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該團隊首次提出一種全新的基于齒輪構型的智能可編程力學超材料，其結構單元為剛度可連續變化的齒輪或齒輪組。研究還突破宏觀與微觀、金屬基和復合材料基超材料的集成一體化制造和集成驅動技術，實現了材料性能的大范圍、連續、快速調節，對減隔振、沖擊防護、無人系統/機器人等智能結構設計具有重要應用價值。

該研究發現，通過引入缺陷偶極子并調控相結構和鐵電疇結構，在Sr2+摻雜的 (K,Na)NbO3（KNN）無鉛壓電陶瓷中獲得了超高的應變（1.05%）和逆壓電系數（d33*~2100 pm/V），同時該研究策略賦予壓電陶瓷具有低的驅動電場、優越的溫度穩定性和抗疲勞特性及低的滯后性，為取代商用PZT鉛基陶瓷鋪平了道路，在微電子機械系統（MEMS）、超精密加工、集成電路制造、精密光學儀器、生物工程、醫療科學等領域具有廣闊的應用前景。

在巡檢條件下，實現多物理量融合的鋼軌病害動態檢測技術。采用復合電磁技術檢測材料表面和內部的宏觀傷損；采用巴克豪森技術測量缺陷產生前的殘余應力、材料狀態改變、表面早期傷損；應用相控陣超聲技術檢測鋼軌內部缺陷，并實現焊縫的精確定位及智能化全尺寸高效檢測。實現覆蓋諸如鋼軌（含焊縫）等重大設施及新型材料全尺寸、全壽命周期的健康狀態綜合檢測。 高速鐵路損傷檢測：實現80-350km/h的高巡檢速度下對軌道不同階段損傷的檢測，提高軌道安全性； 智能制造質量檢測：實現新型加工、增材制造中加工質量無損檢測，提高智能制造的加工水平； 結構智能健康監控：實現鋼軌、橋隧、航空航天設施關鍵部位故障狀態監控，提高重大設施壽命。 技術優勢 巡檢試驗轉臺的速度提升至350km/h，填補了國內350km/h速度等級巡檢試驗轉臺的空白。首次在國內研究了350km/h高速及不飽和狀態下鐵磁性材料動態磁化過程機理。采用電磁、渦流、圖像等無損檢測核心關鍵技術，研究各種材料的傷損缺陷對檢測信號的影響，克服使用環境、高速運動對檢測系統的影響，在高速及重載鐵路應用條件下，對服役鋼軌表面、亞表面以及一定深度的裂紋缺陷損傷進行快速巡檢，構建高速鋼軌裂紋巡檢設備，實現對鐵路鋼軌裂紋缺陷形貌參數等相關數據信息的快速獲取、損傷程度判別，并進行故障預警和壽命評估。研究基于復合電磁效應、超聲波、激光、圖像融合的鋼軌巡檢及實時分析技術，實現病害特征識別與缺陷重構。通過分析鐵磁性材料磁化過程，抑制巡檢中檢測探頭的振動、提離效應、材料屬性以及使用環境對鋼軌表面檢測結果的影響；基于多物理量數據的融合分析，精確識別鋼軌缺陷產生前的殘余應力、早期傷損等多種病害。通過使用超聲技術實現焊縫精確定位及全斷面相控陣高效檢測。

在巡檢條件下，實現多物理量融合的鋼軌病害動態檢測技術。采用復合電磁技術檢測材料表面和內部的宏觀傷損；采用巴克豪森技術測量缺陷產生前的殘余應力、材料狀態改變、表面早期傷損；應用相控陣超聲技術檢測鋼軌內部缺陷，并實現焊縫的精確定位及智能化全尺寸高效檢測。實現覆蓋諸如鋼軌（含焊縫）等重大設施及新型材料全尺寸、全壽命周期的健康狀態綜合檢測。高速鐵路損傷檢測：實現80-350km/h的高巡檢速度下對軌道不同階段損傷的檢測，提高軌道安全性；智能制造質量檢測：實現新型加工、增材制造中加工質量無損檢測，提高智能制造的加工水平；結構智能健康監控：實現鋼軌、橋隧、航空航天設施關鍵部位故障狀態監控，提高重大設施壽命。技術優勢巡檢試驗轉臺的速度提升至350km/h，填補了國內350km/h速度等級巡檢試驗轉臺的空白。首次在國內研究了350km/h高速及不飽和狀態下鐵磁性材料動態磁化過程機理。采用電磁、渦流、圖像等無損檢測核心關鍵技術，研究各種材料的傷損缺陷對檢測信號的影響，克服使用環境、高速運動對檢測系統的影響，在高速及重載鐵路應用條件下，對服役鋼軌表面、亞表面以及一定深度的裂紋缺陷損傷進行快速巡檢，構建高速鋼軌裂紋巡檢設備，實現對鐵路鋼軌裂紋缺陷形貌參數等相關數據信息的快速獲取、損傷程度判別，并進行故障預警和壽命評估。研究基于復合電磁效應、超聲波、激光、圖像融合的鋼軌巡檢及實時分析技術，實現病害特征識別與缺陷重構。通過分析鐵磁性材料磁化過程，抑制巡檢中檢測探頭的振動、提離效應、材料屬性以及使用環境對鋼軌表面檢測結果的影響；基于多物理量數據的融合分析，精確識別鋼軌缺陷產生前的殘余應力、早期傷損等多種病害。通過使用超聲技術實現焊縫精確定位及全斷面相控陣高效檢測。應用范圍:（1）獲得國家科技部重大科學儀器開發專項重大科學儀器開發專項“在役鋼軌缺陷綜合檢測監測設備開發與應用”、國家自然科學基金委員重大科學儀器開發專項“鋼軌接觸疲勞及裂紋多物理高速巡檢監測技術攻關”鐵路總公司重大課題“高鐵鋼軌淺表層缺陷快速檢測關鍵技術研究及裝備研制”等項目支持。（2）作為關鍵核心設備應用于中國鐵路總公司新一代國產大型高速鋼軌探傷車GTC-80，累計巡檢里程已達1萬公里以上。發現各類型缺陷，如裂紋，剝離，磨損等400多例，通過了鐵路總公司的關鍵技術鑒定，實現進口重大裝備替代。（3）30km/h的雙軌電動探傷機器人，集成環境感知、智能巡檢、大數據處理與無線傳輸等功能，實現無人監控下的長距離自主運行，用于城市軌道巡檢，已應用于南京地鐵、西安地鐵等。（4）智能制造質量檢測技術應用于寶武集團寶日冷軋鋼板廠（世界最大冷軋鋼板生產線）鋼板加工性能在線自動檢測。（5）結構智能健康監控技術應用于京滬高鐵CRTS-Ⅱ型軌道板健康監控（上海鐵路局科技進步一等獎）、金溫高鐵沿線光纖監測（全國首例）、貴廣客專K75+431雙線特大橋沉降監測、蕪湖地鐵1、2號線安全監控系統；（6）挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽特等獎，創青春全國大學生創業大賽金獎，第一屆中俄工業創新大賽二等獎。

本項目解決了重大突涌水災害治理的注漿材料及其配套工藝與裝備等一系 175 列關鍵技術難題。研發了高早強型膏狀加固堵水注漿材料、強滲透型納米級硅 膠注漿材料與高膨脹型充填堵水注漿材料，提出了配套工藝并研制了工程化系 列設備與裝置。提出全壽命周期多類型突涌水治理設計方法，建立了富水斷層 破碎帶、節理裂隙、巖溶管道及孔隙微裂隙型突涌水治理的關鍵技術，實現了 隧道與地下工程重大突涌水災害的有效治理。

近年來，我國突發性重大環境污染事件頻繁發生，對國民健康、生態環境產生了嚴重影響。從我國當前重大環境污染事件發生的實際狀況出發，研究開發重大環境污染事件特征污染物現場快速檢測技術系統，是提升我國環境保護技術水平，推進環境友好型社會建設的迫切要求。特征污染物現場快速檢測作為應對突發性環境污染事件的前提，首先要求判斷污染物的種類，利用快速檢測手段給出定性、半定量和定量的檢測結果，確認污染事件的危害程度和污染范圍等。開發一套功能完善、便攜、快速的特征污染物現場檢測技術系統，對于現場決策、減少污染危害程度等具有極其重要的意義。本課題采用納米生物技術、電化學或光化學傳感技術和信息技術，并將其有機組合，建立環境污染事件的現場快速檢測技術系統，最終形成具有自主知識產權的環境污染物現場快速檢測技術和儀器裝備，為國家環境安全和人民健康提供保障。

項目面向我國海洋監測設備供電需求，基于東北師范大學獨有的低流速發電、水下電機密封、自潤滑軸承等核心技術，成功研制出15臺套模塊化潮流能發電裝置，為水下探測儀器、聲吶、浮標等海洋儀器提供電能。