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項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:水成膜膠體泡沫是將聚合物分散在水中，加入發(fā)泡劑并在氮?dú)獾淖饔孟掳l(fā)泡形成的復(fù)雜混合體系。經(jīng)過一段時(shí)間后，在泡沫液膜內(nèi)，聚合物間相互交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成水成膜膠體泡沫的剛性骨架。防滅火水成膜膠體泡沫既具有凝膠的性質(zhì)，又具有泡沫的性質(zhì)，兼有注三相泡沫（注泥漿、注氮?dú)?、注兩相泡沫）、注凝膠、注復(fù)合膠體的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了各自的不足，從而大大提高其防滅火效果。

納米金剛石的金剛石晶粒尺寸在100nm以下, 表面極其光滑平整, 摩擦系數(shù)極低(可小于0.05), 因此是十分理想的工具(模具)涂層和光學(xué)涂層材料, 同時(shí)在MEMs (微機(jī)電系統(tǒng))和高性能大屏幕(場(chǎng)發(fā)射)顯示技術(shù)等領(lǐng)域也有非常好的應(yīng)用前景。 本項(xiàng)目組采用微波等離子體CVD和 DC Arc Plasma Jet CVD兩種工藝方法, 在玻璃, 硅, 鉬和硬質(zhì)合金等襯底材料上成功制備了納米金剛石膜。 在玻璃襯底上制備的納米金剛石膜晶粒平均尺寸小于100 nm, 表面粗糙度小于Ra 5nm, 采用納米力學(xué)探針測(cè)量的顯微硬度高達(dá)8000kg/mm2, 在可見及近紅外區(qū)域具有非常好的透過特性, 紫外喇曼光譜(在新加坡國(guó)立南洋理工大學(xué)測(cè)試)顯示薄膜幾乎為純凈的金剛石納米晶粒組成。在其它襯底上的納米金剛石膜的組織結(jié)構(gòu)和性能測(cè)試正在進(jìn)行之中。 納米金剛石膜涂層硬質(zhì)合金工具: 其中最有前景的是納米金剛石膜涂層硬質(zhì)合金微型鉆頭; 納米金剛石膜涂層光學(xué)應(yīng)用: 包括諸如”永不磨損鉆石涂層玻璃表殼”和”永不磨損鉆石涂層玻璃眼鏡片”, 及ZnS, Ge, Si等重要紅外軍事光學(xué)材料的抗(雨滴、沙粒)沖刷涂層; 微機(jī)電系統(tǒng)(MEMs)的微機(jī)械構(gòu)件: 如微型齒輪, 軸, 軸承等; 高性能大屏幕顯示器件

水成膜膠體泡沫是將聚合物分散在水中，加入發(fā)泡劑并在氮?dú)獾?作用下發(fā)泡形成的復(fù)雜混合體系。經(jīng)過一段時(shí)間后，在泡沫液膜內(nèi)， 聚合物間相互交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)成水成膜膠體泡沫的剛性骨架。防滅火水成膜膠體泡沫既具有凝膠的性質(zhì)，又具有泡沫的性質(zhì)， 兼有注三相泡沫（注泥漿、注氮?dú)?、注兩相泡沫）、注凝膠、注復(fù)合 膠體的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了各自的不足，從而大大提高其防滅火效果。

本發(fā)明涉及以天然成分為原料，開發(fā)一種能夠抑菌防腐和延長(zhǎng) 肉類產(chǎn)品保鮮期，具有一定粘稠度，可與肉類產(chǎn)品表面結(jié)合為一體的多功能液 態(tài)可食保鮮膜，噴涂于食品表面，對(duì)環(huán)境常在菌具有顯著的抑制作用，無毒無 害，且兼有保健和防偽（隱形標(biāo)簽）作用，已獲得國(guó)家發(fā)明專利。 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)或者效益預(yù)測(cè):肉雞屠宰后按部位進(jìn)行分割，噴涂（或浸蘸）保鮮 膜液后裝入食品袋后密封，室溫冷卻編號(hào)，置于微溫(30~~40℃)和常溫 (20~~25℃)2 種條件下貯藏的保質(zhì)期可分別達(dá)到 3、7d。同時(shí)可標(biāo)識(shí)產(chǎn)品生產(chǎn)廠 家。有效防止肉類產(chǎn)品加工過程二次污染，從而延長(zhǎng)保鮮期，同時(shí)兼有產(chǎn)品防 偽標(biāo)識(shí)作用。應(yīng)用前景十分廣闊。 

該成果是原有的鋁反射激光全息防偽末的升級(jí)替換品。這種薄膜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有信 息層和基底層兩層組成。全息圖像以激光全息技術(shù)拍攝并用激光雕刻和電鑄手段，以光 柵條紋的形式復(fù)制到鎳質(zhì)金屬模版上。以金屬模版熱壓氣凝膠或有機(jī)高聚物聚氨酯涂層， 形成承載全息圖像的信息層，可在薄膜上再現(xiàn)全息圖像。

紫外探測(cè)技術(shù)是繼激光探測(cè)技術(shù)和紅外探測(cè)技術(shù)之后發(fā)展起來的又一軍民兩用光電探測(cè)技術(shù)。幾十年來，紫外探測(cè)技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對(duì)現(xiàn)代科研、國(guó)防和人民生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。特別是在先進(jìn)光譜儀器方面，國(guó)內(nèi)急迫需要響應(yīng)波段拓展到紫外的硅基成像器件。先進(jìn)光譜儀器是集光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)于一體，技術(shù)密集的高科技產(chǎn)品。它是現(xiàn)代科技必不可少的精密檢測(cè)和分析手段，是現(xiàn)代天文學(xué)、航空航天、分子生物學(xué)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、環(huán)境和生態(tài)等新科技建立和發(fā)展的基礎(chǔ)。國(guó)家對(duì)發(fā)展先進(jìn)光譜儀器和研制光譜儀器用的探測(cè)器件非常重視，“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃專門設(shè)立了科學(xué)儀器設(shè)備研制與開發(fā)專項(xiàng)“先進(jìn)大型光譜儀器的關(guān)鍵部件——高分辨分光器件和探測(cè)器件的研制”，技術(shù)人有幸成為承擔(dān)該課題的主要研究人員，負(fù)責(zé)高分辨探測(cè)器件的研制工作。 硅基成像器件如CCD和CMOS是最廣泛應(yīng)用的光電探測(cè)器，而且先進(jìn)的光譜儀器都采用了CCD或CMOS作為探測(cè)器件，這是因?yàn)镃CD和CMOS具有靈敏度高、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。但由于紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很?。?lt;2nm），一般的硅基成像器件如CCD、CMOS等都在紫外波段響應(yīng)很弱，這種很弱的紫外響應(yīng)限制了硅基成像器件在先進(jìn)光譜儀器及其他紫外波段探測(cè)方面的使用。 因此，本技術(shù)的研究成果硅基成像器件的紫外響應(yīng)增強(qiáng)薄膜是經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展迫切需要。 增強(qiáng)硅基成像器件的紫外響應(yīng)，目前有兩種方法：一是改變硅基探測(cè)器的結(jié)構(gòu)，如背照式CCD；另外一種是在現(xiàn)有的成像器件光敏窗口加鍍一層下變頻膜，把紫外光先轉(zhuǎn)化為可見光，然后再接收。國(guó)外自1980年起就開始增強(qiáng)硅基探測(cè)器紫外響應(yīng)的下變頻薄膜研究，按使用材料的屬性，可以把變頻膜分為有機(jī)變頻膜和無機(jī)變頻膜兩種。有機(jī)變頻膜技術(shù)相對(duì)成熟，也有相關(guān)的專利出現(xiàn)。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡CCD、星球相機(jī)（WFPC）CCD和Photometrics等公司提供的響應(yīng)波段延伸到紫外的CCD都是鍍的有機(jī)變頻膜。目前紫外增強(qiáng)有機(jī)變頻膜可使普通CCD的響應(yīng)波段延伸到200nm，Roper Scientific公司開發(fā)的Metachrome II薄膜在120-430nm波段都具有良好的下變頻效果。有機(jī)變頻膜技術(shù)盡管成熟，但該類薄膜有著致命的缺點(diǎn)，那就是有機(jī)物分子在紫外輻射下降解速度很快。在照明度為1μW/cm2的光照下，有機(jī)分子以高達(dá)每小時(shí)3%的速率成指數(shù)降解。在這一方面，而無機(jī)變頻膜具有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。無機(jī)變頻膜材料可以在它使用期限的前2%時(shí)間里，減少90%的降解量，因此，無機(jī)變頻膜具有非常優(yōu)越的穩(wěn)定性。在無機(jī)變頻膜方面，國(guó)外研究也剛起步，最早的報(bào)道見于2003年[1]，目前尚無成熟的增強(qiáng)硅基成像器件的紫外無機(jī)變頻膜技術(shù)。國(guó)內(nèi)在有機(jī)和無機(jī)變頻膜方面，都沒有已見報(bào)道的研究工作。  為了提高探測(cè)器對(duì)紫外輻射的敏感性，我們采取了在硅基成像器件光敏窗口上鍍變頻膜的辦法，成功地使CCD及CMOS的響應(yīng)波段拓展到150nm。該產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用在光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對(duì)推動(dòng)國(guó)家的科研和產(chǎn)業(yè)在這些領(lǐng)域的發(fā)展有極大幫助。

通過使用鉛的條狀非公度相作為鉛膜和硅襯底的界面，用超高真空分子束外延技術(shù)成功制備出一種宏觀面積的、塞曼保護(hù)的新型二維超導(dǎo)體。系統(tǒng)的低溫強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，該體系的超導(dǎo)電性可存在于超過40特斯拉的平行強(qiáng)磁場(chǎng)中，這一數(shù)值遠(yuǎn)超過體系的泡利極限，是塞曼保護(hù)超導(dǎo)電性的直接證據(jù)。第一性原理計(jì)算結(jié)果也表明，條狀非公度相中特殊的晶格畸變會(huì)延伸至鉛膜中，從而在該體系中引入很強(qiáng)的塞曼自旋軌道耦合。同時(shí)，新的微觀理論也給出了強(qiáng)雜質(zhì)情形下各種自旋軌道耦合及散射效應(yīng)對(duì)二維超導(dǎo)臨界場(chǎng)的影響并定量地解釋了塞曼保護(hù)超導(dǎo)電性的物理機(jī)制。該工作表明，可以通過界面工程在中心反演對(duì)稱性保護(hù)的二維超導(dǎo)中引入面內(nèi)中心反演對(duì)稱性破缺，也即在二維晶體超導(dǎo)體系中人工引入塞曼保護(hù)的超導(dǎo)電性機(jī)制。這一結(jié)果預(yù)示出人們有望在二維超導(dǎo)體系中，通過界面調(diào)制發(fā)現(xiàn)新的非常規(guī)超導(dǎo)特性。這種宏觀尺度強(qiáng)自旋軌道耦合下的二維超導(dǎo)，也為拓?fù)涑瑢?dǎo)的探索提供了新的平臺(tái)，并為未來無耗散或低耗散量子器件的設(shè)計(jì)與集成奠定了基礎(chǔ)。圖 (a) 脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明6個(gè)原子層厚鉛膜的超導(dǎo)電性在高達(dá)40 T的水平強(qiáng)場(chǎng)下仍不被破壞。(b) 臨界場(chǎng)隨溫度的關(guān)系與理論高度重合，有力地證明了超薄鉛膜中的塞曼自旋軌道耦合保護(hù)的超導(dǎo)電性。 (c) 對(duì)外延生長(zhǎng)于條狀非公度相（SIC）界面上的超薄鉛膜進(jìn)行磁阻測(cè)量的示意圖。

目前乙酸乙酯等的合成方法是以乙酸和乙醇為原料，采用濃硫酸為催化劑來制取，該法副反應(yīng)多且受限于反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率提高、后處理工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、廢酸排放污染環(huán)境。采用新的酯化反應(yīng)技術(shù)和可代替硫酸的新型酯化催化劑及分離技術(shù)具有重要的意義。本項(xiàng)目技術(shù)采用固體酸代替硫酸，采用透水膜打破反應(yīng)平衡，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率可以提高到98%以上，減少?gòu)U酸排放，反應(yīng)時(shí)間縮短到2h，工藝節(jié)能綠色，實(shí)現(xiàn)了部分節(jié)水減排。

01. 成果簡(jiǎn)介 近年來，隨著氫能利用技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，應(yīng)對(duì)氣候變化壓力持續(xù)增大，以及氫能市場(chǎng)前景巨大，氫能在世界范圍內(nèi)備受關(guān)注，世界發(fā)達(dá)國(guó)家均將氫能及綜合應(yīng)用作為未來能源發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。燃料電池汽車融合了內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，不僅具有零排放、高效與高功率密度的優(yōu)勢(shì)，而且續(xù)駛里程足夠長(zhǎng)，被業(yè)界公認(rèn)為是新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)過北京奧運(yùn)會(huì)23輛、上海世博會(huì)的196輛燃料電池汽車的批量示范驗(yàn)證和多輪技術(shù)迭代優(yōu)化，燃料電池汽車開始進(jìn)入交通運(yùn)輸領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，從2013年開始，歐、美、日、韓的燃料電池汽車相繼上市銷售。與國(guó)外發(fā)展路徑不同，我國(guó)從燃料電池商用車切入推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，氫燃料電池商用車已實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)并在上海、北京、河北、廣東等地示范運(yùn)營(yíng)。氫能行業(yè)迎來了產(chǎn)品孕育的發(fā)展機(jī)遇。 膜電極作為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，代表企業(yè)如美國(guó)GORE公司、英國(guó)Johnson Matthey公司。本項(xiàng)成果提供了一種制備膜電極的技術(shù)，創(chuàng)新點(diǎn)為：1）采用“熱定型法”工藝制備催化層，優(yōu)化電化學(xué)三相界面和促進(jìn)多相傳質(zhì)，解決了傳統(tǒng)膜電極性能低、壽命短瓶頸問題；2）發(fā)明了將質(zhì)子交換膜和催化層封裝在氣體擴(kuò)散層內(nèi)的一體化膜電極產(chǎn)品，提升了燃料電池的一致性和可靠性,并提高了電堆生產(chǎn)效率。該項(xiàng)成果已應(yīng)用于示范項(xiàng)目，應(yīng)用情況良好。性能指標(biāo)：1）面電導(dǎo): >40S/cm22）拉伸強(qiáng)度: >35MPa3）H2滲透率:<2mA/cm24）0.6V@2.5A/cm2 (測(cè)試條件：1.5atm,70℃,空氣計(jì)量數(shù)2.3,濕度80%)5）壽命:20000小時(shí)（加速老化法,10%性能衰減）02. 應(yīng)用前景 燃料電池03. 知識(shí)產(chǎn)權(quán) 本項(xiàng)成果已申請(qǐng)專利22項(xiàng)。04. 團(tuán)隊(duì)介紹 團(tuán)隊(duì)在燃料電池應(yīng)用研究方面已有超過20年的技術(shù)積累，在技術(shù)開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化過程中，先后獲得“第十九屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)發(fā)明獎(jiǎng)”金獎(jiǎng)、北京市第三屆發(fā)明專利獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、“清華大學(xué)科研成果推廣應(yīng)用效益獎(jiǎng)”二等獎(jiǎng)、“第十屆國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)發(fā)明獎(jiǎng)”金獎(jiǎng)、湖北省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。負(fù)責(zé)人為副教授、博士生導(dǎo)師，累計(jì)在多個(gè)國(guó)際權(quán)威期刊上發(fā)表SCI論文96多篇，申請(qǐng)發(fā)明專利60余項(xiàng)。05. 合作方式 技術(shù)許可。06.聯(lián)系方式 lijiaoli2016@tsinghua.edu.cn wangcheng@tsinghua.edu.cn

用于CO2分離的膜技術(shù)在天然氣、沼氣的凈化，三次采油中的CO2回收，密閉空間中的CO2 脫除以及減輕溫室效應(yīng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用性前景。與傳統(tǒng)的CO2分離技術(shù)相比，膜分離方法具有投資少，能耗低，環(huán)境友好，設(shè)備簡(jiǎn)單緊湊、節(jié)約空間、高效靈活、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，而且CO2濃度越高，膜法分離越經(jīng)濟(jì)，即使CO2濃度低于5%，用膜法的費(fèi)用也僅為吸收法的64.7%。可以用于脫除酸性氣體的膜主要有液膜、無機(jī)膜和高分子膜，實(shí)際應(yīng)用中滿足氣體分離要求的目前只有高分子膜。但普通的高分子膜也存在高的滲透性和選擇性不能兼得的缺點(diǎn)。含有固定載體的促進(jìn)傳遞膜兼具液膜和普通高分子膜的優(yōu)勢(shì)，能同時(shí)具有高的分離系數(shù)和透過速率，而且穩(wěn)定性好，是一類很有發(fā)展前途的氣體分離膜，已引起國(guó)際上研究者們的極大關(guān)注。本研究成果合成了幾種對(duì)CO2具有促進(jìn)傳遞作用的固定載體膜材料，通過載體與CO2的相互作用促進(jìn)CO2在膜內(nèi)的傳遞，因而具有較高的滲透選擇性。同時(shí)由于載體是以化學(xué)鍵固定在高分子上，因此具有很好的穩(wěn)定性。本成果以自主開發(fā)的固定載體膜材料為分離層，以多種材質(zhì)的超濾膜為基膜，制備了用于CO2分離的固定載體復(fù)合膜。所研制的復(fù)合膜，其CO2/CH4透過分離性能處于世界領(lǐng)先水平。