所处阶段：中试
成果来源：等离子体物理研究所
l 必要性及需求分析:
我国以CPVC 、CPE为代表的氯化高聚物，存在着废水难综合利用，废水、废气排放量大等环境问题。 目前国内CPVC的产能在20万吨，2015年国内CPE产量为90万吨，两者普遍采用水相法生产，每生产1吨CPVC或CPE将产生约20吨的酸性废水、200立方的酸性废气。两者合计年产酸性废水2200万吨，酸性废气2.2亿立方。需要投入大量人力、物力和资金进行环境治理。
l 目标及主要任务:
等离子体法制备CPE和CPVC等氯化高聚物技术工艺将完全取代现有水相法制备工艺，实现氯化高聚物的清洁化与绿色化生产，大大减轻企业的环保压力，降低生产成本，符合国家节能减排和清洁生产的政策要求。
l 现有工作基础:
开展了如下研究工作：（1）等离子体作用产生大分子自由基，并原位引发氯气氯化制备CPVC、CPE的方法及工艺技术均系首创。（2）工艺过程环境友好，吨产品耗水量≤5吨，符合节能减排和清洁生产的政策要求。（3）项目技术采用的是非CPVC专用料，解决了合成CPVC的原料限制问题。（4）项目技术解决了设备腐蚀、氯化安全等技术难题，利于工程放大。
制备出的氯化聚氯乙烯性能指标，不低于现有水相法制备的氯化聚氯乙烯性能指标。（1）氯含量65-68%；（2）热分解温度≥100℃；（3）热稳定时间≥40s。
目前项目获得授权发明专利2项（低温等离子体氯化高分子聚合物的方法， ZL 200510094436.2）。（制备氯化聚乙烯的装置及方法， ZL 201310151063.2）。授权实用新型专利1项（制备氯化聚乙烯的装置，授权公告号：CN203269839U）。获得安徽省科技成果1项，河南省科技成果二等奖1项。
l 预期经济和社会效益:
研究表明，以氯含量为65% 的CPVC为例，氯化时间比现有水相法技术缩短三分之一，吨产品电耗在450千瓦时；吨产品用水量仅1～2吨、副产物氯化氢经水吸收制备高纯盐酸。经测算，按CPVC目前产品用量20万吨，每年可少排废水400万吨。项目的实施将大大减轻企业的环保压力，降低企业生产总成本，具有明显的经济效益。
目前项目正在中国平煤神马能源化工集团进行中试试验。该中试试验项目取得的研究成果和经验将为千吨级工业化示范工程提供技术支持，对该项技术进入到工业化有重要意义。
l 实施方式/模式：
该项目适合在煤盐资源丰富地区和石化行业推广。本项目的工艺技术可应用领域：（1）通过电容耦合等离子体放电装置可以对高聚物材料的表面进行处理，引入极性基团，改善高聚物材料的亲水性和粘接性。（2）介质阻挡等离子体放电装置可以处理工业生产当中产生的废气和废水。
100吨/年CPVC的中试规模投资在500万元，采用的合作模式可以是联合技术开发、或技术转让。
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所处阶段：小试
成果来源：等离子体物理研究所
l 必要性及需求分析:
为引导石墨烯产业创新发展，助推传统产业改造提升、支撑新兴产业培育壮大、带动材料产业升级换代，国家发改委、工信部、科技部等三部门印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》。意见提出，到2018年，石墨烯材料制备、应用开发、终端应用等关键环节良性互动的产业体系基本建立，产品标准和技术规范基本完善，开发出百余项实用技术和样品，推动一批产业示范项目，实现石墨烯材料稳定生产，在部分工业产品和民生消费品上的产业化应用。到2020年，形成完善的石墨烯产业体系，实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化，建立若干具有石墨烯特色的创新平台，掌握一批核心应用技术，在多领域实现应用。意见强调，突破石墨烯材料制备共性关键技术。围绕石墨烯材料批量制备以及基于石墨烯的各类功能材料制备关键技术，引导骨干企业携手有关高校、科研院所，协同开发材料制备技术，促进关键工艺及核心装备同步发展，提升产业化水平，实现对石墨烯层数、尺寸以及表面官能团等关键参数的有效控制，提高石墨烯材料制备的工艺稳定性、性能一致性、产品合格率，有效降低成本。
目前困扰石墨烯产业发展的瓶颈，一是高质量石墨烯的制备，二是石墨烯下游产业对石墨烯需求产业链的打开。当下游应用铺开之后，如果没有高质量石墨烯原料的供给，则一切产品都将成为空中楼阁。
而目前市场上的石墨烯粉体，大多都不能是真正意义的石墨烯，质量参差不齐，有的石墨烯产品层数多达上百层，不能表现出石墨烯优异的性能，甚至已经不能称为石墨烯。这与目前石墨烯制备技术尚未真正突破的现状有关，目前为止，尚无稳定的技术路径能够完全解决高质量石墨烯的制备和大规模应用。因此，本项目的设立着眼于尝试解决这一战略性难题。我们通过各种制备技术尤其是等离子体技术的探索、组合、改进和创新，从而获得高质量石墨烯制备技术。我们的产品包括高质量单层石墨烯薄膜，少层石墨烯薄膜，高质量少层石墨烯粉体、石墨烯基金属复合物以及各种面向特定应用的功能化石墨烯材料。这些产品的应用服务领域横跨新能源、航天军工、生物医疗、环境监测与治理、精密制造、智能装备等，目的是为满足未来十年战略新兴产业发展，以及为制造业全面迈进中高端进行材料和技术准备，并形成潜在市场规模在百亿级别的细分材料产业。
l 目标及主要任务:
制备高质量石墨烯薄膜。
l 现有工作基础:
项目负责人：王奇，博士，副研究员，中国科学院合肥物质科学院等离子体物理研究所工作。合肥物质科学研究院石墨烯前沿技术实验室负责人。2014年毕业于中科院等离子体所，获博士学位。2015年任副研究员。曾获得2014 年中国科学院“院长特别奖”，2015 年中国科学院“优秀博士学位论文”，2016年安徽省“杰出青年”科学基金。2014年任中科院重点实验室学术带头人，主持中科院新型薄膜太阳电池院重点实验室“新型电极材料的制备与研究”方向的工作。2015年任美国物理学会会员，2016年受邀担任国际SCI期刊《RSC Advances》编委。此外，担任(Energy & Environmental Science，Green chemistry, Small, Physical Chemistry Chemical Physics, Industrial & Engineering Chemistry Research, Journal of Hazardous Materials，RSC Advances)等多个SCI期刊审稿人。近年来，对等离子体技术制备石墨烯及其纳米复合物进行了系列研究，申请和获得了3项国家发明专利，在Chemical Society Reviews, Applied Physics Letters, Environmental Science & Technology, Chemical Engineering Journal, Dalton Transactions, Chemistry-An Asian J, Physical Chemistry Chemical Physics, ChemPlusChem等SCI期刊上发表多篇论文。主持国家自然科学基金面上项目、青年科学基金、安徽省杰出青年科学基金、中科院青年创新促进会人才专项、合肥研究院院长基金特别支持项目、合肥市人民政府重大课题等多个科研项目。三年来累计指导15名博士、硕士研究生进行课题研究。项目组成员均来自中科院合肥物质科学研究院。研发团队在材料学，化学、环境、生物学、能源、物理方面均有相应的积累，为本项目的顺利开展打下了良好的基础。
l 预期经济和社会效益:
实现高质量石墨烯的小试生产线。为石墨烯产业的发展打下关键性的基础。
l 实施方式/模式：
以技术开发合作的方式实施。
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所处阶段：中试
成果来源：固体物理研究所
l 必要性及需求分析:
传统的透明导体以氧化铟锡（简称ITO）属于陶瓷材料，硬而脆，可承受的形变非常小，在弯折条件下方阻急剧上升，进而导电性显著下降，导致电子设备失效；ITO不具备延展性，因此在可穿戴电子设备中应用效果欠佳是其内在的理化特性所决定的，很难得到实质性改善。研发新型的透明导体，在确保其本征的柔性及延展性的前提下，使其综合光、电性能可以与ITO比拟，甚至超过ITO，会颠覆可穿戴电子设备的设计理念，创造出性能优异的新型可穿戴电子设备及系统，形成具有更广阔市场空间的新产业。具有重大的军事及民用价值。目前，美国、日本、德国等先进电子制造国家纷纷投入大量资源研发新型柔性可延展透明导体，以抢占可穿戴电子设备、柔性触控屏、虚拟现实设备的市场高地。唯有掌握新型透明导体的核心知识产权，才能在可穿戴设备与系统、虚拟现实等领域的竞争中处于有利位置；否则必将错失新的发展机遇，受制于人。
l 目标及主要任务:
抓住可穿戴设备及虚拟现实领域新一轮科技革命的契机，促进新型柔性可延展透明导电薄膜材料与器件产业的发展，以柔性化、可延展、轻量化、大面积制造为方向，以新型柔性透明导体、可延展导电弹性体及自修复特性为重点，加强核心部件和关键技术攻关，加快推进我国新型透明导体领域的创新转型。
l 现有工作基础:
固体物理研究所研发的基于银纳米线的新型柔性可延展透明导电薄膜材料，采用了具有自主知识产权的超细(直径20-30 nm)、超大长径比（1000-4000）的银纳米线作为导电材料，并通过独立发明的红外动态加热专利技术，制备的柔性透明导电薄膜，其光、电等核心技术指标均达到甚至超过目前占市场主导地位的氧化铟锡(ITO)薄膜，在抗弯折力学稳定性方面远超ITO薄膜（ITO弯折200次面电阻增大10倍，银纳米线薄膜在相同条件下面电阻增加不超过5%）。目前已经通过了实验室小试阶段的技术验证，进入中试放大阶段。
l 预期经济和社会效益:
已研发出性能处于国际领先水平的新型柔性可延展透明导电薄膜，若成果得以实施，将会革新可穿戴电子设备、平板显示技术、机载及车载触控技术、移动医疗设备等的设计、制造、应用模式，形成新的产业及新材料国家级制造中心，促进安徽省地方经济转型及实现跨越式发展。根据目前显示及触控市场的总量以及行业发展趋势分析，目前透明导电薄膜的市场总量为每年数千万平至一亿平米，预期以银纳米线透明导电薄膜为代表的新型透明导电薄膜到2020年可以占有40-50%的市场总量，形成百亿美元的市场规模，进而带动可穿戴电子、虚拟现实设备等的发展，形成千亿乃至更大规模的市场。
l 实施方式/模式：
与企业合作联合进行技术的深度开发，成果共享；进行技术转让或者技术的有偿使用；成立新公司，技术入股等。
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所处阶段：小试
成果来源：等离子体物理研究所
l 必要性及需求分析:
能源短缺以及现在化石能源使用过程中带来的环境污染是困扰人类社会持续稳定发展的关键问题之一。核聚变能是资源无限、清洁安全的理想能源，是目前认识到的最终解决人类能源问题的最重要的途径之一。氘氚核聚变反应的原料是氘（从海水中提取）和锂（可产生氚），在地球上藏量极为丰富。反应产物是没有放射性的氦，不存在温室气体排放问题，不污染环境；聚变中子对堆结构材料的活化也只产生少量短寿命放射性物质。聚变反应堆本身是安全的，没有核泄漏、核辐射等潜在威胁。因此，核聚变能源被认为是人类未来的永久能源，研究核聚变、开发核聚变能具有极其重大的科学意义和战略意义。国际上对核聚变的研究已持之不懈地进行了半个多世纪，并取得了突破性进展,现已进入可以开始建造实验聚变堆的阶段。
管内电缆导体（Cable-in-Conduit Conductor，CICC）是Hoening等人在提出CIC概念基础上不断演变发展后得到广泛应用的。经过多年的发展，CICC导体的发展取得了长足的进步。今天的CICC导体具有良好冷却、高电压绝缘、大电流、低损耗、多股绞缆等优点。因此，中国的国家大科学工程项目EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）、中国聚变工程实验堆(CFETR,China Fusion Engineering Test Reactor)、印度的SST-1（Steady Statc Tokamak-1）、韩国的K-STAR（Korean Superconducting Tokamak Advanced Research）以及ITER（International Thermal Nuclear Experimental Reactor）等超导核聚变实验装置上都采用了CICC导体。
对超导CICC导体进行结构分析,深入研究和发展CICC集成的关键工艺,能满足国内外超导CICC的需求,对整个制造过程进行总结分析,将各种形状的超导CICC制造工艺形成完整的工艺链,可为大型超导磁体的研制提供可靠的技术支撑；通过CICC超导项目的研制，全面掌握大型超导磁体的设计和研制技术，为将来中国建设自己的核聚变反应堆奠定基础。并有利于推动超导技术在电力工业（如大型超导贮能电站，核聚变反应堆）、科学研究（如大型高能物理的加速器磁体，核磁共振谱仪磁体，强场磁体，宇宙暗物质探测磁体等等）、国防（如舰船推进磁体，扫雷磁体，强脉冲贮能磁体等）等各方面的广泛应用。
l 目标及主要任务:
（1）目标
通过深入研究和发展CICC集成的关键工艺,完善超导CICC生产线，逐步全面掌握大型超导磁体的设计和研制技术，为将来中国建设自己的核聚变反应堆奠定基础，全面履行我国参加ITER计划所承担的任务和实物贡献；参加ITER装置建设运行和实验。
以国际合作为契机，提升我国聚变研发水平。消化、吸收，掌握ITER计划现有的成果；加强国内相应聚变技术的研究和创新；形成一支高水平的聚变研发队伍。到2020年使我国有能力设计和研制DEMO，有能力开发ITER技术的直接应用，使我国核聚变能研究开发水平进入世界先进行列。
（2）主要任务
- 开展强磁场、大电流、高稳定性的导体结构设计研究；
- 深入研究和发展强磁场、大电流、高稳定性的多种材料的CICC导体集成的关键工艺。
l 现有工作基础:
等离子体物理研究所拥有国际上首个全超导非圆截面可实现单双零偏滤器位型放电的托卡马克装置-EAST装置，具有类似ITER乃至未来聚变堆的结构和概念，能实现高参数稳态运行。在EAST及ITER超导导体的研发过程中积累了诸如超导股线、导管制造、超导电缆绞制、穿管线、导管焊接、电缆插入、导体缩径、导体收绕、无损检测等技术和设备。拥有的相关技术设备及平台的基本情况：
（1）大型超导磁体实验平台
在EAST大科学工程和科学院知识创新工程支持下，于2002年建成全国最大、处于世界一流水平的大型超导磁体实验平台。实验平台拥有超导电工、低温工程、高功率脉冲电源技术、真空技术、失超探测及保护技术、技术诊断及数据采集技术等多学科综合技术。
（2） 超导股线测试装置
已建成超导股线测试装置，装置主要部件有：磁体杜瓦及背场磁体，样品变温杜瓦，样品电源及测量和数据采集系统等。
（3） ITER CC导体短样性能测试实验平台
等离子体所在ITER专项基金的支持下，建成能够用于测试ITER CC导体短样性能测试的实验平台。目前该平台已经完成工程调试，最高测试磁场达5T，最高样品电流可达58kA，已经完成国内首个ITER CC导体短样的直流性能测试，测试结果与瑞士Sultan实验室非常吻合，实验条件已达到国际水平。
（4）高温超导电流引线测试平台
高温超导电流引线测试平台及CICC导体接头测试平台，为发展等离子体物理研究所在高温超导电流引线以及CICC导体接头中的关键技术，建有高温超导电流引线以及CICC导体接头测试平台。其中高温超导电流引线测试平台已完成所有EAST电流引线的测试任务，目前正在对改造后的EAST电流引线进行测试；CICC导体接头测试平台完成ITER CC导体接头的技术认证。
（5）ITER超导导体集成平台
等离子体所已经建成占地面积4000m2 的超导导体集成车间及三条1000 m 室外传输线。导体集成包括导管焊接，焊缝的无损检测，穿缆，导体成型和收缆，导体性能的总体检测，导体的包装和运行等。
l 预期经济和社会效益:
超导项目的研制有利于全面掌握大型超导磁体的设计和研制技术，为将来中国建设自己的核聚变反应堆奠定基础。同时通过发展大型超导磁体技术将推动超导技术在电力工业（如大型超导贮能电站，核聚变反应堆）、科学研究（如大型高能物理的加速器磁体，核磁共振谱仪磁体，强场磁体，宇宙暗物质探测磁体等等）、国防（如舰船推进磁体，扫雷磁体，强脉冲贮能磁体等）等各方面的广泛应用。
开发超导技术是国家战略需求之一，与经济发展、科技进步和国防安全都是密切相关的。建立大型超导综合技术，为超导技术在未来核聚变堆、超导储能电站、高能强子加速器、电力系统及国防科技的应用上发展具有我国自主知识产权的关键技术，保证大型EAST超导核聚变实验装置、45 T强磁场装置、百MJ级超导储能装置的可靠稳定运行及ITER聚变装置和下一代聚变示范堆建造提供技术支持。
l 实施方式/模式：
本项目采用的主要研究方案是：在现有技术的基础上通过与国内企业及科研院所合作，并积极引进国际先进技术，共同发展CICC导体制造的技术。
- 扩建和新建超导股线测试实验室、材料低温下机械性能实验室、导体测试实验室，推动高性能超导材料和导体技术的发展。
- 与国内电缆企业合作，发展不同材料的超导电缆技术。
- 与国内钢铁及钢管制造企业合作，共同发展满足高温热处理、低温高载荷的不锈钢材料。
- 升级或优化导体集成关键装备，发展强磁场、大电流、高稳定性的多种超导材料的CICC导体制造技术。
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所处阶段：中试
成果来源：等离子体物理研究所
l 必要性及需求分析:
随着技术的不断提升，3D打印以其全新的制造理念和技术优势，迅速成为制造技术领域重要的发展方向。3D打印作为前沿性、先导性的智能制造技术，将引领传统生产方式和生产工艺的变革，有望成为推动新一轮工业革命的源动力。而3D打印用球形金属粉末作为金属零件3D打印产业链最重要的一环，也是最大的价值所在。根据独立市场研究公司Marketsandmarkets发布的《3D打印粉末市场的全球预测2020（3D Printing Power Market-Global Forecast to 2020》报告预测，到2020年，全球3D打印粉末材料市场的销售额将达到6.369亿美元，从2015年到2020年的年复合增长率为24.4%，其中球形金属粉末在3D打印粉末中占据最大的份额，主要应用于工程和制造领域。
由于等离子体具有高温、高焓、高的化学反应活性，并对反应气氛及反应温度具有可控性等特点，在粉体材料的球化处理方面显示独特优点。目前，国外的等离子体粉体处理技术已具备相当规模的生产能力，如加拿大的泰克纳(TEKNA)公司应用射频等离子体技术已经实现了W，Mo，Re，Ta，Ni，Cu等金属粉末的球化处理。国内从上世纪80年代开始探索利用等离子体对金属粉进行球化研究，但是一直存在球化率不高、所获得的球形金属粉表面有轻微氧化现象等问题。微纳米粉末的制备是一项跨学科高难度工程，目前世界上只有美国、日本、德国、加拿大和俄罗斯等少数国家掌握此技术，并对我国实行技术封锁，开发我国自主产权的微纳米粉球化技术势在必行。
等离子体物理研究所在热等离子体技术研究处于国内领先水平，率先在国内开展了热等离子体材料制备基础及应用研究，拥有各种类型的热等离子体源及其材料制备装置，目前已完成部分金属粉末的小试研究，可实现98%以上的球化率。项目拟在等离子体制备球形金属粉领域提升产品质量，打破进口产品的垄断和技术封锁。
l 目标及主要任务:
（1）目标
已完成的3D打印用金属粉末球形化的实验室制备技术为基础，建立100t/年中试生产线，进行球形金属粉末系列产品生产工艺放大的产业化技术攻关，同时进行金属球形粉末系列产品在3D打印领域的应用示范，为实施该系列产品群的大规模产业化和推广应用奠定基础。产品主要特点和性能如下：
l 较高的球形度和流动性能：球形金属粉末的球形度≥98%；
l 粉末粒度符合一定范围：粒径要求-250目；
l 具有一定松装密度：要求粉末在规定条件下自由充满标准容器后所测得的堆积密度＞50%；
l 成形件的相对致密度优良：粉末经3D打印后的成形件具有接近100%的相对致密度。
（2）主要任务
l 中试生产线的建设和完善，包括：中试等离子体炬及反应器的研制、设计、加工、安装和调试；工艺流程设计；
l 金属粉末球化工艺中试放大，包括中试放大工艺参数下等离子体状态变化的诊断；等离子体参数的监测与调整；在成功放大的基础上，进行多批次的稳定试生产，考察工艺稳定性；
l 产品性能检测中心的建设，包括：颗粒表面形貌分析；粉末粒度分布；材料成分分析；粉末流动性和松装密度测试设备等。
l 现有工作基础:
等离子体物理研究所在等离子体物理、化学及其材料制备方面的应用研究已有多年的研究基础，在等离子体诊断、模拟，等离子体发生器设计、等离子体与材料的相互作用等方面，积累了丰富的经验，获得相关授权发明专利4 项。目前具备完备的硬件实验平台，包括各类等离子体源实验装置，以及各种常规的分析测试和表征仪器，为该交叉学科领域的研究课题取得建设性的成果打下了坚实的基础。
l 预期经济和社会效益:
国内球形粉末的制备大多存在球化率低、纯度不高、粒径分布不均匀等问题，无法完全满足3D打印领域的应用。目前国内采购的微纳米粉末主要来自于日本、美国，进口的球形粉价格高，且运输周期长。国内生产的高质量微纳米粉末，具有本土化优势，完全可以替代进口，具有广阔的市场前景。以年产100t的中试生产线为例，每吨球形金属粉以30-50万元计算，一条中试生产线即可完成年产值3000-5000万元，有良好经济效益。
l 实施方式/模式：
本项目拟首先通过政府或相关企业支持或融资，建立一条年产100t的3D打印金属球形粉末生产平台，同时，与现有球形金属粉的生产企业合作，通过设备改造或新建设面向工业应用的规模化生产线，以技术入股的方式入股生产线建设及产品生产，促进科技成果的转化与推广。
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所处阶段： 小试
成果来源：固体物理所
l 必要性及需求分析:
当前，人类的技术发展即将达到硅基材料的物理极限，这使得当前以硅基材料为基础的信息产业面临着巨大的发展障碍。需找高效能的新型量子材料，突破硅基材料的量子极限并延续摩尔定律，成为当前物理、化学、材料和信息科学等领域的重要前沿方向。
在新型低维晶体中，黑磷（black phosphorus）是性质相对特殊的一员。黑磷是磷的一种在常温下、空气中稳定的同素异性体，由具有和石墨相似的六角格子的原子面堆积而成的层状结构（如图1所示）。在黑磷块材中，直接能隙位于布里渊区Z点，大小为330meV；在单层黑磷中，直接能隙处于Γ点，可以达到大约0.8-1.5乃至2eV。从块材到单层，所有的黑磷都具有直接带隙，而且带隙的范围涵盖远红外到红色可见光这一对红外探测、通信工程、太阳能收集极其重要的能谱范围。可以预见黑磷光电器件的研发将可能对现代军事、通讯、能源问题产生巨大的影响。
l 目标及主要任务:
目前，世界范围内对黑磷的新奇量子特性与原型器件的研究刚刚起步，需要在基础性研究领域投入更多地研究力量，深化和拓宽这个研究方向，使之真正成为凝聚态物理中一个全新的领域。为此，现阶段的总体目标应当考虑如下几个方面：实现高质量材料的制备，通过高压和强磁场下地输运研究以及电子结构和磁结构的精密测量了解黑磷的新奇量子特性，在光电子器件和场效应管等新型原型器件研究中做出示范性产品，并在器件微型化与集成化方面攻克关键技术问题。
- 迁移率：>6000 cm2V-1s-1；
- 场效应开关比：>105；
- 发现两种以上的新量子现象；
l 现有工作基础:
在黑磷的研究中，值得一提的是我们2014年与复旦大学合作成功实现了少层黑磷制备的场效应管，开拓了低维材料应用的一个新的领域。如图3所示，我们与复旦大学张远波教授合作，制备出了基于具有自然能隙的极少层的黑磷单晶（所谓的phosphorene）的场效应管【Nature Nanotechnology 9, 372-377 (2014)】。通过外加电场方向的调制，可以使薄层黑磷中的费米能级从能隙中移动到价带或导带当中，从而有效地诱导出空穴型和电子型的载流子，实现“二极开关”的性能。
最近通过优化生长条件，我们得到了更高质量的黑磷样品，并利用薄层样品转移技术将薄层黑磷制备在六方氮化硼基底上，实现空穴迁移率高达3900 cm2 V-1 s-1的场效应管，并且在其中观察到了磁阻量子振荡行为（arXiv:1411:6572），如图4所示。在黑磷场效应管当中，电传导主要由黑磷和衬底氮化硼界面处空间厚度约为2nm的高迁移率二维电子气提供。通过改变外加电场方向，可以实现对载流子类型的调控，价带顶空穴和导带底电子的振荡信号显示出不同的有效质量和朗德因子。目前强磁场下的整数量子霍尔效应也已被观测到。黑磷场效应管中可由外加门电压调控的高迁移率二维电子气的实现，使这一直接带隙半导体成为一种在电子学领域有广泛应用前景的潜在热门材料。
此外，在静水压环境下对块体黑磷单晶输运性质的测量中，我们发现当压力增加到0.75 GPa，半导体行为逐渐被压制，磁阻上的量子振荡开始出现，并且表现出非常小的载流子有效质量和很低的量子极限磁场。在1.0 GPa附近载流子回旋质量小于自由电子质量的5%, 与石墨烯中的“无质量”狄拉克费米子已经很接近。在1.2GPa以上，黑磷样品金属性显著增强，正磁阻迅速上升且出现多个量子振荡频率，表明压力可能诱导了一个从窄带半导体到典型半金属的转变（in preparation）,如图4所示。对量子振荡的相位分析表明在这一半金属态中很可能存在非传统的线性色散，一部分载流子的行为非常类似于在拓扑非平凡的体系（如石墨烯、拓扑绝缘体和狄拉克半金属）中存在的狄拉克费米子。这一结果首次指出黑磷在压力下产生的半金属相可能是一个具有奇异电子结构和反常色散关系的复杂体系。
l 预期经济和社会效益:
在基础研究方面，预期3年发表10-15篇学术论文，申请2项专利，在黑磷的制备、新奇量子特性的机理与调控等方面做出突破。在应用方面，制作出晶体管、光电探测以及其他新型传感器的原型器件，设计出可替代硅基电路的新型电子电路与系统，获得自主的知识产权。
迄今二维材料的奇异世界一直被石墨烯统治着，仅石墨烯的应用就有超过7000项专利，大部分被科技巨头苹果和索尼占有。石墨烯可以说是新的硅，但并不是具有这种性质的唯一材料。石墨烯是所谓的零带隙半导体，而黑磷有带隙，因此黑磷作为可调半导体，在电子设备中或许有更多的应用：晶体管、传感器、太阳能电池、开关、电池电极等。如果我们可以生长成功高质量大尺寸黑磷薄膜，将会使黑磷的大规模应用成为现实，整个半导体工业就会发生颠覆性的革命。
l 实施方式/模式：
（1）黑磷薄膜制备工艺
目前制备黑磷单晶主要是用高压生长的方法和常压气相输运的方法。我们已经能够利用高压的方法得到了高质量的黑磷单晶，并通过改善温度梯度分布的手段有效的提高了黑磷质量。为了实现黑磷在纳米电子器件上的广泛应用，需要有制备大量少层乃至单层黑磷薄膜的方法。对于石墨烯，人们已经可以利用化学气相沉积（CVD）的方法制备大面积高质量的样品。我们将利用缓慢气相输运的方法，尝试在不同的衬底（如六方氮化硼、硅单晶等）生长少层乃至单层的大面积高质量黑磷薄膜，并且在技术成熟之后尝试生长与石墨烯以及过渡金属二硫族化合物的异质结薄膜。
（2）黑磷新奇量子现象探索
主要将开展块体和薄膜样品上的探索，实验手段包括低温、高压、强磁场和门电压电场调节。我们将对黑磷单晶块材进行精确晶体定向后展开静水压和磁场下的输运性质研究，分析其磁阻、霍尔行为和量子振荡，探索电子结构的演化，费米面的各向异性和可能的狄拉克费米子的产生。根据目前的实验结果，黑磷块材中的直接带隙在1.2GPa以下的静水压下即被关闭，系统进入半金属相，因此通过铍铜高压腔装置（压力上限3GPa）即可以实现对黑磷块材进行相关研究所需的压力。通过对0-3GPa压力范围内黑磷在磁场下电输运性质（主要是磁阻和霍尔的量子振荡现象）的研究，可以追溯系统中费米面在外加压力调控下的连续变化情况，细致描绘出黑磷中半导体-半金属相变、电子结构拓扑转变和可能存在的其他相关量子临界现象产生和演化的过程。
另一方面，我们将通过使用不同的衬底（Si、六方氮化硼、石英以及SrTiO3等），利用胶带转移或者气相输运法制备单层黑磷烯。我们计划在高质量的黑磷薄膜上利用门电压施加电场，调节能隙和载流子浓度，探索强磁场下的分数量子霍尔效应等物性。并尝试对薄层样品进行高压强磁场下的输运测量，研究能隙的调节过程，费米面演变以及可能出现的二维狄拉克电子系统的各种奇异性质。由于薄层黑磷中的直接带隙比块体中更宽，可能需要更大的压强来实现能隙关闭、能带反转及半导体-金属转变。我们将探索利用金刚石对顶砧装置，结合改进的薄层样品制备和转移技术以及衬底精确切割技术，实现二维系统小样品的高压输运测量，探索黑磷中维度效应对压力诱导的半导体-半金属转变的影响。
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所处阶段： 成熟待产业化
成果来源：固体物理所
l 必要性及需求分析:
钢铁工业作为国民经济发展基础，是国家经济水平与综合国力的重要标志， 其发展直接影响着与之相关的国防工业、建筑业、精密机械、造船、航空航天、 家电以及汽车等行业。
以现代汽车工业为例，为适应新形势下汽车节能、环保、安全、舒适的发展要求，轻质且具有优异吸能性能的新型高强合金钢亟待开发。近年来新开发的含15-30%Mn、2-4%Si和2-4%Al的高锰钢（TWIP钢）显示出极高的延伸率（60-95%）和中等的抗拉强度（600-1100MPa），强塑积高达50GPa%，其优异的力学性能来自于形变过程中的孪生诱发塑性效应，即TWIP效应。研究发现，TWIP钢不仅具有高强度、塑性，还有高的应变硬化率，优良的韧性和加工成型性以及无低温韧脆转变温度等特性，在航空航天、国防、汽车工业等领域具有巨大应用前景。
为加速TWIP钢产业化进程，国内外知名钢企和研究机构在TWIP钢成分设计、处理工艺、微观机理等方面均开展了广泛研究。其中国外较有代表性的是德国马普 Eisenforschung 研究所、日本国立材料研究所、 日本京都大学、澳大利亚迪肯大学。此外，Arcelor公司和Thyssen Krupp Stah（TKS）公司合作研制了X-IP FeMnl000型TWIP钢，并被应用在汽车B型门柱上以提高其侧面受冲击时的安全性；韩国浦项制铁2007-2008年在世界知识产权组织（WIPO）申请了TWIP钢一系列的专利技术。国内的主要有上海交通大学、北京科技大学、东北大学等高校、中科院固体物理研究所以及宝钢、鞍钢等大型钢企。但是，因起步较晚，相关研究主要侧重于微观组织与力学性能的内在联系、塑性变形的微观机制等基础性问题，产业化开发工作亟待推进。
2006年，在探月工程二期着陆缓冲材料研制任务的牵引下，中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所开始从事TWIP钢的研究与开发，从材料设计、组织调控、工艺设计、过程控制与质量保障等方面进行了全面系统的研究，获得了一系列与各过程相关的自主知识产权。与国内外同类研究相比，我们在研究的全面性、复杂性和创新性等方面具有一定特色，所研制的高效缓冲吸能部件为“嫦娥三号探测器”圆满实现月面软着陆做出了重要贡献，真正实现了从TWIP钢产品从概念到制造再到应用的三级跳。
本项目将在前期工作的基础上，着力进行第三代TWIP钢的研发，即根据不同户要求开发成分和性能可设计的高效吸能合金。鉴于TWIP钢优异高强度、高塑性、易加工、无低温韧脆转变等特性，及其在缓冲吸能领域的广泛适用性，实现技术嫁接，让社会资本参与进来，恰逢其时，也非常必要。希望抓住“《中国制造2025》重点领域技术路线图”中新材料规划这一机遇，有效推进高效吸能合金技术成果的转移转化，拓宽高效吸能合金的应用领域（航空航天、舰艇抗冲击甲板、耐压壳体、车辆减震、海洋平台、抗震建筑等），进而为我国高新技术材料领域的发展做出积极的贡献。
l 目标及主要任务:
（一）目标
（1）根据用户要求设计成分和性能：通过调整置换固溶原子（Mn、Al、Si）的成分的来获得理想的TWIP效应，从而达到预期的性能指标。
（2）掌握组织调控工艺及其对合金性能的影响规律。研发出一系列屈服强度、抗拉强度、延伸率、强塑积可调的合金体系。制备出不同MPa级合金产品，稳定制备工艺，并建立相应的工艺规范，形成企业或行业标准。
（3）申请一系列相关专利，并实施成果转移与产业化。
（二）主要任务
（1）探究成分、组织调控影响合金性能的微观机制，研制出性能范围宽广、可调、可设计的高效吸能合金产品，并建立相应的数据库。
（2）探究并开发合金的加工成型技术，如中厚板、薄板、线材及棒材的制备工艺，合金的焊接性能，冲压成型性能，以满足不同用钢的结构要求。
（3）寻求合作，大力推广高效吸能合金在多领域的应用，加速其产业化。
l 现有工作基础:
（1）在探月工程二期研制任务的牵引下，单位从2006年即开始从事高效吸能合金的探索，从材料设计、组织调控与性能优化到工艺设计、过程控制与质量保障等方面进行了全面系统的研究，获得了一系列与各过程相关的自主知识产权。与国内外同类研究相比，我们在研究的全面性、复杂性和创新性等方面具有一定特色，所研制的CE型号着陆器缓冲拉杆材料抗拉强度、延伸率达及断面收缩率达到或超过相关航天技术指标，缓冲吸能本领及吸能效率达到国际先进水平，为嫦娥三号探测器圆满实现月面软着陆做出了重要贡献。
（2）在探月研制任务基础上，通过工艺设计、组织调控实现了：屈服强度在250~1340MPa、抗拉强度在530~1360MPa、断后延伸率在7~110%、强塑积在10~60GPa%等宽广范围内可调的合金体系，可满足不同的用户需求。
l 预期经济和社会效益:
目前CE型号合金的研制已能实现批量生产，材料性能、质量及其稳定性能满足各类航天器着落缓冲结构、防爆罐壳体、海洋平台用钢以及车辆轻量化、节能、安全结构等应用领域的要求，性价比优于传统材料。而不同MPa级的合金体系也正在研制中，相应的工艺规范也在建立中。预计上述领域对高效吸能合金的年需求量可达数万吨，价值数亿元。
l 实施方式/模式：
本项目采用技术转让或技术入股的合作方式。取得的成果产出主要以专利的形式，并同时拥有产品推向市场应用。
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所处阶段： 中试
成果来源：固体物理所
l 必要性及需求分析
超轻多孔金属材料具有轻质、高比强度、高比刚度和强韧性等优异性能，已广泛应用于航空航天、飞机、列车、船舶等多个领域。目前常用的多孔金属主要为蜂窝铝，然而目前国内外常用的蜂窝铝板均为胶粘蜂窝板，蜂窝芯子之间为物理结合，其强度、使用寿命以及允许的工作环境在很大程度上受胶粘剂制约。尽管目前已制备出焊接式蜂窝铝板，但其制备工艺复杂，难以工业化生产，且蜂窝铝自身的力学性能具有明显的各向异性，这也大大制约了蜂窝铝材料在宇航、列车、船舶等关键部件中的应用。
针对上述问题，国外已在空间探测着陆系统及卫星承载结构中应用超轻开孔泡沫铝，并把航空、航天作为超轻开孔泡沫金属的最主要应用领域。近年来，美国国防部支持了一系列有关复合泡沫金属研究的国防计划，旨在航空航天、通讯、导航和雷达天线等航空结构中取代蜂窝铝，这不仅可使成本大幅度下降，而且加工方便，同时可获得各向同性的高服役性能和优良的防冲击性能，并可发挥该材料的多功能特性。如可用于光学系统大型支架取代蜂窝铝以承受多向应力，用作航天器承力筒空间热交换器等等。
铝基点阵材料是近年来出现的一种新型轻质有序孔多孔材料，与传统的泡沫金属和蜂窝铝相比，该材料具有更高的比强度、比刚度和单位质量吸能性，是当前国际上公认为的最有发展前景的轻质超强韧材料之一。除了优异的力学性能以外，点阵材料还具有更大的设计空间，可以通过基体调整、构型变化或孔隙填充进行功能化设计，使之具备吸波、缓冲、减振、防辐射和电磁屏蔽等功能特性。
随着深空探测技术的发展，对未来航天器长寿命、轻质量、高可靠性等方面提出了更高的要求，因而要求材料须具有更高的比强度、比刚度、比阻尼和强韧性。Al基点阵材料兼具上述多项优异性能，是航空航天工程中一直追寻的理想材料。此外，上述两种材料还具有高的比表面积和高的渗透性，是一种优良的载体和散热材料，如可作为航天飞机机舱内一氧化碳控制系统的催化剂载体，飞机废气的热屏蔽装置，固体推进剂的载体和燃烧促进器以及空间远红外望远镜低温固体冷却器的等温化和缓冲结构等。基于超轻泡沫铝结构性与功能性兼备的特点及在航天器中日益突出的作用，航空航天领域对该材料的需求日益迫切。同时该材料还可为其它民用领域科技创新和进步提供材料支持。因此，开展超轻开孔泡沫铝材料及铝基点阵材料制备关键技术研发及产业化应用研究是非常必要的。
l 目标及主要任务
（一）目标
1． 获得完整的超轻开孔泡沫铝和铝基点阵材料制备及后处理工艺方案及产业化预案。
2．为超轻开孔泡沫铝和铝基点阵材料微观组织、准静态及动态变形、损伤、破坏和能量吸收机制等提供较清晰的物理图像；为实际应用提供系统的材料组织和性能参数。
3．申请一系列相关专利，并实施成果转移与产业化。
（二）主要任务
1．在超轻泡沫铝及铝基点阵材料制备方面，针对大尺寸、复杂构型样品制备时石膏型强度和液体流动控制等关键问题进行攻关。通过纤维增强和成分调整，改善石膏浆料脱水及固化过程中的热物理特性，提高石膏型的抗压强度；通过了解液体金属在多孔介质中的流动规律及其与环境因素的关系，获得控制渗流过程的原理和方法，提高成品率。
2．在材料微结构和性能研究方面，主要根据应用目标，围绕材料动、静态响应机制及多功能特性进行研究，揭示材料参数、结构参数、力学响应及功能特性之间的内在联系。
3．在市场开拓方面，积极寻求合作，大力推广超轻多孔金属在相关领域的应用，加速其产业化进程。
l 现有工作基础
经过多年的研究积累和近几年的集中攻关，中国科学院固体物理研究所在超轻开孔泡沫铝制备工艺上取得了突破性进展，已经基本掌握了最先进的石膏型渗流技术，能稳定地制备出密度小于0.2g/cm3以下的开孔型泡沫铝，其结构均匀性与美国DUOCEL泡沫铝非常接近，目前所制备试件尺寸已达400*400*50mm3，已为解放军航天医学研究所（载人航天器环境控制系统设计）、中国空间技术研究院（空间站设计）提供泡沫铝板材数十件。
近年来，我所采用3D打印+石膏型渗流法已在实验室成功制备出了金字塔型及 Kagome型Al 基点阵材料试样。通过对基体材料、单胞构型及点阵力学行为和结构演变规律的综合分析，基本掌握了相关点阵材料的设计方法、强化机制和性能优化方向，为进一步深入研究奠定了良好的基础。表1分别为本单位设计和制备的多层金字塔型和多层Kagome型Al 基点阵材料及相关压缩应力应变曲线。该方法所制备的铝基点阵材料具有一次成型、无需模具、无需焊接、成本低等优点，且具有可设计性，明显优于编织法、冲压成型法、挤压线切割法等其它点阵材料制备方法，被认为是最有前景的低成本点阵材料产业化方法。
表1 金字塔及Kagome型点阵材料典型结构及压缩应力－应变曲线
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金字塔 |
Kagome |
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杆长（mm)： 6、 8、10 杆径（mm)： 1.7 |
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设计图 | |
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杆长（mm)： 6、 8、10 杆径（mm)： 1.7 |
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实际样品照片 | |
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压缩应力－应变曲线 | |
l 预期经济和社会效益
发展轻质、高比强多孔金属材料与国家节能、降耗、环保、高效的工业发展策略一致，是推进材料和装备的轻量化、精确化、高效化，实现节能、降耗的关键措施。不仅有望为航天器关键结构提供必要的物质基础和设计参考，还可为其它民用领域科技创新和进步提供技术支持，社会效益明显。
此外，所研究的超轻泡开孔沫铝和铝基点阵材料在民用高技术领域如高速列车、船舶等领域均有广泛的应用前景，甚至在很多场合是惟一适用材料，预计上述领域对轻质、高比强超轻多孔材料年需求量可达数万立方米，价值数亿元。
l 实施方式（模式）
本项目采用技术转让或技术入股的合作方式。取得的成果产出主要以专利的形式，并推进其示范应用和产业化进程。
所处阶段： 中试
成果来源：应用技术所
l 必要性及需求分析:
随着城市化进程的加快和生活质量的提高，各类工业废水和生活污水的排放量日益增多、污泥生成量迅速增加，而国家对废污水、污泥处理的要求也在不断提高，给污水处理企业提出了更大的处理量与更高的技术要求。机械脱水是目前污泥处理最常用的方法。由于污泥中胶体颗粒与水有很强的亲和力，致使污泥直接脱水的性能极差，必须在机械脱水前对污泥进行前处理，即污泥调理，提高机械脱水效率。污泥调理是通过添加适量的絮凝剂，改变悬浮于污泥水溶液中胶体表面电荷，克服粒子间的斥力，并以搅拌等外力使其碰撞，使污泥颗粒絮凝成团，达到去稳定化的效果，从而改善污泥脱水性能。
图1 污泥及其脱水过程
由此可见，高性能絮凝脱水剂是污泥脱水工作的关键。由于污、淤泥颗粒均带有负电荷，因而阳离子型有机高分子絮凝剂体现出强大的优势。目前常用的阳离子高分子主要是由丙烯酰胺单体（AM）与阳离子单体通过共聚反应得到，其中占据当今主要国内外阳离子高分子絮凝剂市场份额的是（甲基）丙烯酰氧烷基季铵盐类阳离子单体（DMC，DAC）得到的聚合物。应用技术所采用（甲基）丙烯酰胺烷基季铵盐类阳离子单体与丙烯酰胺共聚，通过工艺研究，开发了抗水解阳离子聚合物絮凝剂系列产品，并拟实现产业放大和产品推广。由于产品分子中通过酰胺基来替代了易水解的酯基，因此水溶液稳定，絮凝效果不受使用环境pH影响，相对于目前的市售阳离子絮凝剂有着明显的优势。
l 目标及主要任务:
（一）目标
以已完成的180kg/批量级的抗水解阳离子聚合物絮凝剂制备技术为基础，建立抗水解阳离子聚合物絮凝剂1000t/年样板生产线，进行抗水解阳离子聚合物絮凝剂系列产品生产工艺放大的产业化技术攻关，同时进行系列产品在水处理，污、淤泥脱水的应用配方及其在10万t/d规模污水处理及相应污泥脱水工程应用示范，为实施该系列产品群的大规模产业化和推广应用奠定基础。产品主要特点和性能如下：
- 高相对分子质量且相对分子质量阳离子度系列化：产品相对分子质量以特征黏度[η]值计为18-6dL/g
- 阳离子度系列化：阳离子度为5%-100%；
- 水溶液稳定：产品在质量分数为0.5%以下的水溶液中稳定性良好，贮存稳定期达2周以上。
- 絮凝脱水效果优良：以阳离子高分子为基的系列絮凝脱水剂及脱水工艺对于含水率为95.0%-99.5%的市政污泥和疏浚泥浆，使用5-50g/m3絮凝脱水剂经混合数分钟后，经带式压滤或板框压滤后，得到湿泥含水率为50%-70%，滤出液COD、浊度均低于原泥浆上清液相应指标。与目前采用的传统方法相比，使污、淤泥的运输量和填埋堆放地容积减少到原有1/10-1/100。
（二）主要任务
- 1000t/年规模中试生产线的建设，包括：中试生产线工艺流程设计；聚合、造粒、烘干、磨粉等中试设备的设计、选型、选材；中试生产设备的加工、安装、调试；
- 抗水解阳离子聚合物絮凝剂胶体产品聚合工艺中试放大，包括：中试生产线1000t/年规模的工艺放大，中试放大反应聚合反应热的监测与调整，在成功放大的基础上，进行多批次的稳定试生产，考察工艺稳定性；
- 干粉产品制备工艺的研发，包括：胶体造粒粒径对烘干的影响考察，造粒后分散助剂、促溶助剂的选择与优化，干燥温度、时间等烘干工艺优化，干粉产品溶解性能的考察；
- 污、淤泥絮凝脱水应用配方的研发和示范试用，包括：泥质的分析，针对脱水机械的絮凝配方的选用与优化，在10万t/d上下规模的污水处理厂进行污泥絮凝脱水的示范应用。
l 现有工作基础:
目前高特征黏度聚合物制备工艺已实现180kg/批量级中试放大，并已进行污泥、污水处理的初步应用效果探索。具体如下：
首先，通过制备工艺优化研发，得到阳离子单体（甲基）丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵。进而通过阳离子单体与丙烯酰胺的水溶液共聚，得到阳离子度5%-50%系列化，相对分子质量以特征黏度计在18-6dL/g的系列新型阳离子聚丙烯酰胺产品，产品相对分子质量高于目前（甲基）丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵与丙烯酰胺共聚物聚合工艺相关文献报道。聚合工艺已申请中国发明专利。
然后，针对目前用于高分子聚合物生产的釜式和锥形聚合反应器的在水溶性聚合物聚合反应过程中热交换不充分的问题，设计了一种可促使聚合反应热交换充分、聚合反应稳定进行适用于高相对分子质量的水溶性聚合物胶体中试和规模化生产的框式聚合反应装置，目前已申请实用新型专利并已加工成型投入使用。
进一步，设计安装了一条180kg胶体/批规模的聚合物生产中试生产线，用于生产聚合物胶体与干粉产品，生产线示意如下图所示。
图2 聚合物中试生产线示意
在小试工艺和中试生产线建设基础上，进行了聚合工艺的中试放大，实现了高特征黏度聚合物胶体产品制备工艺从100g/批级向180kg/批级的中试放大。
图3 聚合物胶体及干粉产品
进一步，采用系列化阳离子度聚合物和市售代表性絮凝剂，对合肥市经开区污水处理厂二沉池污泥进行了絮凝脱水性能验证。实验证明在相同阳离子度与特征黏度情况下，自制P-AM-MAPTAC聚合物絮凝脱水效果明显优于市售P-AM-DAC聚合物絮凝脱水效果。
l 预期经济和社会效益:
新型阳离子聚丙烯酰胺由于耐水解，水溶液稳定，使用效果不受环境pH值影响，因此可替代现有阳离子聚丙烯酰胺产品应用于造纸、采矿、石油开采、纺织印染、日用化学品、水处理等领域，仅水处理、污淤泥脱水领域，就具有20万t/年的市场规模，因此具有广阔的市场前景。仅以年产1000t聚合物中试线的生产能力，每t阳离子聚合物2-4万元计算，预计仅中试线即可完成年产值2000-4000万，毛利在800-1500万，由此可产生较好的经济效益。
l 实施方式/模式：
本项目拟首先通过政府或相关企业支持或融资，建立一条年产1000t的抗水解阳离子聚合物絮凝剂中试生产线，同时拟与污水处理企业合作，建立10万t/d规模的污水处理以及相应规模污泥脱水工程应用示范线，进行产品的生产、应用示范，并产生一定经济效益。进一步，与现有聚丙烯酰胺生产企业合作通过设备改造或新建设年产抗水解阳离子聚合物絮凝剂5000t规模生产线。希望以技术入股的方式入股生产线建设及产品生产、应用，采取以企业为中心，科研机构参与，利益共享、风险共担的产学研联合的模式，共同促进科技成果的转化与推广。
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所处阶段： 小试
成果来源：应用技术研究所
l 必要性及需求分析:
随着经济发展和社会进步，环境污染问题日益严重。挥发性有机污染物(Volatile organic compounds, VOCs)是大气中的主要污染物，其来源一部分来自室外，主要为工业废气、机动车尾气、光化学烟雾等；另一部分来自室内，装修、装饰材料如油漆及其溶剂、木材防腐剂、涂料、胶合板等常温下可释放出甲苯、甲醛等多种挥发性有机物质。由于室内环境中空气流动性差，积累的污染物通过人的呼吸和皮肤对人体造成了严重危害。以甲醛为例，人体长时间暴漏在浓度大于0.1 mg/m3的甲醛气氛中，就会头晕、视听阻滞，严重时会对呼吸系统、心脑血管等造成伤害。多种VOCs的混合存在以及相互的化学作用，也会使危害强度增大。因此，通过净化技术改善室内空气质量对人们身体健康具有重要意义。
常见的用于室内空气净化的方法是吸附过滤技术，但该方法有自身的技术缺陷：去除率低、吸附剂需定期进行活化，并未减少VOCs总量，使用的过滤网很容易吸附饱和，由空气净化器变成污染源，因而难以取得令人满意的效果。而光催化技术是利用光催化剂在大于或等于其禁带宽度的光照下产生的电子、空穴与污染物的氧化还原作用，在常温常压的条件下将空气中的有害污染物彻底分解矿化无害的无机小分子(如CO2、H2O等)，且能耗低、操作简单，是降解室内VOCs的有效途径，在空气污染治理中具有广阔前景。
目前，市场上已经成熟并应用于高端空气净化器中的光催化材料基本上是TiO2。由于TiO2的光响应范围在紫外区域，辐照利用率低，加上TiO2的光生载流子复合几率高，导致空气净化的效率受到很大的限制。同时，市售光催化空气净化器使用的激发光源大多是紫外汞灯(9-20 W)。这些紫外汞灯的平均辐照计量约300 J/m2，长时间与空气中的氧气作用会产生微量的臭氧，具有潜在的安全隐患。由于废弃汞灯属于污染源，使用安全、无污染、长寿命、高光效的光源是未来光催化空气净化器产业的必然趋势。
针对这一现状，应用技术研究所已筛选优化了一系列新型可见光响应光催化剂。结合现有较成熟的活性炭、HEPA等吸附过滤技术，研制出光催化空气净化器样机。这种净化器不仅能够有效滤除PM2.5等颗粒物，还可以高效降解甲醛、甲苯等VOCs，降解效率是市售同类产品(使用TiO2作为光催化剂)的两到三倍。本项目将在前期工作基础上，研发高活性、高稳定性的可见光催化剂配方，研制以LED为激发光源的新型光催化空气净化器，进行性能评估与示范应用。并寻求与空气净化器企业或社会资本合作，推进光催化空气净化器的转移转化，为空气净化的产业化过程和我国环境经济的高水平发展做出积极贡献。
l 目标及主要任务:
（一）目标
目前，市售光催化空气净化器中所使用的光催化材料是TiO2，而TiO2只能吸收利用紫外光，导致空气净化的效率受到很大的影响，同时紫外光与氧气的长时间作用也会产生微量的臭氧。针对这一问题，本项目将研发高活性、高稳定性的可见光催化剂配方，研制以LED为激发光源的新型光催化空气净化器，结合现有较成熟的活性炭、HEPA等吸附过滤技术，实现对ppm量级的挥发性有机污染物的高效降解，并进行性能评估与示范应用。与空气净化器企业或社会资本合作，实施成果转移与产业化。新型光催化空气净化器具有以下特点：
- 彻底的净化：能够彻底地将污染物分解矿化无害的无机小分子(如CO2、H2O等)；
- 广泛的净化：由于光生电子和光生空穴的氧化还原能力强且无选择性，对几乎所有的挥发性有机污染物起作用，特别是对人们不易感知的细菌和病毒进行彻底分解矿化；
- 实用的净化：常温常压下就可以实现光催化反应，维护方便、周期长，同时效率高、省电；
- 安全的净化：采用可见LED光源替代现有的紫外汞灯，同时最终产物是CO2、H2O等无机小分子，对人体无害。
（二）主要任务
- 研发高活性、高稳定性的新型可见光催化剂配方，在充分吸收可见光的同时，实现对挥发性有机污染物的高效降解。
- 研制耦合空气净化器的高效光催化滤网，提高光催化剂在滤网中的有效附着，进一步增强光催化剂滤网的活性和稳定性。
- 研制以LED为激发光源的光催化空气净化器，具有节能性、环保性，同时因LED光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便短小型净化器产品(如用于车载、空调等)，也便于安装和维护。
l 现有工作基础:
（一）在光催化领域具有多年的工作积累
项目团队长期以来一直从事半导体光催化方向的工作，在新型可见光催化剂的开发、高效复合光催化剂的设计合成以及光催化降解挥发性有机污染物的机理等方面积累了丰富的经验，相关工作在Nanoscale、Appl Catal B、ACS Appl Mater Interfaces、J Phys Chem C、Catal Lett等著名期刊上发表多篇学术论文，并已申请国家发明专利。
（二）研制了光催化空气净化器样机
我们将前期筛选的一种新型可见光催化剂制成光催化滤网，并与传统空气净化器耦合，研制出了光催化空气净化器样机。在模拟室内污染降解过程中，该样机的降解甲醛的效率是市售同类产品(使用TiO2作为光催化剂)的两到三倍。同时，我们还验证了以可见LED光源为激发光源的光催化空气净化器的可行性。总体来说，本项目所涉及的关键技术，已在实验室攻克，部分工程化研究已达到小试水平，相关工艺如光催化剂制备工艺、光催化剂滤网制作等也已较成熟，研制的光催化空气净化器在初步效率评价中，对VOCs的降解效率都高于市场同类产品。
图：初步研制产品与市场产品的性能对比（注：甲醛浓度的人体健康限值为0.08 ppm）
l 预期经济和社会效益:
2014年，我国空气净化器的总销量达到360万台，销售额突破90亿元。2015年，包括空气净化器在内的室内环保产业，在国内的年产值预计将达到800亿元。尽管空气净化器市场飞速发展，但同西方发达国家相比，我国空气净化器的普及率依然极低—美国家庭的普及率达到27%，加拿大、日本等国家在公共场所和家庭居室的普及率也在15%以上；而在我国，普及率仅为0.1%，这意味着一个极具想象空间的巨大市场。
通过合理规划、不懈努力，本项目将有良好的发展前景：1) 解决产业关键共性技术，如研发出高活性、高稳定性的新型可见光催化剂，达到小产规模；2) 升级光催化剂滤网，高效实现光催化剂在滤网中的有效附着，进一步提高光催化滤网的活性和稳定性；3) 利用可见LED光源替代紫外汞灯，实现新型光催化空气净化器的结构设计。
l 实施方式/模式：
积极寻求与空气净化器企业或社会资本合作，实施成果产业化，具体合作模式可多元化。
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所处阶段： 成熟待产业化
成果来源：固体物理所
l 必要性及需求分析:
钢结构作为一种绿色节能环保材料，已被广泛应用于建筑中，但是裸露钢结构具有两大安全隐患：易腐蚀和低耐火性。当钢材的受热温度升高到500℃以上时，会因强度下降而失去支撑力。同时，钢结构在空气和潮湿的环境中易于腐蚀，腐蚀严重时，钢结构强度下降。因此，钢结构在发生火灾和腐蚀时，往往会导致建筑物垮塌，造成较大的人员伤亡和巨大的经济损失。所以必须对钢结构进行防火防腐保护，以保障其安全性。
在钢结构表面涂敷涂料是众多钢结构防护措施中最为经济有效的方法。目前国内外已有的钢结构涂料按照材料形态可分为：溶剂型、水基型和粉末型,市场上70％以上钢结构涂料为溶剂型的。由于溶剂型涂料在制备和涂装的过程中会有大量的有机溶剂挥发,造成环境污染和人身伤害。随着人们节能环保意识的增强和相关法律法规的实施，溶剂型涂料将会退出市场。水性钢结构涂料因其低的VOC排放即能满足环保要求，而备受青睐，成为钢结构防火涂料发展的主方向。
l 目标及主要任务:
（一）目标
通过纳米导电碳材料改性水性环氧富锌涂料制备力学性能和防腐性能优异的零VOC排放低锌含量的高性能钢结构底漆。将片形纳米材料与P-N-C膨胀阻燃体系复配制备高效的耐水防腐阻燃多功能涂料。
（二）主要任务
环氧富锌涂料广泛用作重腐蚀环境下使用的钢结构的防护底漆,但是为了发挥涂层的防腐作用,涂料中需添加大量的锌粉,导致涂层力学性能差;同时因环氧的导电性差使得环氧富锌涂料的有效防腐时间较短，只有3-5年，增加了钢结构涂装维修成本。另外，高含量的锌粉使得被涂钢材在电焊切割时产生大量的氧化锌烟雾，造成环境污染和“锌热病”。针对以上问题，通过使用纳米导电碳材料部分取代锌粉, 降低锌粉含量减少锌污染,涂层中均匀分散的纳米导电碳材料增进锌粉颗粒之间、锌粉与金属材料之间的接触，增强锌粉粒子和钢结构之间的电流传导，充分发挥阴极保护作用。同时通过纳米碳材料的添加提高涂膜的柔韧性，改进环氧富锌涂料的抗冲性能等力学性能。
从现有钢结构涂料来看，大多数涂料功能比较单一，防腐涂料不妨火，而防火涂料不防腐，往往需要多道涂装施工即底涂防腐涂料再涂防火涂料，工艺繁琐，施工工期长，成本高，而且一旦防腐涂料与底材剥离，防火涂料也即脱落失效。针对这些问题,在通用的P-N-C膨胀阻燃体系的基础上，加入功能性纳米材料，其具有六方片层结构，该结构在涂层中发挥“迷宫”效应，增强了P-N-C膨胀阻燃体系的耐水性，同时赋予涂层防腐性能，提高了涂层防火时效性。另外该纳米材料是一种具有一定催化功能的固体酸，能有效提高涂层的发泡率，发泡层的厚度可达原涂层厚度的30-50倍；而且还具有较高的热稳定性，能在膨胀残碳层中保持片层结构，增加残碳层的比重，增强膨胀层强度，提高耐火极限。
l 现有工作基础:
该项目已完成实验室研发，申请相关专利2项，具有自主知识产权。
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性能 |
Zn粉含量>80％ |
Zn粉含量<70％ |
纳米复合样品1 |
纳米复合样品2 |
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附着力 |
2级 |
1级 |
1级 |
1级 |
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柔韧性 (曲率半径) |
2.0mm |
1.0mm |
0.5mm |
0.5mm |
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抗冲击性 |
35cm |
40cm |
>50cm |
>50cm |
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耐盐雾 |
800小时 |
700小时 |
>1000小时 |
>1100小时 |
表1 性能钢结构底漆及性能
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对比样品 |
样品1 |
样品2 |
样品3 |
样品4 | |
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初期干燥抗裂性 |
无裂纹 |
无裂纹 |
无裂纹 |
无裂纹 |
无裂纹 | |
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附着力(等级) |
2 |
1 |
1 |
2 |
2 | |
|
耐冲击性（kg.cm） |
20 |
36 |
40 |
30 |
30 | |
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耐湿热性(h) |
720 |
840 |
960 |
864 |
900 | |
|
耐水性(h) |
180 |
240 |
240 |
200 |
220 | |
|
耐盐雾(次) |
30 |
36 |
40 |
33 |
36 | |
|
防火性能 |
涂层厚度(mm) |
1.38 |
1.5 |
1.32 |
1.34 |
1.30 |
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膨胀率 |
24 |
26 |
35 |
32 |
34 | |
|
耐火极(min) |
60 |
79 |
92 |
80 |
79 | |
表2 多功能钢结构涂料及性能
l 预期经济和社会效益:
在国家政策导向下,建筑钢结构涂料的环保性要求日趋提高,水性钢结构建筑涂料是零VOC排放的绿色环保涂料，是目前建筑钢结头涂料发展的主流方向。性能和功能与普通溶剂型涂料的差距是制约水性涂料发展的因素之一。高性能钢结构涂料在降低体系中的锌粉含量于70％以下，添加适量的导电碳纳米材料后，力学性能与防腐性能都有很大程度的提升。同时减少了锌污染，提高了防腐寿命，降低了维修成本。钢结构涂料的多功能化能够减少涂装工艺，缩短工期，提高效率，降低成本。
l 实施方式/模式：
技术转让或相关产品技术合作研发。
附件：图片
所处阶段： 中试
成果来源：固体物理所
l 必要性及需求分析:
聚烯烃类高分子材料因其质轻、易加工，化学稳定性好而广泛应用于国民经济各领域。但其电绝缘性在应用中可能产生静电积累，进而发生静电泄漏、电磁波和射频干扰，妨碍了在一些场合的使用。填充型导电性塑料是在聚合物基体内混入不同填料和/或抗静电剂，如碳黑、纤维、金属粉末、金属纤维、石墨、纳米碳管等，通过分散复合而制成导电塑料聚合物，以其设计自由、质量轻、成本低、成型加工容易、适于大批量生产等优点，在体型聚合物产品中广泛应用。目前已被广泛应用于电子、能源、化工、宇航等领域。
炭黑(CB)是最常用的导电填料，原料易得、质轻，其体积电阻率约为0.1Ω·cm，聚合物/炭黑复合型导电材料可以实现多种功能，成本低，具有永久导电性，根据填充量不同，可以灵活调节复合材料的电阻率。其导电机理是炭黑填料在聚合物体系中形成导电网络。但由于炭黑粒径在纳米尺度，团聚问题较为突出，要形成导电网络所需要的添加量大，对材料的力学性能有非常大的削弱作用，因此要得到电性能均一、稳定，且材料机械性能受损小的导电聚合物，关键在于导电填料的选择和分散加工方式的运用。
随着导电材料使用环境的变化，对导电材料的发展也提出了新的要求：高导电性、稳定性、可加工性和较好的力学性能。复合材料多功能化。除具有导电性能外,还应具有优良的阻燃性、阻隔性、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦等性能。
l 目标及主要任务:
（一）目标
解决高导电与高阻燃必然需要高含量功能填料，而这通常会导致机械性能急剧变差的关键问题，获得同时具有高导电、高阻燃和高强度的功能型聚烯烃复合材料。
（二）主要任务
运用纳微米改性和复合分相增强技术，通过粒子的选择性分布调控，成功构建了良好的阻燃、导电网络的同时，改善了机械性能，达到了综合性能的完善。
l 现有工作基础:
运用纳微米改性和复合分相增强技术研制的导电纳米复合聚丙烯材料管材，能够使导电碳材料在聚合物基体中形成密集的导电网络，且能根据不同的导电性需求，其电阻值可在10-109Ω之间的宽广范围内有较大的调节余地，阻燃级别V0-V2可调，同时力学性能仍保持纯树脂相当的水平。克服了当前市场上导电、阻燃性提高，力学性能急剧下降的问题。导电性持久、稳定，耐加工性能好，是理想的抗静电材料。将阻燃与增强方面两个授权发明专利的技术应用于该材料的制备中，具有完全自主知识产权。前期部分研究顺利地经过了中试试验，实现了实验室的小试结果，掌握了放大工艺加工的关键技术。使得配方可以根据加工要求调控。可以利用目前市场的主要加工设备进行生产线的建设。
主要指标：拉伸强度>30 MPa；断裂伸长率(%) 10-20；抗弯强度40-50 MPa；缺口冲击强度 1.5-3.0 J/cm2；体电阻率<5 *cm；阻燃性能:V0-V2。
l 预期经济和社会效益:
以静电除尘上的应用为例：近些年随着经济的发展，随着全国性大范围雾霾天发生情况加剧，环境保护中的粉尘治理尤其是针对我国数量最多的使用燃煤企业的治理PM2.5排放方面的需求日益突出。治理PM2.5排放设备中的关键装置上，各种材质高强度导电阻燃高分子管材为国外公司所垄断，但多数价格昂贵，安装条件苛刻，高强度导电阻燃聚烯烃管材作为质优价廉的新型产品，可以替代进口材料用于国产静电除尘设备中，提升国产除尘设备的水平和竞争力。初步估计，全国仅火电机组就在一万台套以上，加上其他采用燃煤动力的企业，产品市场前景看好。
如果加上在电子、能源、化工、宇航等领域的应用，市场前景更为广阔。
l 实施方式/模式：
积极寻求与相关企业或社会资本合作，实施成果产业化，具体合作模式可多元化。
附件：图片
所处阶段： 小试
成果来源：等离子体物理研究所
l 必要性及需求分析
目前全球的石油储量约有1345亿吨，而现在全世界燃油的消耗每年达30亿吨以上。显而易见，全球的石油资源再有40年左右就会枯竭。而作为贫油国家，我国的石油仅有23的开采储量。进口依存度由1995年的6.5%已上升至2008年的52%！直接影响着我国的可持续发展。统计资料表明，全球约三分之一的能源用于交通，所以寻找新能源在交通中的应用迫在眉睫。
近年来，直接甲醇燃料电池由于其工作温度低、燃料来源广泛、低污染、高能量密度、成本低廉等特点，成为人类解决能源危机的有效途径之一，近年来越来越受到人们的关注。作为燃料电池阳极的催化剂，要求贵金属铂以良好的形貌和大小分布于载体上并与载体结合牢固。为达到以上效果，需从两方面着手：一方面要有良好的 Pt的负载均匀程度和合适的金属粒径大小；另一方面，载体需有大的比表面积，以提高贵金属的负载率，并且要有良好的导电性，以提供电子传输的通道，还要有稳定的特性，以防止在酸性环境中被腐蚀。石墨烯具有良好的物理、电学性能，是负载铂催化剂的理想载体。
l 目标及主要任务
（1）目标
探索应用新方法制备质量和数量都较高的石墨烯，并应用等离子体法对石墨烯表面进行修饰，制备适合燃料电池电极的载体。检测电极特性，使其电化学特性几倍于当前商用载体或电极材料。石墨烯制备的新方法有以下特点：
- 原料来源广且价格便宜：以石墨为原料
- 产品质量和数量较高：以等离子体方法制备石墨烯得到较高的质量和数量
- 对环境无污染
（2）主要任务
- 探索应用等离子体法制备石墨烯的新方法
- 以石墨烯为电极材料组装电池，使其特性几倍于当前商用电池
l 三、现有工作基础
（1）应用等离子体法还原氧化石墨烯
经过多年的探索，已经成功应用等离子体方法还原氧化石墨烯制备适合于燃料电池电极载体的石墨烯材料，其方法简单易行且对环境没有污染。
（2）等离子体技术制备铂纳米复合物
利用Ar射频辉光等离子体对负载了Pt前驱物离子的石墨烯载体进行还原，制备了高效的催化剂，对其进行表征，并用于甲醇催化氧化的研究。
（3）等离子体技术制备掺杂石墨烯铂及其甲醇电催化性能研究
利用NH3及H2射频辉光等离子体对氧化石墨烯进行掺杂，制备成两种载体掺杂 H石墨烯（GH）和掺杂氮石墨烯（GHA），然后将上述所得等离子体技术制备石墨烯铂纳米复合物及其在直接甲醇燃料电池中的应用得载体与氯铂酸混合，采用氢气等离子体对混合物进行一步还原从而制备掺杂氢石墨烯铂纳米复合物（Pt/GH）和掺杂氮石墨烯铂纳米复合物（Pt/GHA）。并用于甲醇催化氧化的研究。
l 预期经济和社会效益
我国的电动车行业正处在迅猛发展中，将燃料电池用于电动车性能的提升，环保，节约能源，具有良好的经济效益和社会效益。
l 五、实施方式（模式）
应用与基础并进，通过基础研究为应用提供理论支撑，与企业联合开发等方式。
附件：图片
6.14高性能2.79微米Er,Pr:YSGG系列晶体元件及激光器产业化
所处阶段： 成熟待产业化
成果来源：安徽光学紧密机械研究所
l 必要性及需求分析
本项目产品为高质量的Er,Pr:YSGG系列激光晶体元件及高性能2.79μm激光器，晶体元件主要面向自身的需要和其它激光器生产企业，2.79μm激光器可用于牙科、眼科及激光美容手术，还可用于高校、科研院所的生物医学实验及光参量振荡的泵浦源，未来具有广阔的市场前景。主要客户包括国内的激光医疗设备制造商，各大专院校及科研院所等，如我们目前与解放军军事医学科学院、解放军电子工程学院、哈尔滨工业大学、华南师范大学正在开展应用方面的合作。当前，2.79μm全固态激光器的主要市场被国外所垄断，国内的激光应用正处于上升期，产品开发正处于起步期，本项目产品市场前景广阔。对前期市场主要以晶体元件为主，然后通过开发新产品，以高的性价比将激光整机销往全国，争取挺进国外市场。
合肥研究院在2.79μmEr:YSGG系列激光晶体及激光性能研究方面取得一系列的研究成果。通过掺入少量与Er3+的激光下能级位置相接近的退激活离子Pr3+，加快了Er3+的激光下能级粒子抽空速率，减小了下能级寿命，激光阈值得到降低，转换效率得到明显提高，并且晶体还可以在更高的重复频率下工作。采用LD泵浦有利于2.79μm激光器的小型化，利于便携，拓展产品的应用范围，同时我们还将通过掺Cr等敏化Er,Pr:YSGG，使晶体即使在闪光灯泵浦的条件下也有较高的效率，所以Er,Pr:YSGG高效系列激光晶体，既可LD泵浦也可闪光灯泵浦，有更好的市场适应能力。中红外2.79μm激光器在应用时常常需要经过调Q的激光，在前期工作中，已针对该类晶体的调Q技术进行了研究，掌握了该类晶体的激光调Q关键技术，使激光器的脉冲宽度和峰值功率都能满足多种应用的需要，使其应用领域大大扩展。
l 二、目标及主要任务
（1）目标
本项目产品为高性能Er,Pr:YSGG系列激光晶体元件及中红外2.79μm激光器，应用于生物医学、非线性光学、国防军工、科学研究等领域。目标是实现Er,Pr:YSGG系列激光晶体元件的批量化生产，研制实用化2.79μm激光器，实施成果转移与产业化。本产品具有以下特点：
- 晶体元件具有低阈值、高增益、高效率、低损耗、可在高重复频率下工作等特性。
- 采用的LD泵浦有利于2.79μm激光器的小型化，利于便携，拓展产品的应用范围，通过掺Cr等敏化Er,Pr:YSGG，晶体即使在闪光灯泵浦的条件下也有较高的效率，所以Er,Pr:YSGG高效系列激光晶体，既可LD泵浦也可闪光灯泵浦，有更好的市场适应能力。
- 采用掌握的调Q关键技术，能获得高能量、高峰值功率、窄脉宽的激光。
- Er,Pr:YSGG晶体已获国家发明专利授权，因此本产品具有自主知识产权。
（二）主要任务
- 实现Er,Pr:YSGG系列激光晶体元件的批量化生产，满足自身和其它激光器生产企业的需要。
- 研制出实用化高性能中红外2.79μm激光器样机，具有良好的长期运行稳定性和重复性，满足生物医学、非线性光学、国防军工、科学研究等领域应用的需要。
- 开展示范应用，对Er,Pr:YSGG系列激光晶体元件及2.79μm激光器进行性能评估与验证。针对用户的意见及需要，不断改进，逐步提高产品性能。
l 现有工作基础
（1）研制出了高性能Er,Pr:YSGG系列激光晶体及元件
在国家自然科学基金及国家高技术等项目支持下，我们研制出了高性能Er,Pr:YSGG系列激光晶体及元件，并已获得国家发明专利的授权。
完成了Er,Pr:YSGG晶体中激活和退激活离子浓度的优化，有效降低了激光阈值，获得了较高的转换效率，晶体能在较高的重复频率下工作，相关文章发表在Optics Letters和Optics Express上。
完成了-30×120mm高质量Er,Pr:YSGG系列晶体生长及-(3-6)×(80-110)mm高质量Er,Pr:YSGG系列晶体元件制备等相关工艺流程的固化，晶体元件的光学均匀性达到了10-6，消光比≥30dB，达到了商品化的水平。
通过长期的实验探索，已经形成了晶体生长、退火，晶体元件设计、加工、质量检测等一系列完备的工艺流程，整个工艺流程具有节能、高效、低成本的特点，为规模化生产奠定了坚实基础；
（2）获得了高性能掺Er3+含钪石榴石晶体2.79μm激光输出
实现了高效LD泵浦的2.79μm连续及脉冲激光，相关结果发表在Optics Express上。采用损伤阈值高的新型电光调Q元件，获得能量216mJ、脉宽16ns、峰值功率15MW的2.79μm中红外激光，结果发表在Optics Letters上。
在掺入Pr3+作为退激活离子的晶体中，发现可以提高激光工作时的重复频率，结果也发表在近期的Optics Letters上，如图3所示。
图1 LD泵浦下激光性能曲线 图2 闪光灯泵浦下激光性能曲线
l 预期经济和社会效益
Er,Pr:YSGG系列晶体是“材料－激光器件－工业应用”中的最上游，研制和生产高均匀性、高性能的Er,Pr:YSGG系列晶体元件，将为发展高性能中红外固体激光技术提供核心工作物质，研制窄脉冲、高峰值功率的中红外激光器，将改变我国现有的中红外激光器主要依赖进口的现状，形成属于我国自己的高性能中红外激光器，带动其它相关企业的快速发展。
根据激光行业协会统计，中国国内2013年的2.79μm中红外激光市场销售额为0.28亿元，2014年估计为0.35亿元，以30%的年平均增速率计算，预计2018年，市场销售额将达到0.85亿元。在美国，根据美国调研机构BCC公司的统计，2013年2.79μm中红外达到4.7亿元，2014年将约为5.2亿元，按12%的年平均增长率计算，2018年预计将达到8.2亿元。由于激光晶体及器件主要生产国为美国、中国和德国，国内国际市场需求的增长将给国内2.79μm中红外系列激光晶体及激光器的市场拓展带来良好的机会。由于国内这方面的产业化刚起步，因而在未来国内及国际2.79μm中红外系列晶体及激光器市场仍具有巨大的市场空间。
l 五、实施方式（模式）
我们项目产品开发的策略是：以短线（晶体的研发生产，通过自己生长坯体、加工元件及激光器开发的方式）求生存。以中线（通过对晶体生长工艺的再改进，提高产能降低能耗，节约成本，发展自身材料及新器件产品的生产制造能力）求壮大；以长线（以股份的形式吸引资金扩大生产）求发展。
项目产品的营销策略是：实施品牌创建和大规模低成本扩张战略，在全国范围内建立健全一套完整、有效的商务营销体系，营销工作由单一功能向多功能转变，形成产品宣传、销售支持、报价竞标、签订商务合同、售后服务、货款回笼等全方位多功能的营销机制，提高产品的产销率。
附件：图片
6.15钛酸钾纳米带及其制备方法和用途
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成果名称 |
钛酸钾纳米带及其制备方法和用途 | ||||||||||||||||||||||||||
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联系人 |
张立德、方明 |
联系电话 |
15955142750/18949827986 | ||||||||||||||||||||||||
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邮 箱 |
mfang@issp.ac.cn | ||||||||||||||||||||||||||
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
小试 | ||||||||||||||||||||||||
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||||||||||||||||||||||||||
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l 成果简介： 本发明公开了一种液相法合成钛酸钾纳米带的方法及其用途。该方法所得产物具有尺度小，产物均一等特点。经实际测试，与市面上的钛酸钾产品不同，该产物具有非常强的可见透过紫外屏蔽功能，在保证可见光透过率80%以上的前提下，其对紫外线的屏蔽率可达82%，已经可以和有机紫外屏蔽材料相媲美，远远优于目前市场所见的无机紫外屏蔽材料(紫外屏蔽效率是纳米二氧化钛的4-5倍)。由于该材料是无机组分，使用寿命上远比有机材料长，不存在紫外老化的问题，并且兼具有机紫外屏蔽材料的优异性能，因此市场潜力巨大。目前已经授权一项国家发明专利。 类型：发明专利；发明人：方明，张立德，钟世川，刘毛，商国亮，费广涛，许伟；发明名称：钛酸钾纳米带及其制备方法和用途；专利申请日：2016年11月18日；授权专利号：ZL201611019341.9，授权公告日：2018年01月19日。 该技术已经在实验室阶段获得成功，具备技术转移条件。 l 主要技术指标（或参数）： 成分：K2Ti6O13(六钛酸钾) 形貌：纳米带 尺度：宽度为10-15纳米，厚度小于3纳米，长度在1-2微米左右 紫外可见屏蔽比:>4 l 应用领域： 所有需要紫外屏蔽的领域，如玻璃、塑料、橡胶等产品 l 市场前景： 紫外屏蔽剂在橡胶、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域都有迫切需求，本产品只需少量的掺入就能大幅度改善材料的紫外屏蔽效率，同时能保证环保和寿命需求，预计市场经济效益潜力巨大。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用技术转让或技术作价入股成立公司方式。 l 相关图片：
左：所得产物透射电极照片；右红钛酸钾纳米带的透过谱，黑为市面钛酸钾透过谱
6.16高效吸能合金
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6.17多孔镁、镁合金及表面耐蚀涂层开发
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成果名称 |
多孔镁、镁合金及表面耐蚀涂层开发 | ||
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联系人 |
胡小晔 |
联系电话 |
0551-65591402 |
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邮 箱 |
hxy821982@issp.ac.cn | ||
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
成熟待产业化 |
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||
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l 成果简介： 镁是最轻的结构金属材料之一，具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点，广泛用于空间技术、航空、汽车和仪表等工业部门。同时，镁具有优异的生物相容性，在生物医用材料领域展现出广阔的应用前景。本项目将镁及镁合金多孔化，结合表面耐蚀涂层研究，开发出轻质高强、高能量耗散特性的新型缓冲吸能材料，以及具备良好生物相容性、力学相容性、组织诱导特性的新型可降解硬组织替代修复材料，具有较大应用价值和市场空间。 l 主要技术指标（或参数）： 1、多孔镁及镁合金孔径：0.4-3mm范围可调； 2、孔隙率：40-80%范围可调； 3、屈服强度：5-120MPa范围可调； 4、压缩平台区可达70%； 5、吸能：3-32KJ/Kg； 6、耐蚀性能：模拟体液（SBF）中浸泡2个月无明显变化（磷化膜）。 l 应用领域： 1、轻质高强、高能量耗散特性的新型缓冲吸能材料； 2、新型可降解硬组织替代修复材料。 l 市场前景： 目前，多孔镁及镁合金实验室制备技术已经成熟，表面涂层耐蚀性能已基本满足产业化开发要求。未来，作为新型轻质吸能材料以及可降解生物材料，在航空航天、汽车、生物仿生等领域具有较大的市场空间。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片： | |||
6.18超轻金属点阵材料
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成果名称 |
超轻金属点阵材料 | ||
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联系人 |
胡小晔 |
联系电话 |
0551-65591402 |
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邮 箱 |
hxy821982@issp.ac.cn | ||
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
成熟待产业化 |
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||
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l 成果简介： 超轻金属点阵材料是以Al、Mg、Ti等轻质金属材料为基体，通过直接焊接、挤压、渗流或者编制等工艺形成的高孔隙率的金属材料。与传统的金属泡沫和金属蜂窝材料相比，以轻金属为基体的点阵材料具有更高的比强度、比刚度和单位质量吸能性，尤其是当相对密度较低时，点阵材料具有尤为突出的质量效率和性能优势，是目前国际上公认的最有前景的超强韧轻质结构材料之一。点阵材料具有很强的设计性，通过基体调整、构型变化或孔隙填充进行功能化设计，使之具备透波、缓冲、减振、隔热、防辐射和电磁屏蔽等功能特性，可根据实际需要进行多功能一体化设计，在轻质结构、飞行器碎片撞击甲板、着陆缓冲器、太阳能板结构、交通结构撞击防护材料等领域有广泛的应用前景。 l 主要技术指标（或参数）： 1、与传统的金属结构相比，具有相同性能的点阵夹芯结构可以减重达70%； 2、缓冲吸能本领以及吸能效率优于蜂窝金属和泡沫金属； 3、金属点阵材料的比强度、比刚度都远远高于传统金属材料，承载效率大大提高； 4、点阵材料应用于空间卫星太阳能结构，有效提高太阳能单位质量的能量效率，可达80-115W/kg。 l 应用领域： 轻质结构、着陆缓冲器、飞行器碎片撞击甲板、太阳能板结构、交通结构撞击防护材料等。 l 市场前景： 目前该技术已达到中试水平，材料性能、质量以及稳定性能够满足大型轻质结构、缓冲结构、太阳能结构、防护结构等应用领域的要求，性价比要优于传统多孔金属，预计这些领域对金属点阵材料的年需求量可达数万平米，价值数亿元。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
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6.19面向特殊领域新型钴基高温合金
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成果名称 |
面向特殊领域新型钴基高温合金 | ||
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联系人 |
胡小晔 |
联系电话 |
0551-65591402 |
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邮 箱 |
hxy821982@issp.ac.cn | ||
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
成熟待产业化 |
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||
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l 成果简介： 钴基高温合金具有高的高温强度、塑性，优异的抗氧化性、抗硫化物及热腐蚀性能，良好的热疲劳性能、断裂韧性以及较高的组织稳定性和使用可靠性，特别适用于发动机热端部件、核电、石油化工耐热部件及身管等特殊领域。 l 主要技术指标（或参数）： 1、耐高温：700-1350℃； 2、抗氧化：700℃氧化速率≤0.02g/m2h； 3、抗硫化物腐蚀、抗热疲劳； 4、300℃屈服强度≥400MPa、抗拉强度≥800MPa； 5、700℃屈服强度≥200MPa、抗拉强度≥500MPa。 l 应用领域： 1、发动机热端部件； 2、核电、石油化工耐热部件； 3、身管材料。 l 市场前景： 目前Co-Cr-W系钴基高温合金已能实现批量生产，材料性能、质量及其稳定性完全能满足相关特殊领域的性能需求，Co-Cr-W系钴基高温合金正在研发即将进入中试阶段。由于其较传统高温合金具有明显的抗疲劳、长寿命优势，在发动机热端部件、核电、石油化工耐热部件及身管等特殊领域的市场前景广阔，预计这些领域对钴基高温合金的年需求量可达数万吨，价值数亿元。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
Co-Cr-W系钴基高温合金 | |||
6.20面向航天航空、石化、汽车工业的高耐久合金
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成果名称 |
面向航天航空、石化、汽车工业的高耐久合金 | ||
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联系人 |
胡小晔 |
联系电话 |
0551-65591402 |
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邮 箱 |
hxy821982@issp.ac.cn | ||
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
成熟待产业化 |
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||
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l 成果简介： 高耐久合金是一种以孪生方式进行塑性变形的新型高强高塑高耐久性金属材料。因其优异的缓冲吸能能力、高抗拉强度、高塑性、高应变硬化能力、高疲劳强度等特性，使其在工程机械、输油气管线、液化天然气运输船、航空发动机、海洋平台以及车辆的轻量化、节能、安全等领域都具有非常广泛的应用前景。 l 主要技术指标（或参数）： 1、抗拉强度：530~1350 MPa； 2、塑性：10~120%； 3、疲劳强度：＞650MPa。 l 应用领域： 1、航空器油管材料； 2、输油气管线材料； 3、航空、汽车发动机材料。 l 市场前景： 目前高耐久合金的研制已能实现批量生产。材料性能、质量及其稳定性都能满足各类航空器导油管、石化输油气管线、航空及汽车发动机用钢以及车辆轻量化、节能、安全结构等应用领域的要求，性价比优于传统材料。预计这些领域对高耐久合金的年需求量可达数十万吨，价值数十亿元。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
合金的高周和低周疲劳寿命 | |||
6.21微振动响应高阻尼材料
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成果名称 |
微振动响应高阻尼材料 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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联系人 |
胡小晔 |
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0551-65591402 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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邮 箱 |
hxy821982@issp.ac.cn | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
成熟待产业化 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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l 成果简介： 随着现代社会的快速发展，包括航空航天、精密仪器、超微细加工与测试等在内的高新技术所占的比重越来越高。在这些高精密系统中，微振动是影响测量和加工精度的关键因素之一，因此需要对系统的振动幅度进行严格限制。高性能阻尼材料作为直接作用于振源或噪声源的相应构件，可以有效降低机械振动和抑制噪音，在现代精密仪器，航海、航天技术装备等领域有重要应用背景。从阻尼效果考虑，传统的金属基高阻尼材料，如Mg合金等，由于阻尼性能具有强烈的振幅依赖性，只适合于大应变环境，而难以有效抑制微米量级微振动干扰。本项目基于界面设计和阻尼机制调控，设计和制备了Mn-Cu、LLZO/Al两类具有微振动响应的高阻尼材料，不仅能够适用于高应变减震环境，也能够灵敏、高效抑制微米量级微应变振动。 l 主要技术指标（或参数）： 1、屈服强度：>300Mpa； 2、断裂延伸率：~50%； 3、断裂强度：400~550MPa(可调)； 4、阻尼性能：~0.06； 5、单位体积耗能本领：~40%； 6、阻尼温区：-70~100oC； 7、频率响应范围：0~1000 Hz。 l 应用领域： 1、卫星载荷减震； 2、现代精密仪器减震； 3、航海、航天领域减震、降低噪音。 l 市场前景： 阻尼材料是将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料，主要用于振动和噪声控制。高性能阻尼材料作为直接作用于振源或噪声源的相应构件，可以有效降低机械振动和抑制噪音，在现代精密仪器，航海、航天技术装备等领域有重要应用背景。典型应用包括： 各种精密仪器或振动系统的功能、减震一体化部件，如舰船螺旋桨等； 各种振动系统的冲击防护与耗能部件； 各种减震构件，如螺栓、垫片、弹簧等； 各种精密仪器的减震平台，如卫星载荷减震平台；导航陀螺减震平台等。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
阻尼材料样件LLZO 陶瓷微应变高阻尼响应曲线 复合材料高阻尼曲线
6.22金属晶体生长炉及金属单晶生长技术
6.23高致密、大长径比氧化镁(一端封闭)陶瓷管(坩锅)
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6.24反钙钛矿结构金属负膨胀材料
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成果名称 |
反钙钛矿结构金属负膨胀材料 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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所属产业领域 |
新材料 |
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成熟待产业化 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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l 成果简介： 航空航天、微电子、精密仪器、光学器件和低温工程等领域对构件尺寸的热稳定性有着苛刻的要求。然而由于原子的非简谐振动，大多数固体材料在外压不变的情况下会出现“热胀冷缩”现象。温度变化时，不同构件的非协调热膨胀会导致系统功能性变差甚至失效，最终导致构件丧失原本设计的精度。而如何有效控制材料的热膨胀系数是解决上述问题的关键。 具有“热缩冷胀”特性的负热膨胀（Negative Thermal Expansion, NTE）材料可以补偿一般材料的正热膨胀(Positive Thermal Expansion, PTE)，调控材料的膨胀系数，甚至实现近零膨胀（Zero Thermal Expansion, ZTE）， 在上述诸多领域中材料膨胀系数的调控方面有着巨大的潜在应用价值。已知的NTE材料多为陶瓷材料（如ZrW2O8等），其NTE温区很宽，但NTE系数较小，例如ZrW2O8的NTE温区可宽达1050 K（5 K - 1045 K），但线膨胀系数αL值仅为-7ppm/K。这意味着需要添加大量NTE材料才能有效地调控PTE材料的热膨胀系数，然而却极大的影响了PTE基体材料原有的性能。此外，陶瓷型NTE材料的热导率较低（抗热震能力弱）、可加工性差，也极大地制约了此类材料的实际应用。因此，探索具有大NTE系数、宽NTE温度窗口的金属NTE材料具有重要的现实意义。 l 主要技术指标（或参数）： 1、平均颗粒尺寸：~1μm；密度：6.5 g/cm3； 2、膨胀系数：~ -30 ppm/K；负膨胀温区：室温附近100K； 3、热导率：~ 5 W(m·K)-1； 4、杨氏模量：200-300 GPa。 l 应用领域： 1、用于制备航空航天、国防、精密仪器等领域使用的低膨胀金属基复合材料； 2、用于制备电子封装领域使用的低膨胀高热导金属基复合材料、低膨胀高分子复合材料。 l 市场前景： 目前，该类材料已可小批量生产，并且已与国内外多家单位达成合作关系。比如：国内哈尔滨工业大学利用此类材料研制低膨胀铝基复合材料、新加坡新加坡科技局先进制造研究所利用此类材料研制低膨胀环氧基材料。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
不同颗粒尺寸样品的热膨胀系数 应用探索（调控环氧树脂热膨胀系数）
6.25高温红外高发射率节能涂料
6.26面向生物医药、催化、光电等产业的金属纳米团簇应用开发
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6.27液相激光熔蚀技术制备高纯净水溶性胶体纳米颗粒
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成果名称 |
液相激光熔蚀技术制备高纯净水溶性胶体纳米颗粒 | ||
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胡小晔 |
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
成熟待产业化 |
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||
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l 成果简介： 基于特色的液相激光加工与制备技术，采用激光熔蚀轰击液相中的固体靶材，经过一系列复杂的物理过程，获得具有水溶性、高纯净度、高度分散性、高稳定性和高度生物相容性等独特物理化学特性的纳米材料胶体溶液。此类高纯净的水溶性胶体纳米颗粒极易与各类高分子材料复合，并有效改善其性质与物性，包括强度、韧性、折射率、自清洁功能、杀菌功能等（详见专利ZL201210584594.6，201610443315.2）。 l 主要技术指标（或参数）： 1、小尺寸：团簇、纳米级（1-100nm）金属、非金属单质、氧化物、硫化物颗粒； 2、绿色、纯净：表面活性剂、有机化学试剂的零添加； 3、稳定性好：根据不同类别的胶体溶液，可保证其在一周至一年时间内稳定分散，不沉降； 4、普适性高：适用于绝大多数液相介质（纯水，无机盐溶液，有机溶剂）及固体靶材（包括金属，非金属，合金，化合物等）。 l 应用领域： 生物医药：医用及日化产品抑菌杀菌； 2、高分子材料复合改性。 l 市场前景： 与市场上在售的纳米材料相比，激光技术获得的纳米颗粒胶体溶液具有纯度高、毒性低、便于直接使用和二次加工等优点，在功能性高分子材料、生物医用材料、工业催化、环境监测与治理等领域具有不可替代的优势和广阔的市场应用前景。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l | |||
6.28纳米复合硬质、耐磨、润滑涂层
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成果名称 |
纳米复合硬质、耐磨、润滑涂层 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
成熟待产业化 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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l 成果简介： 利用我们自主研发的装置，制备了氮化钼基纳米复合涂层，该涂层具有优异的综合性能，可以用在在刀具、模具、钻头等切削工具的表面，提高切削加工的精度和准度、扩大加工范围、延长使用寿命；也可以用于医用器械、高尔夫球、及各种五金件等表面用做表面防护涂层，起到抗腐蚀、耐磨损及表面装饰的作用。 l 主要技术指标（或参数）： 涂层主要技术参数： 1、纳米压痕硬度≥35GPa； 2、摩擦系数<0.17； 3、磨损率<10-5 mm3 /Nm。 l 应用领域： 1、用于刀具、钻头、模具等各类切削工具的表面，提高切削的精度、准度并扩大切削范围； 2、用于手表、高档饰品、各种五金件的表面，提高寿命和美观度； 3）用于医用器械、高尔夫球头等表面，提高耐磨性和耐腐蚀性。 l 市场前景： 具有良好的社会经济价值。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。
6.29水体中有机磷类污染物的长效定量检测
6.30智能变色薄膜
6.31全固态平面型柔性超级电容器
6.32材料模量与阻尼测量系列仪器
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6.33透明加热器
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成果名称 |
透明加热器 | ||||||||||||||||||||||||||
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新材料 |
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成熟待产业化 | ||||||||||||||||||||||||
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l 成果简介： 透明加热薄膜是飞机与火车视窗、室外显示屏、汽车前灯与挡风玻璃等防雾加热器的核心部件，其应用价值和市场空间非常巨大。透明加热薄膜的性能（包括可见光透过率、雾度、加热速率与均匀性等）决定了以上应用中的客户满意度。国内外市场上的ITO薄膜加热速率慢、驱动电压高、重量大、制备工艺复杂且不能集成于柔性器件上，很难被高端产品市场所采纳，如在大面积室外显示屏上使用ITO进行液晶控温，会因加热速率慢、不能维持液晶向列的快速转换造成图像失真，且ITO玻璃大大占用了显示屏的内部空间、不利于超薄显示屏的开发。 l 主要技术指标（或参数）： 1、升温70℃时间：<40s； 2、驱动电压：兼容车载、液晶屏电压； 3、可见光透过率：～90％； 4、雾度：～1-2％； 5、实现低驱动电压、高透过率前提下的均匀快速加热，并能应用于反复弯折的柔性器件，达到精准、快速控温。 l 应用领域： 视窗（飞机、火车、汽车）除雾除霜电加热贴膜、室外显示屏液晶控温膜。 l 市场前景： 在中低端产品应用领域，以汽车除雾玻璃为例，目前广泛使用的是合金格栅加热，满足12V车载电压下的发热效率（ITO面电阻过大无法应用）；然而玻璃中间的条状合金丝影响视觉且加热不均、除雾慢，从驾驶安全出发只能用于后挡风玻璃，前挡风玻璃除雾只有采用空调吹风且需预留车窗缝隙排风，对于雨天驾驶非常不利。基于银纳米线薄膜的透明加热器可以实现低驱动电压、高透过率前提下的快速加热，并能应用于反复弯折的柔性器件上，降低占用体积，满足高端和中低端应用的不同需求。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。
6.34物联无线微功耗电容感应触摸开关
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6.35新型柔性触控屏
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成果名称 |
新型柔性触控屏 | ||
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新材料 |
所处阶段 |
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l 成果简介： 随着智能显示器件（手机、笔记本、平板电脑等）的日益普及，兼顾柔性、高灵敏度、低成本需求是未来的发展趋势，如苹果公司推出的可穿戴iWatch智能手表、微软推出Windows 8带来的全屏幕触控笔记本风潮、国内手机厂商纷纷推出千元以下智能手机，这些都对智能显示器件的核心组件—透明导电薄膜，提出了更高要求。目前商用薄膜仍采用高真空溅射等复杂工艺制备的ITO，成本压缩空间有限；因为含有In这一稀缺战略资源，ITO的可持续发展问题突出；而其自身泛黄（b*值大）的底色难题也必须克服，这也是我国高端产品必须依赖进口ITO的原因；更重要的是ITO依靠颗粒薄膜导电，弯折后颗粒薄膜开裂带来的电阻增加，使得在柔性光电子器件中无法应用。金属纳米线薄膜是近年来兴起，有望取代ITO的新型透明导电薄膜，因为纳米线一维可弯折的结构特点，在可穿戴的柔性光电子器件中有着重要应用，已成功应用于柔性LED、太阳电池等器件；而液相法制备原材料并成膜，回避了ITO制膜所需的昂贵设备和成本，利于低成本大规模生产。韩国、欧美已有公司将金属纳米线薄膜向智能显示行业推广，然而国内进行金属纳米线合成的企业、院所大有人在，但制备高端透明导电薄膜，特别是将薄膜向智能显示行业应用的尚属空白。与目前流行的碳纳米管、石墨烯等碳材料相比，金属纳米线薄膜的导电性、光学特性有着显著优势，且液相生产的工艺与碳材料气相沉积工艺相比，更适合规模化生产。 l 主要技术指标（或参数）： 1、方块电阻：30（W/）； 2、可见光透过率：>92%； 3、雾度：<0.8％； 4、色度：0-1 b*； 5、技术稳定性好，柔韧性极好，简易、低廉、适合卷对卷规模生产。 l 应用领域： 柔性智能显示器件（手机、笔记本、平板电脑及车载、工控屏等）。 l 市场前景： 美国权威机构预测2019年透明导电薄膜市场全球将达到48亿美元；而据不完全统计，到2020年后，中国高端电子产品市场将达到500亿RMB/年，中低端市场则以数百亿至千亿RMB元计，而国际市场则达到数千亿美元之巨。目前ITO占据透明导电薄膜市场份额95%以上，其中日本又占据ITO的55%以上，中国大陆ITO产业主要在低端市场且产能过剩，高端市场依赖进口。2013年以来日本产品主要供给苹果公司，导致ITO薄膜价格日益攀升，而国内产品性能不过关，导致高性能透明导电薄膜市场缺口很大。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
新型透明导电薄膜 | |||
6.36微纳结构新型气敏传感器
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成果名称 |
微纳结构新型气敏传感器 | ||
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新材料 |
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l 成果简介： 气体传感器在大气环境检测、工业尾气监控、公共安全预警、家用煤气报警等领域具有重要的应用价值。电阻型气体传感器因其价格优势占据着主要市场地位。目前，在电阻型气体传感器领域，日本费加罗公司因其综合实力占据传感器高中端市场；国内的纬盛等公司也占据一定的传感器市场份额，但主要用于低端市场。国际上该类传感器目前的最佳性能指标为(以对酒精气体为例)：检测极限10ppm,响应时间5s量级，功耗300mW以上，选择性采用掺杂或表面修饰等方法实现，器件制造重复性和一致性一般，需要单个传感器矫正程序。针对当前特殊领域应用需求，如针对生化毒剂等高毒性气体的在线高灵敏快速检测和监控，目前传感器主要问题在于检测极限不够低、功耗太大、响应较慢，制造重复性和器件一致性差，另外由于综合性能不足难以实现传感器网络化和系统集成应用。 l 主要技术指标（或参数）： 1、检测下限低0.1ppm； 2、响应时间快< 5s； 3、不受温湿度和气流影响，选择性、稳定性（>1年）好。 l 应用领域： 1、有毒气体快速痕量检测： 1）大气污染气体传感器样机（硫化氢、二氧化硫、二氧化氮）； 2）易燃易爆气体传感器样机（TNT爆炸物、汽油等）； 3）手持式化学毒剂传感器（沙林、芥子气等）。 2、手持式火箭推进剂检测仪。 l 市场前景： 由于该类传感器的高综合性能，它可应用于几乎所有的单机传感器领域，特别是针对某些需要快速和高灵敏探测的高端领域；此外，该类传感器综合性能优异，制造重复性和器件一致性好，可望实现传感器网络化和系统集成，可用于某些大型活动场所和集群的综合气体传感和安全监控。随着人们对公共安全和大气环境质量的重视，传感器市场日益增大。据不完全统计，本传感器潜在应用市场在中高端领域可望达10亿/年。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 纳米阵列气体传感器有关性能指标和样机
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6.37超灵敏紫外光探测器
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成果名称 |
超灵敏紫外光探测器 | ||||||||||||||||||||||||||
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所属产业领域 |
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成熟待产业化 | ||||||||||||||||||||||||
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l 成果简介： 基于中间带半导体薄膜的高灵敏紫外光探测器，是一种同时具有高量子效率和响应度以及极低暗电流的新型紫外光探测器，可以实现对紫外光的超灵敏探测。有望应用于需要检测极弱紫外光的场合，比如医学中的正电子发射计算机断层显像仪（PET），可以降低所需放射性同位素的剂量，微小病区早期筛查等。 l 主要技术指标（或参数）： 1、光谱响应范围：250-390 nm； 2、量子效率：>1000%； 3、探测下限：每秒300个280 nm紫外光子； 4、暗电流：< 0.5 nA。 l 应用领域： 医疗设备： 1）正电子发射计算机断层显像仪（PET）的组成部分； 2）紫外线治疗仪的光强检测。 l 市场前景： 作为大型医疗设备，如正电子发射计算机断层显像仪（PET）等，具有非常高的附加值。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
器件的(a)光谱响应度，(b)量子效率，(c)探测率，(d)噪声等效功率
6.38便携式增强拉曼检测设备
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6.39氧化钛纳米筛光催化（水体/空气）净化器
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成果名称 |
氧化钛纳米筛光催化（水体/空气）净化器 | |||||||||||
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | ||||||||||||
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l 成果简介： 水污染与人们的生活健康息息相关，水体污染的主体为工业废水污染，其中包括有机物及重金属(铬,铅,镉,镍,铜,金,银等），主要来源于电镀,制革,印染,采矿和冶炼工业排放的废水。常规治理存在的问题是去除不彻底，费用昂贵，并往往引发二次污染。 空气污染更是与人们呼吸密不可分，其中，人们长期居住的室内空气以及交通工具内密闭空间气体污染更容易引发健康问题，这类污染主要包括甲醛、苯、氨等有毒气体及微尘。 纳米氧化钛可以有效光催化降解有机物及重金属污染物，同时具备强吸附性能，利用纳米氧化钛与金属泡沫及网筛状结构相结合制备的氧化钛纳米筛可以借助光催化以达到净化水体/空气的目的，从而经济、便捷地解决上述问题。 l 主要技术指标（或参数）： 1、氧化钛粉体对铬离子移除量：~1g/g； 2、氧化钛纳米网筛对铬离子移除量：~143.8 mg/g，可无损修复并循环； 3、氧化钛薄膜对甲醛降解能力：200分钟由5.5 ppm降至3.7ppm（密闭空间体积0.1875m3/薄膜面积4cm*10cm）。 l 应用领域： 1、水体污染净化： 主体为工业废水中有机物及重金属(铬,铅等）。 2、空气污染净化： 与居住密切相关的室内空气及交通工具内人口密度大的密闭空间气体污染(微尘、甲醛、苯、氨等)。 l 市场前景： 目前氧化钛纳米网筛制备技术成熟，现阶段拟设计小型净化器装置。通过对流的方法增强其光催化净化效果。这类净化器成本低廉，循环使用稳定，能有效解决水体及密闭空间气体净化难题，具备广阔的应用前景。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
TiO2纳米草网筛日光下处理铬废液 电解回收铬离子及纳米草网筛再生 氧化钛薄膜对甲醛的降解装置
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6.40新型石墨基高能粒子束降能器设计与制备技术
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成果名称 |
新型石墨基高能粒子束降能器设计与制备技术 | ||
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l 成果简介： 基于回旋加速器产生的粒子束的能量固定，而在某些特定的应用场合，要求快速的改变出射粒子束的能量，因此需要在能量固定的回旋加速器的前段配置粒子降能器件。选择降能器件的材料时，应当尽量选择平均原子量低的材料，同时该材料还要最大限度的降低轫致辐射的发生(即降低X线的沾污)。如中国发明专利申请公开说明书CN 1331903 A于2002年1月16日公开的一种改变从加速器中引出的粒子束的能量的装置。该装置中提及的降能器件之一为其厚度可呈梯级变化的石墨块体。这种石墨块体降能器件的使用虽可在回旋加速器的输出端得到连续可调的不同能量的粒子流，却也存在着因石墨块体的内部含有大量的孔洞，致使其在真空环境中放气量较大，以及由石墨粉体压制而成的石墨降能器件在工作过程中粉体极易脱落，影响了结构的稳定性，降低了粒子降能的预期效果之不足。为解决这一问题，人们在降能的低能量侧衰减区域，选择了稳定性更好的铍材料作为粒子降能器件，以极大的提高粒子在大幅度能量衰减时的稳定性，如中国发明专利申请CN 103582915 A于2014年2月12日所公布的一种降能器及具备该降能器的带电粒子束照射系统。可是，该系统中的降能器铍材料虽然具有粒子束下稳定性好的优点，但其价格较贵，且具有毒性，因此非常难于推广应用。针对此问题，我们设计了复合材料降能器，该结构由石墨基体和均匀涂覆在石墨上的致密化合物半导体涂层组成，放气率测试表明，复合材料降能器放气率比传统石墨降能器低三个量级，同时，复合材料石墨材料的降能器结构稳定，满足高能粒子辐照条件下，粒子束降能的要求。 l 主要技术指标（或参数）： 1、放气率：10-8PaLcm-3； 2、密度：2.2g cm-3； 3、致密度高，粒子透过性能良好。 l 应用领域： 1、针对高能粒子束（质子束）降能； 2、高端真空装备。 l 市场前景： 目前复合材料石墨降能器已能实现批量生产，材料性能、质量及其稳定性能满足各类高能粒子降能、超高真空半导体加工设备精密配件（如MOCVD、MBE）等应用领域的要求，性价比优于进口材料。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
制备石墨基复合材料降能器性能测试 | |||
6.41功能性薄膜
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成果名称 |
功能性薄膜 | ||
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新材料 |
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||
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l 成果简介： 如导电薄膜、铁电/介电薄膜、磁性薄膜、光学薄膜及其他复合功能性薄膜，是电存储器、微电子信息、精密光学等仪器的重要组成部分，有着广泛的应用。 l 主要技术指标（或参数）： 铁电薄膜为例：（BiFeO3，Bi4Ti3O12，(Ba, Sr)TiO3） 1、大尺寸（可达1英寸）； 2、铁电极化强度大于50 uC/cm2； 3、化学溶液法可实现功能薄膜多品种、大尺寸、低成本批量制备。 其他可制备的功能薄膜有： 1、导电薄膜：LaNiO3，(La, Sr)MnO3（微结构和性能可调）； 2、磁性薄膜：CoFe2O4，SrFe12O19/BaFe12O19，(La, Sr)MnO3（微结构和性能可调）；AMoO4（光致发光）； 3、光学薄膜：ZnO，BaSnO3，(La, Sr)TiO3（透明导电可调）； 4、其它功能薄膜：CeO2（固体氧化物燃料电池、微结构可调），层状钴基氧化物薄膜（热电性能可调），Ga2O3（紫外探测器件）。
l 应用领域： 电存储器、微电子信息、精密光学等仪器。 l 市场前景： 部分多功能薄膜已经提供给哈佛大学、斯坦福大学和麻省理工学院/清华大学、北京大学等国内外大学及美国、日本等国外知名企业。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 | |||
6.42量子吸波材料在纺织品中的应用
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成果名称 |
量子吸波材料在纺织品中的应用 | ||
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联系人 |
胡小晔 |
联系电话 |
0551-65591402 |
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邮 箱 |
hxy821982@issp.ac.cn | ||
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
成熟待产业化 |
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所属研究所（中心）：固体物理研究所 | |||
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l 成果简介： 量子吸波材料是一种新型纳米吸波材料，具有多频谱吸收功能。将吸波材料添加到纤维中，纺织出具有吸收紫外、红外、微波及导电功能的纺织品，可广泛应用于军用伪装网、抗辐射服、防静电服等多个领域。具有广阔的市场前景。 l 主要技术指标（或参数）： 1、紫外吸收率>90； 2、红外吸收率>95； 3、微波吸收率>95。 l 应用领域： 1、军用伪装网； 2、民用防电磁辐射及防紫外用品； 3、导电纤维应用。 l 市场前景： 具有多频谱吸波性能的纤维材料，具有广泛的应用市场，如军用伪装网，民用防辐射服以及其它类抗静电服等方面，也可用于未来的智能穿戴服饰，市场前景广阔。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 l 相关图片：
量子多频谱吸波材料及功能纤维
微波吸收性能 远红外吸收性能 | |||
6.43新型无机绿色胶凝材料
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成果名称 |
新型无机绿色胶凝材料 | ||
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联系人 |
王化 |
联系电话 |
0551-65393698 |
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邮 箱 |
wanghua@issp.ac.cn | ||
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所属产业领域 |
新材料 |
所处阶段 |
中试 |
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所属研究所（中心）：应用技术研究所 | |||
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l 成果简介（简要阐述成果的内容、技术的先进性、成熟度以及已取得的知识产权情况等）： 新型无机胶凝材料是金属氧化物与无机盐在常温下通过酸-碱反应及物理作用而生成高强度的材料,同时具有化学结合陶瓷的属性，另外还具有一系列传统结构材料无以比拟的性能。目前该无机胶凝材料已获得国家授权发明专利4篇。 l 主要技术指标（或参数）： 1 )凝结时间快：该胶凝材料在20℃以上温度时一般在几分钟内就会迅速凝结固化。 2 )早期强度高：其3h抗压强度可达到35.0MPa以上，并且后期强度还在增长； 3 )环境温度适应性强：在-20～5℃的低温环境中，能迅速凝结并保证一定的早期强度要求。 4 )黏接强度高：无机绿色胶凝与石材、普通混凝土以及人体骨骼材料之间的黏结强度非常高， 其净浆和砂浆与混凝土材料之间的1d黏结强度可分别达到6.0MPa和4.0MPa以上。 5 )体积变形小：该无机胶凝材料的水胶比很低，其体积变形小。 l 应用领域： 1.可用作耐火材料、涂料和复合材料的基体，在机械、建筑、建材和航天航空等领域有着广泛的应用。 2.制造高温使用的型材，如耐火陶瓷板等。 3.应急跑到的维修等快速修补领域。 l 市场前景（预期经济和社会效益等）： 本单位已经具备生产该胶黏剂的小试生产线，中试设备已经研制成功，该材料本身的优异性能，预计该材料在其应用领域年需求量可达数万吨，价值数亿元。 l 拟转化的方式（或合作模式）： 可采用技术转让或技术作价入股成立公司方式。 l
胶粘不同的材料 快速修补 | |||
