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制備在宏觀尺度上具備二維單片石墨烯的獨(dú)特本征性質(zhì)的石墨烯三維體相材料是材料學(xué)研究中兼具學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用意義的重大挑戰(zhàn)。本項(xiàng)目制備得到了一種三維石墨烯宏觀體相材料，其由大量獨(dú)立且懸空的二維石墨烯單元通過(guò)片層邊緣的化學(xué)鍵構(gòu)筑而成。該材料具有良好的機(jī)械性能，在常溫可見光下作用下具有電子發(fā)射能力，在瓦特功率級(jí)別的可見波段激光或聚焦的太陽(yáng)光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料樣品可以在真空條件下實(shí)現(xiàn)有效的直接光驅(qū)動(dòng)，此現(xiàn)象為國(guó)內(nèi)外所首次觀察及報(bào)道，為石墨烯帶來(lái)了一種激動(dòng)人心的潛在應(yīng)用價(jià)值。上述材料的制備及相關(guān)性能研究還可為石墨烯在催化，能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用提供材料支持與相關(guān)理論支撐。

具有較大可逆形變功能的彈性材料在各種工程應(yīng)用中具有廣泛需求。然而，當(dāng)溫度顯著降低時(shí)，材料延展性或彈性通常會(huì)受到損害。到目前為止，還沒有材料能夠?qū)崿F(xiàn)在外太空等深低溫下具有高彈性。近日，南開大學(xué)陳永勝團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種三維交聯(lián)的石墨烯材料，在4K的深低溫到1273K的高溫溫度區(qū)間材料超彈性行為幾乎不變。在4K超低溫條件下，具有與室溫相同的力學(xué)性能：幾乎完全可逆的超彈性行為（高達(dá)90％的應(yīng)變），楊氏模量不變，泊松比接近零，循環(huán)穩(wěn)定性好。原位實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果表明，這種超彈性得益于獨(dú)特結(jié)構(gòu)的協(xié)同結(jié)果：?jiǎn)蝹€(gè)石墨烯片層的本征彈性和片層之間的共價(jià)連接。

制備在宏觀尺度上具備二維單片石墨烯的獨(dú)特本征性質(zhì)的石墨 烯三維體相材料是材料學(xué)研究中兼具學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用意義的重大挑 戰(zhàn)。本項(xiàng)目制備得到了一種三維石墨烯宏觀體相材料，其由大量獨(dú)立 且懸空的二維石墨烯單元通過(guò)片層邊緣的化學(xué)鍵構(gòu)筑而成。該材料具 有良好的機(jī)械性能，在常溫可見光下作用下具有電子發(fā)射能力，在瓦 特功率級(jí)別的可見波段激光或聚焦的太陽(yáng)光照射下，厘米尺寸的此石 墨烯材料樣品可以在真空條件下實(shí)現(xiàn)有效的直接光驅(qū)動(dòng)，此現(xiàn)象為國(guó) 內(nèi)外所首次觀察及報(bào)道，為石墨烯帶來(lái)了一種激動(dòng)人心的潛在應(yīng)用價(jià) 值。上述材料的制備及相關(guān)性能研究還可為石墨烯在催化，能源轉(zhuǎn)換 與存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用提供材料支持與相關(guān)理論支撐。 項(xiàng)目特色： 1.制備了基于二維石墨烯單元通過(guò)片層邊緣的化學(xué)鍵構(gòu)筑而成 三維石墨烯體相材料，該材料不僅保留了二維石墨烯材料的本征性質(zhì)， 而且具備優(yōu)良的機(jī)械及光電性能。 2. 在國(guó)內(nèi)外首次觀察到厘米級(jí)尺寸的裸眼可見的宏觀石墨烯樣 品，只依靠瓦特級(jí)別的光作為單一驅(qū)動(dòng)源，即可實(shí)現(xiàn)較大距離(數(shù)十厘 米)的有效的運(yùn)動(dòng)，并提出了光致電子發(fā)射驅(qū)動(dòng)的機(jī)理解釋上述三維 石墨烯體相材料獨(dú)特的光驅(qū)動(dòng)， 3. 上述材料的制備與性能研究揭示通過(guò)有效合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑手 段，能夠得到以二維石墨烯作為構(gòu)成單元，并有效保留其獨(dú)特二維性 質(zhì)和兼具三維宏觀形態(tài)的石墨烯體相材料，此項(xiàng)研究為其它二維材料 的開展類似工作并拓展其應(yīng)用提供了范例和思路。已取得的成果： 項(xiàng)目的標(biāo)志性研究結(jié)果于 2015 年 6 月在線發(fā)表于 Nature Photonics，并于 2015 年 7 月正式發(fā)表（Nature Photonics, 2015, 9, 471- 476）。雜志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene” 發(fā)表了專題評(píng)論。英國(guó)著名科普雜志 New Scientist 以“Spacecraft built from graphene could run on nothing but sunlight”為題報(bào)道了此研究， 指出該成果“再為石墨烯這種優(yōu)良材料增添了一種驚人的性能”。國(guó) 內(nèi)主要媒體包括人民日?qǐng)?bào)、光明日?qǐng)?bào)、新華網(wǎng)以及多家門戶網(wǎng)站等均 對(duì)此研究進(jìn)行了報(bào)道，中央電視臺(tái)《新聞聯(lián)播》欄目于 2015 年 6 月 21 日也對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。 市場(chǎng)應(yīng)用前景： 空間飛行器是人類探索宇宙的重要工具，而動(dòng)力源問題一直羈絆 著人類無(wú)法走得更遠(yuǎn)。目前幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學(xué)驅(qū) 動(dòng)，即通過(guò)噴射燃燒的化學(xué)物質(zhì)來(lái)獲得驅(qū)動(dòng)力，光直接驅(qū)動(dòng)飛行是科 學(xué)界和航空界多年的夢(mèng)想。

以高性能纖維（玻纖、碳纖、芳綸等）為增強(qiáng)體，通過(guò)自有獨(dú)特專利技術(shù)制 備三維正交、角聯(lián)鎖、間隔型機(jī)織物以及三維多向編織物，并通過(guò)樹脂改性、復(fù) 合成型等技術(shù)集成制備成系列三維機(jī)織、三維編織復(fù)合材料。系列結(jié)構(gòu)材料具有 質(zhì)輕、高強(qiáng)、高模、耐沖擊等性能、阻燃、隔音、隔熱等特性，可廣泛用于交通 工具、體育用品、軍事、安全防護(hù)等領(lǐng)域。321 2 關(guān)鍵技術(shù) ① 重構(gòu)出“纖維-預(yù)制件-復(fù)合材料”在空間位置的真實(shí)圖像，再現(xiàn)復(fù)合材 料內(nèi)部纖維束空間路徑、偏轉(zhuǎn)和纖維束間的接觸狀態(tài)，定量揭示工藝織造參數(shù)之 間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；基于連續(xù)介質(zhì)假設(shè)和有限變形理論，建立三維機(jī)織多尺度結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)方法。 ②以界面相的微觀結(jié)構(gòu)為切入點(diǎn)，從設(shè)計(jì)合理的碳纖維-環(huán)氧樹脂界面微結(jié) 構(gòu)入手，將碳納米材料作為納米改性劑引入碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面中， 揭示其界面增強(qiáng)增韌機(jī)理，最終確立界面、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)聯(lián)機(jī)制。 3 知識(shí)產(chǎn)權(quán)及項(xiàng)目獲獎(jiǎng)情況 （1）一種用于寬幅扁平碳纖維絲束的連續(xù)定型工藝 ZL 201010519415.1 （2）一種適用于無(wú)彎曲織物織造的夾頭 ZL201310303000.4 （3）一種適用于無(wú)彎曲織物織造的送經(jīng)裝置 ZL201310302349.6 （4）一種無(wú)彎曲織物織造的緯紗遞進(jìn)裝置 ZL201310302920.4 （5）一種體密度梯度變化的碳纖維針刺預(yù)制體 ZL201410159117.4 （6）一種深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維增強(qiáng)酚醛樹脂基摩擦材料及其制備方法 ZL201501531119.6 4 項(xiàng)目成熟度 成熟度 5 級(jí) 5 投資期望及應(yīng)用情況 可廣泛用于交通工具、體育用品、軍事、安全防護(hù)等領(lǐng)域。 

儲(chǔ)能系統(tǒng)在應(yīng)用領(lǐng)域上可以分為小型無(wú)間斷備用電源（UPS）和大型儲(chǔ)能電站(ESS)。UPS在停電時(shí)給計(jì)算機(jī)/服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或工業(yè)控制系統(tǒng)、需要持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工業(yè)設(shè)備等提供不間斷的電力供應(yīng)。儲(chǔ)能電站的目的是“削峰填谷”，可以把用電低谷期低價(jià)的富余的電儲(chǔ)存起來(lái)，在用電高峰電價(jià)較貴的時(shí)候再拿出來(lái)用，可以為用戶節(jié)約用電成本，也能在用電高峰期緩解電網(wǎng)的用電壓力。儲(chǔ)能電站還可存儲(chǔ)太陽(yáng)能和風(fēng)能電站產(chǎn)生的電能，將光能和風(fēng)能與儲(chǔ)能電站完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)可再生電能的有效儲(chǔ)存，突破時(shí)間和氣候限制，解決了太陽(yáng)能和風(fēng)能由于缺乏穩(wěn)定性而造成的并網(wǎng)難題。 目前市場(chǎng)上的儲(chǔ)能系統(tǒng)多是基于傳統(tǒng)的鉛酸電池，鉛酸電池雖然價(jià)格低廉，但是它主要有由金屬鉛構(gòu)成，對(duì)環(huán)境危害很大，而且它們壽命很短，通常2年左右就要更換全部電池。在低碳和環(huán)保背景下，用新型鋰離子電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛酸電池是大勢(shì)所趨。市場(chǎng)上雖然有基于磷酸鐵鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)，但是磷酸鐵鋰電池價(jià)格高昂，是鉛酸電池的3倍以上，在市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。本項(xiàng)目的目的是設(shè)計(jì)和制造基于廉價(jià)三元鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以用于備用電源也可以用于儲(chǔ)能電站，比基于磷酸鐵鋰的儲(chǔ)能系統(tǒng)在成本上能降低30%以上，而且能量密度更高，重量和占地面積都顯著降低。崔博士已經(jīng)和敦煌力波能源科技有限公司合作在敦煌市的國(guó)家級(jí)光電基地建造了一個(gè)0.5MWH的儲(chǔ)能電站系統(tǒng)，這個(gè)儲(chǔ)能電站主要服務(wù)于一個(gè)光伏電廠，在光照不足時(shí)為輔助光伏板以產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出功率。

巨大芽孢桿菌Bacillus megaterium PP84，保藏單位：中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(CGMCC)，地址：北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào)，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所，保藏日期：2016年7月20日，保藏編號(hào)為CGMCC No.12798。具有利用草甘膦作為碳、氮源的能力，以及對(duì)重金屬具有抗性的能力，可在快速將草甘膦分解同化的同時(shí)吸附重金屬，達(dá)

聚天門冬氨酸（PASP）為氨基酸的聚合物，屬于生物高分子材料，是一種無(wú)毒、無(wú)污染、易降解的環(huán)境友好型化學(xué)品，用途極為廣泛。自1850年出現(xiàn)關(guān)于PASP合成的報(bào)導(dǎo)以來(lái)，逐漸受到世界上各大化學(xué)公司的關(guān)注。北京化工大學(xué)生物化工系自1998年開始研究聚天門冬氨酸的生產(chǎn)技術(shù)。首先利用富馬酸合成天門冬氨酸，然后采用新型天門冬氨酸聚合工藝，成功地制備了分子量從4000到18萬(wàn)的聚天門冬氨酸，且分子量可控。富馬酸轉(zhuǎn)化率達(dá)95%，天門冬氨酸的收率達(dá)92%；聚天門冬氨酸鈉對(duì)天門冬氨酸的收率達(dá)80%以上。 PASP 除具有一般聚羧酸的特點(diǎn)外，還具有很好的生物相容性及生物降解性，這些特點(diǎn)使得PASP 具有十分廣泛的應(yīng)用：①在水處理方面用作緩蝕劑、阻垢劑；②可作為肥料，吸收和富集植物根部周圍土壤中有用的元素；③PASP 具有良好的殺蟲、滅菌和分散能力，可用于農(nóng)藥；④PASP 鹽對(duì)無(wú)機(jī)物、有機(jī)物都具有良好的分散作用，可在顏料、涂料、無(wú)機(jī)化工、及油田化學(xué)等領(lǐng)域獲得應(yīng)用；⑤用于可降解高效吸水材料及日用化學(xué)；⑥用于醫(yī)藥等。 PASP 是一種性能優(yōu)越、無(wú)毒無(wú)污染、極易降解的水溶性高分子材料，其原料易得，價(jià)格不高。我國(guó)PASP 的研究和生產(chǎn)正處于起步階段，近年來(lái)脫色技術(shù)及淺色產(chǎn)品的開發(fā)成功拓寬了其廣泛的產(chǎn)品市場(chǎng)，因此開發(fā)PASP 產(chǎn)品前途遠(yuǎn)大。 建立年產(chǎn)2000 噸的聚天門冬氨酸工業(yè)化裝置，總投資1500 萬(wàn)元。其中，若以富馬酸為原料生產(chǎn)，固定資產(chǎn)需1200 萬(wàn)元；若以天門冬氨酸為原料，固定資產(chǎn)需600 萬(wàn)元。年產(chǎn)值5000 萬(wàn)元，成本3500 萬(wàn)元，利稅1500 萬(wàn)元，具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益。

聚羧酸減水劑是新一代的混凝土減水劑。其性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的木質(zhì)素磺酸鹽系、萘 磺酸鹽系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽系等系列減水劑。聚羧酸系減水劑不僅具有高減水 率、高保坍性、高強(qiáng)度等，而且具有生產(chǎn)綠色化、產(chǎn)品綠色化等特點(diǎn)，是減水劑工業(yè)的 重點(diǎn)發(fā)展方向。 本研究成果是基于所提出的性能－結(jié)構(gòu)－設(shè)計(jì)技術(shù)研究出的第三代高性能減水劑。 從產(chǎn)品性能需求，來(lái)設(shè)計(jì)、優(yōu)化聚合物分子結(jié)構(gòu)、從而合成、制備高性能的聚羧酸減水 劑。本研究成果目前處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。可生產(chǎn)早強(qiáng)、緩凝、泵送等不同系列的聚羧酸 減水劑。 本技術(shù)產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于建筑工程、水利、海工、橋梁、隧道等混凝土工程中。具 有廣泛的經(jīng)濟(jì)效益與推廣價(jià)值。

利用粉煤灰、煤矸石、水泥基材料、保溫骨料、合適的有機(jī)成分制備的一系列新型建筑保溫材料。隨著礦井開采深度的增加，地下圍巖的溫度升高，由于圍巖向井內(nèi)散熱增加，加上地下熱水的滲漏，巷道內(nèi)的氣溫常年在35℃以上。為減少地下圍巖向井內(nèi)的傳熱，降低散熱成本，在礦井內(nèi)部引入該產(chǎn)品能起到支護(hù)與隔熱作用。主要的設(shè)計(jì)施工思路：三層式結(jié)構(gòu)即混凝土內(nèi)襯+保溫砂漿層+表面噴涂層。