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本研究以多元低維碳材料為發(fā)熱主體，構(gòu)建由不同形態(tài)的碳材料之間協(xié)同作用，搭建三維立體載流子傳輸通道的水性電熱油墨體系。通過理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，揭示導(dǎo)電填料的微觀形貌、粒徑、導(dǎo)電性以及流變性與油墨電熱性能的關(guān)聯(lián)關(guān)系。 一、項(xiàng)目分類 顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 創(chuàng)新性： 本研究以多元低維碳材料為發(fā)熱主體，構(gòu)建由不同形態(tài)的碳材料之間協(xié)同作用，搭建三維立體載流子傳輸通道的水性電熱油墨體系。通過理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，揭示導(dǎo)電填料的微觀形貌、粒徑、導(dǎo)電性以及流變性與油墨電熱性能的關(guān)聯(lián)關(guān)系。根據(jù)發(fā)熱器件的實(shí)際使用需求，指導(dǎo)油墨配方的調(diào)整，明確提高電熱轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵因素，并以此為指導(dǎo)得到高電熱轉(zhuǎn)化效率、低成本、低功耗、可大規(guī)模生產(chǎn)制備的碳系水性電熱油墨。 先進(jìn)性： 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，國內(nèi)外許多公司和科研機(jī)構(gòu)都致力于研發(fā)低成本高電熱效率的電熱膜，快速的加熱性能和低驅(qū)動(dòng)電壓是其核心目標(biāo)；大規(guī)模低成本的制備工藝、均勻的加熱分布、電熱膜的耐用性及其規(guī)模化生產(chǎn)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)；良好的柔韌性以及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)其大范圍應(yīng)用的關(guān)鍵；環(huán)保無毒害是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。針對(duì)上述問題，本項(xiàng)目構(gòu)建了一種多元碳體系水性電熱油墨。該油墨以水為溶劑，炭黑、納米級(jí)石墨片、少層石墨烯和碳納米管等碳系材料作為導(dǎo)電發(fā)熱填料，水性樹脂作為連接料，利用不同形態(tài)碳材料之間的橋接效應(yīng)和協(xié)同作用，降低電熱油墨的滲流閾值并提升電加熱性能。該電熱油墨具備低功耗、低成本、低單位面積使用量的特性。研究了碳材料本身的結(jié)構(gòu)和性能、不同配合體系油墨的導(dǎo)電、導(dǎo)熱機(jī)理，優(yōu)化制備方法，形成高電熱轉(zhuǎn)化效率、適用于各種復(fù)雜場景使用的多元碳體系電熱油墨，具有較高理論和實(shí)踐意義。 獨(dú)占性 針對(duì)目前市場上的碳體系電熱油墨工作電壓高（220 V）、實(shí)際電熱轉(zhuǎn)化率低、功耗大、發(fā)熱性能難以滿足復(fù)雜多變的應(yīng)用場景、難以規(guī)模化生產(chǎn)等問題。本項(xiàng)目擬以低成本、大規(guī)模制備、高電熱轉(zhuǎn)化效率、綠色環(huán)保為目標(biāo)，構(gòu)建多元碳體系電熱油墨。利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法揭示額定條件下油墨的電熱轉(zhuǎn)化效率與體系中碳材料的形貌結(jié)構(gòu)、碳材料與連接劑和分散劑等的配比以及制備工藝之間的關(guān)聯(lián)性；探討界面處發(fā)生的各種熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)問題；研究多元碳材料之間的協(xié)同作用。構(gòu)建了在24 V~220 V條件下均可使用且能量內(nèi)耗低、電熱轉(zhuǎn)化效率大于90 %、油墨用量少的環(huán)保性碳系水性電熱油墨。并實(shí)現(xiàn)絲網(wǎng)、凹版一次印刷即可滿足24 V工作電壓的使用需求，提高了生產(chǎn)效率，拓寬了應(yīng)用范圍和領(lǐng)域。

一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 關(guān)鍵技術(shù)1：基于能源大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)源流路徑電氣剖分技術(shù) 電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分技術(shù)是一種基于系統(tǒng)確定運(yùn)行方式下源流計(jì)算結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)分析方法。利用電氣剖分方法，可以定量地求出任一線路上的源流具體是從系統(tǒng)中的何處、以何路徑傳輸而來。基于電氣剖分理論可以分析出實(shí)際電網(wǎng)源流耦合信息，并以此為依據(jù)制定相應(yīng)的控制策略。 基于不同發(fā)電類型的發(fā)電廠碳排模型和不同時(shí)間斷面下的電網(wǎng)潮流分析數(shù)據(jù)，通過電力網(wǎng)絡(luò)源流路徑電氣剖分方法，可面向不同電壓等級(jí)區(qū)域電網(wǎng)，支持包含源網(wǎng)荷儲(chǔ)的配網(wǎng)模型導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中源荷資源碳流足跡的實(shí)時(shí)追蹤，基于電網(wǎng)的碳流追蹤技術(shù)可掌握電網(wǎng)碳流動(dòng)態(tài)分布情況，通過對(duì)電網(wǎng)碳分布-電分布時(shí)空耦合影響機(jī)理的研究，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)碳分布與電分布間交互影響的有效分析，最終掌握電網(wǎng)電碳分布情況、碳排流動(dòng)情況以及碳排分?jǐn)偙壤瑥亩嵘龑?duì)不同區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)碳流的態(tài)勢(shì)感知能力，助力區(qū)域電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。 關(guān)鍵技術(shù)2：基于用戶側(cè)能碳因子的電力基因技術(shù) 電力基因技術(shù)，是對(duì)各種不同的電力特征數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，獲取系統(tǒng)基因組的準(zhǔn)確畫像，利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段進(jìn)行電力基因檢測和診斷，通過控制手段進(jìn)行電力基因調(diào)控，從而挖掘出深度應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。電力基因數(shù)據(jù)包含時(shí)間特征（天-時(shí)級(jí)、分-秒級(jí)、毫-微秒級(jí)）、空間特征（線路拓?fù)洹⒐?jié)點(diǎn)分布及設(shè)備位置）和能量特征（電壓、電流、功率、頻率）信息，可以對(duì)一個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行電力基因數(shù)據(jù)提取，并建立基于電力基因數(shù)據(jù)的電路模型，開展多樣化定制化的電碳協(xié)同服務(wù)應(yīng)用。 用戶的電碳因子可能受到多種因素的影響，包括用戶對(duì)用能設(shè)備的控制，如開關(guān)動(dòng)作、調(diào)節(jié)指令等；用戶對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行方式的改變，如運(yùn)行模式、調(diào)控策略等；用戶受到研究對(duì)象自然條件的影響，如溫度、濕度、臺(tái)風(fēng)等；用戶受到電網(wǎng)或社會(huì)環(huán)境的影響，如政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技、心理等因素。對(duì)供電大樓內(nèi)不同部門不同班組的用戶進(jìn)行精細(xì)的能碳畫像，有助于加強(qiáng)用能科學(xué)管理，強(qiáng)化用能監(jiān)督，制定和實(shí)施低碳節(jié)能措施，為供電公司開展低碳節(jié)能技術(shù)改造和節(jié)能減排工作提供強(qiáng)有力的決策支持。

本團(tuán)隊(duì)采用獨(dú)特的從“0 到 1”的原創(chuàng)水相體系制備技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)鉑載量從 30-60%不同系列鉑碳催化劑的小規(guī)模批量制備。以典型的50%鉑碳催化劑為例，催化劑粒徑 2.5nm，均勻分布，BET 面 積 260m2/g，電化學(xué)活性面積 80 m2/g，初始質(zhì)量活性 0.25 A/[email protected]；按照 DOE 測試標(biāo)準(zhǔn)，3 萬圈循環(huán)，電化學(xué)活性面積衰減30%，質(zhì)量活性衰減 35%。小規(guī)模量產(chǎn)的鉑碳催化劑一致性偏差小于5%，且制備過程環(huán)保、成本低、性價(jià)比優(yōu)良。以此鉑碳催化劑制備的膜電極功率密度大于 1.1W/[email protected]。 鉑基合金催化劑包括鉑鎳碳和鉑鈷碳，催化劑中活性組分含量大于45%，平均粒徑 3.6nm，BET面積305 m2/g，電化學(xué)活性面積 65 m2/g，初始質(zhì)量活性 0.55 A/[email protected]；按照DOE測試標(biāo)準(zhǔn)，3萬圈循環(huán)，電化學(xué)活性面積衰減30%，質(zhì)量活性衰減30%。    

常溫液態(tài)金屬通常是指一大類熔點(diǎn)接近室溫的低熔點(diǎn)金屬。與傳統(tǒng)認(rèn)知中的金屬不同，此類物質(zhì)通常情況下呈液態(tài)，既具有液體良好的流動(dòng)性，又擁有金屬材料優(yōu)異的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性，且易于通過溫度調(diào)控使其在固液相之間快速切換，即表現(xiàn)出剛?cè)嵯酀?jì)的特點(diǎn)。由于這些因素，液態(tài)金屬在柔性電子、3D打印、芯片冷卻、生物醫(yī)學(xué)以及可變形機(jī)器人等領(lǐng)域得到了日益增長的應(yīng)用。然而，常規(guī)的液態(tài)金屬材料自身密度通常很高，這會(huì)給由此制成的器件與裝備平添額外重量，造成相應(yīng)能量消耗，也削弱了使用的靈活性。為改變上述現(xiàn)狀，劉靜課題組提出了旨在制造輕質(zhì)液態(tài)金屬的基本思想，他們特別以共晶鎵銦合金及中空玻璃微珠為典型代表（圖2），制備出了密度僅為水的一半以至可漂浮于水面的輕量化液態(tài)金屬復(fù)合材料（圖3）。這種材料除保留了純液態(tài)金屬良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、力學(xué)強(qiáng)度及固液相變特性（圖4）外，還擁有可塑性、可變形性乃至磁性等行為，作者們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了系列平面及三維應(yīng)用場景，并引入不同封裝方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料漂浮行為的調(diào)控，展示了水面電路及水中機(jī)器人的潛在應(yīng)用。圖2. 典型輕量化液態(tài)金屬復(fù)合物微觀結(jié)構(gòu)的SEM與EDS圖圖3. 基于液態(tài)金屬-中空玻璃微珠制成的輕量化復(fù)合材料及對(duì)應(yīng)密度圖4. 基于GaIn與玻璃微珠的輕量化液態(tài)金屬復(fù)合材料的力學(xué)與溫度斷裂行為輕質(zhì)液態(tài)金屬物質(zhì)概念的提出具有基礎(chǔ)科學(xué)意義和普適應(yīng)用價(jià)值，由此開啟了一條研制新型液態(tài)金屬功能材料的基本途徑。原則上，結(jié)合各類液態(tài)金屬與對(duì)應(yīng)的輕質(zhì)改性物質(zhì)，可賦予終端材料更多目標(biāo)功能，從而能以一種材料形式同時(shí)將許多尖端材料的功能如電、磁、聲、光、熱、力學(xué)、流體、化學(xué)等集于一體，這是已有材料體系不易具備的，因而在許多場合十分有用，比如作為印刷電子墨水、3D打印材料、可注射金屬骨骼與牙科修復(fù)、血管栓塞及造影劑、水中機(jī)械電子設(shè)備、剛?cè)嵯酀?jì)型可穿戴外骨骼以及可變形柔性機(jī)器人等。此項(xiàng)研究中，論文第一作者為清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系博士生袁博，通訊作者為清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系教授劉靜。相應(yīng)研究得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目及中科院前沿項(xiàng)目的資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201910709

實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的輕量化，不僅可降低產(chǎn)品成本，而且可減小裝備總裝機(jī)功率，改變驅(qū)動(dòng)形式，提高作業(yè)效率和操作性能，因此結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)已成為我國機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新升級(jí)的關(guān)鍵，是機(jī)械產(chǎn)品向高端化發(fā)展必須突破的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。自 2005 年起，項(xiàng)目組以實(shí)現(xiàn)輕量化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品升級(jí)換代為目標(biāo)，開展了機(jī)械結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。在國家和省部級(jí)多個(gè)項(xiàng)目的支持下，通過校企深度合作研究，發(fā)明了多項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，并在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化的基礎(chǔ)上，發(fā)明了典型機(jī)械產(chǎn)品關(guān)鍵零部件的多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，最終集

本項(xiàng)目在輕量化環(huán)保熱塑性復(fù)合材料開發(fā)及應(yīng)用，智能材料開發(fā)與應(yīng)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析等方面進(jìn)行深入研究，已完成前端模塊、座椅骨架、SUV尾門、保險(xiǎn)杠、復(fù)材彈簧的開發(fā)。在材料、工藝、載荷方面取得了較大突破。 本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)來自北航交通科學(xué)與工程學(xué)院，團(tuán)隊(duì)成員包括孫凌玉教授、康寧副教授、李立軍講師、郭春杰高工以及團(tuán)隊(duì)中多位博士、碩士生。團(tuán)隊(duì)主要研究方向?yàn)閺?fù)材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真、智能材料及失效診斷、優(yōu)化設(shè)計(jì)與工藝仿真、連接建模仿真與實(shí)驗(yàn)等。

本項(xiàng)目在輕量化環(huán)保熱塑性復(fù)合材料開發(fā)及應(yīng)用，智能材料開發(fā)與應(yīng)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析等方面進(jìn)行深入研究，已完成前端模塊、座椅骨架、SUV尾門、保險(xiǎn)杠、復(fù)材彈簧的開發(fā)。在材料、工藝、載荷方面取得了較大突破。 本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)來自北航交通科學(xué)與工程學(xué)院，團(tuán)隊(duì)成員包括孫凌玉教授、康寧副教授、李立軍講師、郭春杰高工以及團(tuán)隊(duì)中多位博士、碩士生。團(tuán)隊(duì)主要研究方向?yàn)閺?fù)材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真、智能材料及失效診斷、優(yōu)化設(shè)計(jì)與工藝仿真、連接建模仿真與實(shí)驗(yàn)等。

450mm×250mm×300mm，八大行星模型，大致區(qū)分大小（直徑），有公轉(zhuǎn)軌道，可手動(dòng)操作。

重點(diǎn)運(yùn)用深度學(xué)習(xí)的算法，為股票市場的交易價(jià)格做出客戶化的未來預(yù)測參考和量化操作指導(dǎo)。 一、項(xiàng)目進(jìn)展 已注冊(cè)公司運(yùn)營 二、企業(yè)信息 企業(yè)名稱 上海沃添信息科技有限公司 企業(yè)法人 張樸平 注冊(cè)時(shí)間 2017.6 注冊(cè)所在省市 上海 組織機(jī)構(gòu)代碼 91310116MA1J8QJ959 經(jīng)營范圍 信息平臺(tái) 企業(yè)咨詢 企業(yè)地址 上海市金山區(qū)寺坪南路 獲投資情況 250萬 三、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時(shí)間 張樸平 計(jì)算機(jī) 2015.9/2019.7 四、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 鄒宗峰 信息管理 教授 信息技術(shù) 熊勵(lì) 信息管理 教授 信息技術(shù) 五、項(xiàng)目簡介 重點(diǎn)運(yùn)用深度學(xué)習(xí)的算法，為股票市場的交易價(jià)格做出客戶化的未來預(yù)測參考和量化操作指導(dǎo)。