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本技術涵蓋大尺寸鈮酸鋰晶體生長工藝及裝備、晶圓制備、單晶薄膜制備及聲表面波器件，實現材料、裝備、器件協同發展。主要針對8英寸鈮酸鋰晶體、單晶薄膜及聲表面波器件進行開發研究，該技術屬于我國“卡脖子”技術，目前國際市場空白。在鈮酸鋰晶體生長方面，開發了大尺寸智能單晶生長設備及工藝，包括大尺寸鈮酸鋰晶體生長模擬仿真設計、鈮酸鋰熔體-晶體固液界面特性與控制、大尺寸鈮酸鋰晶體生長工藝開發、生長-檢測-分析-控制人工智能系統。采用離子束切片鍵合技術制備鈮酸鋰單晶薄膜，突破傳統的薄膜制備方法無法制備單晶鈮酸鋰薄膜

國際上第一個鈮酸鋰有源光量子芯片 一、項目分類 重大科學前沿創新、關鍵核心技術突破 二、成果簡介 南京大學物理學院祝世寧院士的科研團隊，研制出國際上第一個鈮酸鋰有源光量子芯片。該芯片集成了微型化光學超晶格糾纏光源、波導量子干涉器、波分復用器及電光調制器等不同功能器件,實現了糾纏光子的高效產生、高速電光調制并完成相應的信息處理功能。該芯片由光纖耦合輸入輸出,能在室溫穩定工作，工作電壓低于3.55V，調控速率可達40GHz。芯片的多項核心指標如糾纏光子產率、調諧速率、調諧帶寬等創下當時國際最高水平，為光量子集成光學和信息處理開辟了一條和硅基芯片不同的技術路線。 成果以編輯推薦形式發表在物理學頂級期刊《物理評論快訊》(Phys. Rev. Lett. ,2014)上，被國際Physics、IEEE Spectrum等科技媒體重點評述。成果也成功入選中國光學十大進展(2014)，以此為主要成果之一的“光學超晶格中糾纏光子的產生、調控和應用”獲2020年高等學校自然科學獎一等獎。以此成果為基礎，團隊成功獲批和完成基金委重大科研儀器研制項目，研制出多種高性能量子光源。

目前動力電池主要是鈷酸鋰鋰離子電池，但鈷酸鋰材料價格昂貴、有毒，污染環境，且世界儲量較少。錳酸鋰具有大電流充放電、價格便宜（是其的十六分之一）、世界儲量大且環保、無毒，是最有可能替代鈷酸鋰的下一代鋰離子電池材料。

（專利號：ZL 201410491153.0） 簡介：本發明公開了一種高鐵酸鉀固體的制備方法，屬于水處理技術領域。該制備方法包括以下步驟：(1)以次氯酸鈣和碳酸鉀反應制備堿性飽和的次氯酸鉀溶液；(2)冰水浴環境中，向堿性飽和次氯酸鉀溶液中加入九水硝酸鐵固體，生成高鐵酸鉀溶液；(3)向高鐵酸鉀溶液中加入飽和氫氧化鉀溶液，冰水浴中靜置，抽濾，得高鐵酸鉀固體粗產品；(4)用氫氧化鉀溶液溶解高鐵酸鉀粗產品，抽濾，冰水浴中重結晶，抽濾，得重結晶后高

油脂是天然可再生的資源，用其作原料所開發與生產的化工產品具有低毒性、易生物降解、人體親和性和環境適應性好等特點。生物柴油（脂肪酸甲酯）研究始于20世紀50年代末60年代初，20世紀80年代飛速發展。早期研究目的替代化石柴油作燃料，目前已形成廣泛的應用。脂肪酸甲酯既是生物柴油的基礎組分，又在化工領域有廣泛的用途。 本技術采用動植物油脂、廢棄餐飲油、酸化油脂或棕櫚油等為原料，通過與甲醇酯交換工藝生產脂肪酸甲酯產品，可進一步通過環氧化生產環氧化脂肪酸甲酯。產品閃點180℃以上，酸值0.6～0.8，轉化率95%以上。

氨基酸表面活性劑具有溫和及低刺激性，是一類綠色表面活性劑，本研究采用新的工藝技術，降低了產品成本。

聚甘油脂肪酸酯具有較寬的 HLB 值（親水親油平衡值），乳化能力強，用量少，能在高酸度條件下使用，并能與多種乳化劑進行良好的復配，具有良好的乳化、分散、潤濕、穩定、起泡等多重性能，是一種性能優良的表面活性劑。聚甘油脂肪酸酯系列產品的應用領域廣泛，在石油工業、化學合成工業、紡織印染工業、涂料制造、日用化學、塑料加工、農藥、橡膠制品、食品、醫藥等產業領域都有著良好的應用前景，特別在食品領域，目前已廣泛用于冰淇淋、乳制品、人造奶油、飲料、糖果、面包、蛋糕等食品中。本項目以獨有的生產技術，可以生產聚甘油脂肪酸酯系列產品。包括：三聚甘油月桂酸酯，三聚甘油肉豆蔻酸酯，三聚甘油棕櫚酸酯，三聚甘油硬脂酸酯及三聚甘油油酸酯；四聚甘油月桂酸酯，四聚甘油肉豆蔻酸酯，四聚甘油棕櫚酸酯，四聚甘油硬脂酸酯及四聚甘油油酸酯；六聚甘油月桂酸酯，六聚甘油肉豆蔻酸酯，六聚甘油棕櫚酸酯，六聚甘油硬脂酸酯及六聚甘油油酸酯等。

研發團隊合成了一種新型化合物作為模型化合物，進行痕量氣體狀態下熒光點亮機理的研究，在明確的反應機理和優化的分子結構指導之下，制備出具有優異性能的適用于高效率傳感器的薄膜功能材料。同時，借鑒已有商業可得的產品，重新設計傳感器的結構，制備更加便攜、低成本并高效的新型爆炸物傳感器。根據熒光效應：當光源照射分子時，分子中電子吸收能量躍遷到第一激發單線態或第二激發單線態，但這些激發態是不穩定的，當電子由第一激發單線態恢復到基態時，能量會以光的形式釋放，產生熒光。 根據設計出的新型傳感器，團隊研究了一種非接觸式爆炸物熒光檢測技術，主要包括氣相物質熒光反應流場成形控制、精密光路結構設計、高穩定度調制光源驅動、微弱熒光信號檢測、多路隔離電源設計與系統總控集成等。在建立可靠流場仿真模型的基礎上，實現激發光源、熒光探測器等電氣與結構設計，完成原理樣機的研制。本項目在實現過氧化物爆炸物熒光檢測系統的設計中，選用帶通濾光片、高通濾光片及各種K9光學透鏡等光學器件設計精密光路結構；選用LED單波長光源，搭配可調制電路，設計高穩定度調制光源；進行萬倍增益熒光探測電氣設計，噪聲極低、探測域值大，可高效采集并處理檢測晶片發出的熒光，實現微弱熒光信號檢測；熒光檢測晶片顯示為對特定波長光源敏感，當含有爆炸物物質的氣流通過檢測設備后發生反應，通過上述內容可知若發生反應，會激發出特定波長的熒光；實時監控模塊選用stm32系列處理器，實現對系統各模塊的工作狀態的控制與信號傳輸；總控電源設計為多路隔離電源，可分別為各模塊提供合適的電壓，同時受實時監控模塊控制。 針對海關、機場、地鐵、車站及快遞等行業日益增多的流動性臨檢應用場景，可通過小型化便攜式爆炸物檢測設備與安檢門、安檢機等傳統安檢設備進行集成安裝，實現既有安檢能力的升級。 同時，過氧化物爆炸物檢測儀器工作原理智能高效。當待檢物品或人通過時，儀器使用檢測試紙采集待檢物質，中央處理器模塊通過對得到的數據進行分析處理，得出檢測結果。若檢出爆炸物，儀器報警，復位后進行自清潔；若未檢出，儀器恢復待檢狀態。

針對醫院廢水消毒存在的難點問題，哈爾濱工業大學環境學院馬軍院士組織團隊成員劉新旺、王魯、王盼盼、李攀、劉正乾、孔秀娟和機電學院姜生元教授開展了系統研究，提出用高濃度臭氧消毒技術強化醫院廢水處理。   團隊與浙江金大萬翔環保技術有限公司聯合研制和捐贈的5套全自動物聯網監控臭氧消毒裝備，于2020年3月7日運抵湖北省咸寧市5家醫院，現已經成功投入運行，用于醫療廢水消毒滅菌無害化處理。  全自動物聯網監控臭氧消毒裝備工作現場 醫院廢水處理工藝中多數是加次氯酸鈉消毒，當水中含有氨氮時會形成氯胺，而氯胺消毒能力很弱，只有投氯量與氨氮的重量比超過7.6以上時，才能實現自由性氯消毒。由于根據水中氨氮濃度動態地調控投氯量會增加操作管理難度，現場人工頻繁地監測和調控投氯量增加了工作量，也存在安全風險，而且投氯量過高時可能對后續城市污水處理廠運行產生不利影響。研發效率高、受水中氨氮濃度影響小、對后續城市污水處理廠運行無副作用的消毒技術，對于強化醫院廢水消毒、解決醫院廢水消毒運行維護難的問題，具有重要意義。如何在確保消毒效果的前提下，降低運行人員安全風險、便于消毒系統維護管理，是當下需要解決的問題。 臭氧是一種強氧化劑，可迅速破壞細菌、病毒等微生物結構，目前在國際上被大量應用于水處理和環境保護，尤其是用于對賈第蟲、隱孢子蟲、細菌和病毒等進行滅活，被公認為各種致病微生物的“超級殺手”，殺菌能力強于氯消毒劑和紫外線等。 根據對SARS病毒和腸道病毒的相關數據，臭氧消毒能力是自由性氯的5-10倍數量級，是化合性氯（氯胺）千倍的數量級。而且，其自身在消毒過程中被還原為氧氣，不會對后續的城市排水系統和城市污水處理二級處理系統產生不良影響。由于醫院廢水車間地點風險高、運行難度大、技術要求高，系統的維護管理是難點。因此，如果采用臭氧消毒，需要研究空氣冷凍預處理、空氣過濾分離和高壓放電為一體的成套裝備。團隊在春節期間連夜進行設計，與哈工大浙江寧波產業化基地的金大萬翔公司和哈爾濱工大高級氧化技術有限公司合作，克服了原材料運輸困難和企業開工難等問題，經過多方協調，在春節之后完成設計，形成結構緊湊、體積小、性能優良的一體化臭氧消毒成套設備。 在此基礎上，馬軍院士又組織團隊研制物聯網遠程管理系統，通過遠程監控實現無人值守，可以異地操控臭氧的工作條件和消毒工況，形成了醫院污水消毒專用的全自動物聯網監控臭氧消毒裝備，不僅具備更寬的溫度范圍和更高的可靠性，還能將數據全部采集到云端，及時進行數據分析和遠程診斷。 為了減少氣體的直接使用，控制潛在的氣溶膠形成，設計還采用了高濃度臭氧水溶液進行消毒，不但運行維護簡便，而且沒有氣溶膠的形成風險，易于穩定可靠地運行管理。高濃度臭氧水溶液可以獨立進行消毒，也可以與氯聯合消毒，在確保消毒效果的前提下，實現效率高、安全可靠、副作用小、運行管理方便的目的。查看原文