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牙釉質激光誘導礦化再生修復
在齲病導致的牙齒缺損修復方面，牙釉質的修復是關鍵問題。牙釉質位于牙齒最外層，是人體內礦化程度和硬度最高的組織，其結構特征主要由高度有序排列的羥基磷灰石納米棒（95% v/v）和少量的有機基質組成。但目前臨床上廣泛使用的口腔修復材料，都是銀汞合金、復合樹脂等已經使用了幾十年的傳統材料。這類口腔修復材料都是生物惰性材料，不具備生物活性，并且其結構性能都明顯有別于牙釉質本身， 不能恢復牙體組織的原始結構，理化性能不匹配，容易發生繼發齲壞，對患者造成進一步損害。近年來，再生醫學及納米技術的發展為口腔材料的開發提供了新的思路。
北京大學
2021-02-01
三軸串并聯激光切割機床
本激光切割是激光加工行業中一項重要的應用技術，也是激光加工中應用最多的加工方 式。我國的數控激光切割機生產，經過近20年的發展已取得了很大成就。我國的激光切割機產 品與國外先進產品相比，還有較大差距，主要表現在切割機的運行速度低，動態精度差，配套 功能不夠，切割工藝參數不完善和切割斷面質量不易保證等。 為了使得新型切割機床的切割效率更高，切割質量進一步提升，本項目專門開發出了一款 更加高效的軟件控制系統。通過該軟件來控制嵌入式運動控制器，進而控制三個伺服電機的運 動。利用機構運動學原理，推導出兩個并聯結構的運動變換模型。采用VC++編程語言，結合 了開放式控制系統的多層次、模塊化設計方法在Windows操作系統平臺上編寫了控制軟件。 本項目在傳統激光切割機床的基礎上，提出了一種新型激光切割機床的結構串并聯激光切 割機床，在激光切割的過程中，可以自動合理地選擇串并聯桿件進行控制執行機構，使得切割 效率更高，機床振動減小。 本項目為了保證控制系統的安全可行性，對多個方面進行了研究。首先對串并聯結構的插 補算法進行研究，提高了運動部件運動的合理性以及切割速度；其次，對該串并聯結構進行了 干涉檢驗和奇異性分析，驗證了該機構的可行性；再次，對在切割過程中的共邊圖形以及邊界 等問題進行了深入研究和規劃，使得圖形的加工次序更加合理；最后，本系統需要根據數控G 代碼進行控制，將DXF文件中的加工圖案轉化為G代碼具有非常重要的作用，所以對DXF轉G 代碼的規則進行了更加深入的分析，并完成軟件操作功能。
華東理工大學
2021-04-11
激光高精度參數快速綜合測量儀
技術分析（創新性、先進性、獨占性）
“裝備制造業是一個國家的脊梁”；五軸數控機床作為高端裝備的代表，是加工復雜空間曲面的唯一手段，起著不可替代的作用，成為衡量國家裝備制造水平的重要標志。國家中長期科技發展規劃設立了“高檔數控機床與基礎制造裝備”國家科技重大專項。本項目面向這一國家重大需求，研制了激光高精度多誤差參數的快速綜合測量儀，通過誤差補償，顯著提高數控機床的制造與加工精度。
創新性與先進性：
一個儀器原理創新：單根光纖耦合的五軸數控機床42項誤差激光快速、直接測量儀器原理。
三個測量方法創新：單根光纖耦合的外差式激光干涉測量方法； 三直線軸21項誤差一步高效測量光學方法；轉軸21項綜合誤差快速測量光學方法。
若干發明點：直線軸6誤差同時測量；光線自動精確轉向；回轉軸6誤差同時測量；18誤差敏感單元；共路光線漂移補償；復合誤差模型；系統誤差分析與補償；智能化誤差補償器。
特點：
測量參數最全。目前唯一能夠直接測量獲得五軸數控機床42項幾何運動誤差的儀器。
測量效率最高。測量數控機床三個直線軸21項幾何運動誤差的時間約10分鐘，相比國內外各種單參數激光干涉儀，測量效率提高數十倍。
綜合測量精度最高。所有誤差參數測量全部為直接測量，無需解耦，無解耦誤差；測量中無需更換附件，無需多次重新調整儀器，減少人工調整誤差；測量時間短，大大減少環境變化對測量帶來的誤差。
北京交通大學
2021-05-09
激光超極化氣體肺部磁共振成像設備
本項目旨在開發出國際領先的儀器設備，實現基于激光超極化惰性氣體的MRI肺部疾病診斷需要的新材料、新技術、新設備和新方法，研制既適合低場永磁MRI也適合高場超導MR的肺部成像的關鍵部件。該技術在獲取肺部疾病的信息的同時具有無創性、無射線輻射、精準診斷、早期診斷等優點，在新一代信息技術肺部疾病的診療中有非常重要的應用價值。
北京大學
2021-02-01
智能激光制造與3D打印技術
激光智能增材制造系統是將激光3D打印系統與激光制造仿真物理模型，CAD、CAE、CAPP、CAM技術，高精度多種在線控制系統相結合的下一代增材制造設備。該系統可根據三維模型特征優化加工路徑；可根據工件材質和性能要求，通過模擬程序得到優化加工參數；在制造過程中，可通過尺寸掃描測量，實時調整加工量；通過溫度、圖像、等離子光譜等傳感器在線采集特征信息，實時調整加工參數；制造完成后，可給出熱處理參數，進一步提高產品性能。系統整體智能化程度高，集成度高，在實現激光金屬3D打印的同時，可大幅提高打印工件的尺寸精度和機械性能。該技術適用于復雜高性能產品設計制造、核心工件再制造、航空裝備、核電裝備、軌道交通裝備、海洋工程裝備等高端制造領域，還可用于模具精準修復。
湖南大學
2021-04-11
透明防偽包裝薄膜—透明激光全息防偽膜
該成果是原有的鋁反射激光全息防偽末的升級替換品。這種薄膜結構簡單，僅有信 息層和基底層兩層組成。全息圖像以激光全息技術拍攝并用激光雕刻和電鑄手段，以光 柵條紋的形式復制到鎳質金屬模版上。以金屬模版熱壓氣凝膠或有機高聚物聚氨酯涂層， 形成承載全息圖像的信息層，可在薄膜上再現全息圖像。
同濟大學
2021-04-11
在強激光場下原子隧道電離的實驗
利用等強度的偏振正交的雙色飛秒光場（800nm + 400nm），深入研究遂穿電子干涉的干涉動力學，提出了利用新型的“時空電子干涉儀”，探測電子在遂穿過程中獲得勢壘下相位，揭示電子隧穿的動力學信息。該工作利用先進的冷靶反沖離子電子動量成像譜儀（所謂COLTRIMS），清晰地測量了正交雙色光場下的光子周期內干涉圖案。通過與理論模擬的對比 [強場近似（SFA）,庫侖修正的強場近似(CCSFA)和數值求解含時薛定諤方程（TDSE）]，揭示出了光電子勢壘下相位的對干涉圖案的貢獻。研究結果表明勢壘下相位蘊藏著的電子隧穿動力學信息，對光電子干涉和光電子全息起著不可或缺的作用。
北京大學
2021-04-11
特大型齒輪激光跟蹤在位測量系統
目前，國內外主要利用三坐標測量機和齒輪測量中心進行大齒輪的測量，這種儀器可測量的齒輪最大直徑不超過 5m，且價格昂貴。本項目利用激光跟蹤儀的大尺寸測量和三坐標測量機的高精度測量能力， 將兩者結合起來，利用激光跟蹤儀進行被測齒輪和三坐標測量平臺定位，利用三坐標平臺完成齒輪特征 線高精度測量，研制出可測量外徑Ф3000 ~ 10000mm、最小模數 6mm、精度 6-7 級及以上，具備測量齒輪幾何參數、齒廓、齒向（螺旋線）、接觸線、齒厚及齒面拓撲誤差等功能的特大型齒輪測量系統，填 補了直徑達 10m 的大型齒輪測量空白。項目獲國家發明專利 14 項，軟件著作權 7 項，發表論文 20 篇。
北京工業大學
2021-04-13
高功率超短脈沖激光傳輸光纖
高功率超短脈沖激光技術在激光精細加工和激光 3D 打印等領域表現出很大的優勢，可以提供十微米以下甚至亞微米級的加工精度，市場應用前景廣闊。由于高功率超短脈沖激光的脈沖寬度非常窄（工業應用通常在百飛秒至幾十皮秒量級），單脈沖能量較大，峰值功率非常高，普通實芯石英光纖 受限于材料的非線性和損傷閾值低的問題，無法傳輸如此高功率的超短脈沖。現在大多采用空間光路 反射輸出，這大大增加了系統的復雜性，限制了其應用范圍。 北工大基于國家自然科學基金項目，制備了高性能的無節點空芯反諧振光纖，該光纖纖芯為空氣 結構，這就避免了材料的吸收，可以大大提高光纖的損傷閾值，進而可用來傳輸高功率超快激光。這 種高性能無節點空芯反諧振光纖利用改裝的特種光纖拉絲塔通過堆積和拉制的方法拉制而成。目前， 國際范圍內僅有少數科研單位和一家法國 GLO Photonics 公司具有制備該光纖的能力，并且銷售價格較高（約 20,000 元 / 米），阻礙了其工業化應用進程。
北京工業大學
2021-04-13
高端裝備關重構件激光焊接制造技術
面向高端裝備發展對先進激光焊接技術的迫切需求，圍繞大型薄壁關鍵構件激光焊接制造過程中的 重大科學技術問題展開研究，突破了大型薄壁構件激光焊接的關鍵共性技術，解決了大型薄壁構件激光 焊接過程穩定性、質量一致性和可靠性難題，開發出關鍵功能部件和成套技術裝備，構建了大型薄壁構 件激光焊接制造理論和技術體系，顯著提升了我國高端裝備制造的自主創新能力和技術水平。項目成果 獲中國機械工業科學技術獎一等獎 1 項，北京市科學技術獎二等獎 1 項。
北京工業大學
2021-04-13