新型光伏器件的應用化發(fā)展提供了新思路。這種制備技術也有望進一步拓展到鈣鈦礦疊層太陽能電池以及鈣鈦礦發(fā)光器件中，具有潛在的應用前景和商業(yè)價值。