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本成果針對全釩液流電池和鐵鉻液流電池，開發了一種高性能電極，可以實現高催化活性的同時，保持高穩定性，長期運行過程中性能無衰退。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 雙碳背景下，以風能和太陽能為代表的可再生能源發電發展迅速。然而，可再生能源的間歇性、波動性等特征是其大規模應用的瓶頸。發展電網級的儲能系統是解決這一問題的有效途徑。在現有的大規模儲能技術中，液流電池具有可擴展性好、效率高、安全好、壽命長、易回收等優點，頗具發展潛力。 目前液流電池由于電堆性能較差，功率密度較低，導致制造電堆所需核心材料用量較大，成本較高，限制了其推廣應用。提高液流電池電極的催化活性是提升電池性能的關鍵。本成果針對全釩液流電池和鐵鉻液流電池，開發了一種高性能電極，可以實現高催化活性的同時，保持高穩定性，長期運行過程中性能無衰退。同時，該高性能電極的生產成本經核算，相較于傳統電極未有明顯提升。實驗室測試數據表明，基于該400cm2高性能電極的全釩液流電池單電池，運行電流密度可達200mAcm2(基于傳統電極的電池電流密度僅為120mAcm-2)，能量效率超過80%，在1000次充放電循環測試過程中，電極性能無衰退。該成果將有助于液流電池電堆成本降低20-40%，對高性能液流電池的開發起到關鍵推動作用助力儲能產業的發展。

鐵路軌道寬頻性能測試系統擬解決軌道結構中各部件振動疲勞損傷的模擬研究，針對各個部件服役狀態下所處的高頻共振頻段與低頻頻段共同作用，真實地模擬各部件現場工作狀態。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 鐵路軌道寬頻性能測試系統擬解決軌道結構中各部件振動疲勞損傷的模擬研究，針對各個部件服役狀態下所處的高頻共振頻段與低頻頻段共同作用，真實地模擬各部件現場工作狀態。研制的新型軌道部件高低頻疲勞試驗機的組成包括驅動系統、預加載部分、潤滑系統、計算機電氣控制部分以及軟件組成。試驗機的驅動系統屬于交流伺服系統，在主軸上設置有可調節壓頭行程的偏心輪，偏心輪的功能是將主軸的旋轉運動形式轉換成壓頭上下直線的運動形式，從而達到對部件的動負荷加載的功能。本設備可模擬各部件在各自共振頻率和其他低頻載荷疊加后的組合疲勞試驗，試驗對象包括但不限于鋼軌、彈條、墊板、螺栓、軌枕以及軌道板等等。預計可系統性的回答上述各部件高低頻組合疲勞傷損演化規律，填補國內外有關軌道部件高頻疲勞壽命試驗研究的空白。

為了進一步突破結構色領域的瓶頸，研究團隊設計了一種由Si超表面產生的新型結構色。色域面積達到了97.2%的Rec.2020。同時將空間分辨率提高到至衍射極限，不影響色彩的均勻性和展示。Si超表面首次實現了優異結構色的所有關鍵參數。這一進展有望為結構色在動態顯示、光學安全和信息存儲等領域的商業化應用帶來新途徑。

陶瓷基板由于具有熱導率高、耐熱性好、高絕緣、耐腐蝕、抗輻射等技術優勢，廣泛應用于功率半導體和高溫電子器件封裝。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 電子封裝是將構成半導體器件的各個部件（芯片、基板和導線等）按規定要求合理布置，通過貼片、打線與焊接等工藝，達到保護芯片，實現器件功能的目的。隨著芯片功率的不斷增加和封裝集成度的不斷提高，散熱成為影響器件性能與可靠性的關鍵。對于半導體器件而言，通常溫度每升高10℃，器件有效壽命降低30-50%。由于芯片一般貼裝在封裝基板（又稱電路板、線路板）上，因此，基板除具備基本的機械支撐與布線（電互連）功能外，還要求具有較高的導熱、耐熱、絕緣、耐壓能力與熱匹配性能。目前常用封裝基板主要分為樹脂基板（印刷線路板、PCB）、金屬基板（MCPCB）和陶瓷基板。其中，陶瓷基板由于具有熱導率高、耐熱性好、高絕緣、耐腐蝕、抗輻射等技術優勢，廣泛應用于功率半導體和高溫電子器件封裝。

針對目前國內成形磨齒機床在加工工藝軟件設計方面的缺陷進行改善。自主開發了包括截形計算、齒輪常用數據庫、隨機測量、軸交角優化等系列功能的程序包，開發出高端齒輪成形磨齒機，掌握齒輪成套磨削的核心技術。

開發了多種結構的納米復合催化材料，用于高性能的電解水制氫電極材料。

依照美國AMCA207標準設計適合于不同類型規格風機的性能測試臺，配用高精度傳感器，采用計算機自動數據采集系統，對測量參數進行實時監控與測量，最后形成標準試驗報告。

成果與項目的背景及主要用途：統計資料表明，80-90%焊接結構斷裂事故是由疲勞失效引起的，由于焊接接頭的焊趾處的應力集中和殘余拉伸應力作用，焊接接頭疲勞強度大幅度地低于基本金屬的疲勞強度。雖然結構按疲勞規范設計，仍然發生一些整體結構的過早疲勞失效，造成巨大的經濟損失，甚至是人身傷亡事故。由于焊接接頭焊趾是疲勞裂紋引發部位，如果對該部位實施適當的處理，使殘余拉伸應力轉變為壓縮應力和減少應力集中，這將有利于延緩疲勞裂紋的產生，具有巨大的社會效益和經濟效益。本項目是在國家自然科學基金的支持下完成的，從超聲波沖擊、相變應力應用、等離子噴涂等三方面提出了三種改善焊接結構疲勞性能的新技術，研制發明了相應的裝置、焊接材料和噴涂技術。這些方法可以方便地應用到橋梁、采油平臺、船舶、飛機、機車車輛、壓力容器及管道等工況、野外施工和高空現場作業的場合，其應用前景是十分樂觀。 技術原理與工藝流程簡介： 1）超聲沖擊方法改善焊接結構疲勞性能的基本工作原理為：通過超聲波發生器將電網上的工頻交流電轉換成超聲頻的交流電，用以激勵聲學系統的換能器。換能器將電能轉換成同樣頻率的機械振動，在機架所提供的一定壓力作用下，將該超聲頻的機械振動傳遞給工件上的焊縫，使以焊趾為中心的一定區域內焊接接頭表面產生足夠厚度的塑性變形層，從而達到改善接頭幾何外形，降低應力集中程度、調節其應力場沿厚度方向的分布狀況，最終達到改善焊接接頭疲勞強度的目的。 2）相變應力應用改善焊接結構疲勞性能的基本工作原理：利用開發的相變應力焊接材料使焊縫金屬冷卻中產生的相變應力，抵消焊接殘余拉伸應力并獲得壓縮應力，最終達到改善焊接接頭疲勞強度的目的。 3）等離子噴涂改善焊接結構疲勞性能的基本工作原理：利用等離子在焊趾部位噴上結合性能良好的涂層材料來改善接頭的應力集中狀態，最終達到改善焊接接頭疲勞強度的目的。技術水平及專利與獲獎情況：整體研究達國際先進水平；已獲國家發明專利3 項，在申請國家發明專利 5 項；2004 年度天津市自然科學一等獎，2002 年獲教育部發明二等獎。 應用前景分析及效益預測：接頭焊趾及焊跟部位是焊接結構承受疲勞載荷的薄弱環節，改善焊趾和焊根部位的疲勞性能將提高整個結構的疲勞性能。使用超聲波沖擊、相變應力及等離子噴涂等這些新技術可以大幅度地改善焊接結構的疲勞壽命，顯著降低焊接結構破壞事故的發生幾率, 進而節約焊接結構的用鋼量和資金，增加焊接結構的安全裕度，防止因焊接結構發生意外疲勞破壞事故給國家和人民財產的經濟損失，因此具有廣闊的應用前景及產生巨大社會效益和經濟效益的可能。 應用領域：可以應用到橋梁、采油平臺、船舶、飛機、機車車輛、壓力容器及管道、水輪機、火箭發動機、汽車制造等諸多領域。 

Al2O3/Cu復合材料是在銅基體中引入了細小彌散分布的增強相Al2O3粒子的一種銅基復合材料。由于化學穩定性和熱穩定性好的Al2O3顆粒的存在，使該復合材料在保持銅基體優越的導電、導熱性能的同時具有高的室溫和高溫強度和硬度。在電阻焊電極、集成電路引線框架、微波管結構和導電材料、高速列車架空導線、熱核實驗反應堆、連鑄機結晶器等方面具有廣闊的應用前景。所開發出的Al2O3/Cu復合材料新型合成工藝在保證傳統工藝內氧化、還原徹底性和燒結致密性的前提下簡化了工藝過程降低了生產成本。將Al2O3/Cu復合材料點焊電極在汽車焊裝線上進行了裝機試驗，其使用壽命為傳統Cr-Zr-Cu電極的3倍以上。

含壓縮、拉伸、扭轉、剪切、彎曲各一件。