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對于各種顆粒、纖維增強復合材料，目前主要采用大規模的宏觀力學實驗尋找力學性能變化規律，進而為提高材料力學性能提供支持，實驗繁雜，周期長，投入大。采用顯微鏡原位力學性能測試方法，對復合材料在各種外力作用下的破壞過程進行細觀觀測，有助于對填料、纖維的增強效果及其對復合材料力學性能的影響進行研究，進而探尋影響材料力學性能的主要因素，可大大節約開發成本，提高開發效率。但目前國內所具有的細觀力學性能觀測條件主要利用帶有原位加載臺的掃描電鏡技術，該實驗系統成本昂貴，國內僅有少數幾家科研院所擁有此設備，主要適于科

鎂合金具有質量輕、比強度與比剛度高、導熱性好及電磁屏蔽能力強等一系列優點，在軌道交通、電子信息、航空航天及國防軍工等領域具有廣闊的應用前景。鎂合金產品以鑄造件特別是壓鑄件為主，然而鑄造鎂合金存在晶粒粗大、力學性能較差、易產生缺陷等缺點，大大限制了鎂合金的應用。與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金材料更具發展前途，通過變形可以生產規格多樣的板、棒、管、鍛件及型材產品，并且可以通過材料組織的控制和熱處理工藝的應用，獲得比鑄造鎂合金材料更高的強度，更好的延展性，從而滿足各種結構件的需要。然而鎂合金具有密排六

抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長的材料的總稱，一般根據其結構的不同可以分為以下幾大類：無機抗菌材料、有機抗菌材料、有機無機復合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機抗菌材料進行開發，將二者優勢結合在一起，其最大的優點是分子結構的可設計性。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 細菌是感染疾病和食源性疾病中常見的病原體，特別是在醫療資源匱乏和公共衛生相對差的地區，細菌感染己成為近年來主要的健康威脅之一。目前，針對細菌感染問題的主要處理方法是使用抗生素。但是，近年來由于抗生素的濫用，導致了全球范圍內細菌耐藥性的增加以及耐藥菌感染的不斷加劇。因此，開發新型高效的廣譜抗菌材料勢在必行。 抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長的材料的總稱，一般根據其結構的不同可以分為以下幾大類：無機抗菌材料、有機抗菌材料、有機無機復合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機抗菌材料進行開發，將二者優勢結合在一起，其最大的優點是分子結構的可設計性。

制備在宏觀尺度上具備二維單片石墨烯的獨特本征性質的石墨烯三維體相材料是材料學研究中兼具學術價值和實用意義的重大挑戰。本項目制備得到了一種三維石墨烯宏觀體相材料，其由大量獨立且懸空的二維石墨烯單元通過片層邊緣的化學鍵構筑而成。該材料具有良好的機械性能，在常溫可見光下作用下具有電子發射能力，在瓦特功率級別的可見波段激光或聚焦的太陽光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料樣品可以在真空條件下實現有效的直接光驅動，此現象為國內外所首次觀察及報道，為石墨烯帶來了一種激動人心的潛在應用價值。上述材料的制備及相關性能研究還可為石墨烯在催化，能源轉換與存儲等領域的應用提供材料支持與相關理論支撐。 項目特色： 1.制備了基于二維石墨烯單元通過片層邊緣的化學鍵構筑而成三維石墨烯體相材料，該材料不僅保留了二維石墨烯材料的本征性質， 而且具備優良的機械及光電性能。 2. 在國內外首次觀察到厘米級尺寸的裸眼可見的宏觀石墨烯樣品，只依靠瓦特級別的光作為單一驅動源，即可實現較大距離(數十厘米)的有效的運動，并提出了光致電子發射驅動的機理解釋上述三維石墨烯體相材料獨特的光驅動， 3. 上述材料的制備與性能研究揭示通過有效合理的結構構筑手段，能夠得到以二維石墨烯作為構成單元，并有效保留其獨特二維性質和兼具三維宏觀形態的石墨烯體相材料，此項研究為其它二維材料的開展類似工作并拓展其應用提供了范例和思路。 已取得的成果： 項目的標志性研究結果于 2015 年 6 月在線發表于 NaturePhotonics，并于 2015 年 7 月正式發表（Nature Photonics, 2015, 9, 471-476）。雜志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene”發表了專題評論。英國著名科普雜志 New Scientist 以“Spacecraft builtfrom graphene could run on nothing but sunlight”為題報道了此研究，指出該成果“再為石墨烯這種優良材料增添了一種驚人的性能”。國內主要媒體包括人民日報、光明日報、新華網以及多家門戶網站等均對此研究進行了報道，中央電視臺《新聞聯播》欄目于 2015 年 6 月21 日也對此進行了報道。 市場應用前景： 空間飛行器是人類探索宇宙的重要工具，而動力源問題一直羈絆著人類無法走得更遠。目前幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學驅動，即通過噴射燃燒的化學物質來獲得驅動力，光直接驅動飛行是科學界和航空界多年的夢想。

1.項目背景 化學反應器與精餾裝置是石化生產過程中使用最為廣泛的設備，也是最主要的耗能單元，反應器與精餾塔運行的好壞直接關系到石油化工企業的經濟效益。反應與分離強化過程通常由多個單元耦合聯接而成，其不僅涉及反應與分離能力的協同機制、多單元組合與系統整體運行效能的關系，而且強化過程具有強非線性、大滯后和多變量耦合特性，以及經濟、環境與安全等不確定性因素的干擾，都對強化過程的平穩操作、協同調控與分級優化帶來諸多的挑戰。 采用反應與精餾強化技術，通過傳質與傳熱的強化、物質流與能量流相互耦合，使強化過程具有大幅度提高反應轉化率或選擇性，降低生產能耗和污染物排放等優越性。然而這種集成優勢只有在反應能力與分離能力動態協同作用條件下才能被充分發揮，而且強化過程具有多穩態、強非線性和多變量強耦合特性，這些都對強化過程的自動控制與優化理論提出了新的挑戰。 采用傳統控制模式，當系統受到干擾時，很容易引起反應與分離能力動態失調和工況發生大范圍波動與偏移，造成產品質量不合格和能耗增加等控制難題。因此，在傳統控制模式的基礎上，探索反應與精餾強化過程的動態協同調控方法與動態優化理論，對解決集成裝置的平穩操作與自動控制難題，切實提高系統運行品質，有效降低裝置生產能耗和污染物排放方面具有重要意義 2.項目技術原理 南京工業大學綠色化工研究所，經過多年研究發明了不同工況反應與蒸餾集成技術，可根據不同體系的特殊要求，實現不同工況反應與精餾的最佳匹配，解決了反應與蒸餾操作條件必須一致等問題。本項目在對強化過程機理模型、經濟穩態優化和動態特性分析的前期研究基礎上，研究反應能力與精餾能力的動態協同調控新方法和強化過程的分級優化理論，提出反應與精餾強化過程一體化設計思想，對傳統多單元生產過程具有很好的借鑒作用。項目針對反應與精餾過程自動控制系統設計與性能優化調節方面主要開展以下技術： （1）反應與精餾強化過程多變量自動控制方案的設計與性能分析 在對反應與精餾過程機理建模、經濟穩態優化設計和動態特性分析基礎上，采用穩態增益矩陣和奇異值分析方法，合理選擇過程被控變量和操作變量配對模式，運用傳統控制策略設計反應精餾強化過程多變量自動控制方案，采用ASPEN PLUS流程模擬軟件和ASPEN DYNAMIC模塊進行控制方案的動態模擬測試，并根據實際工藝擾動情況，通過在動態流程模擬系統上分別加入不同幅度和方向的多種擾動和改變系統設定值，評價傳統控制模式閉環系統性能，在此基礎上，改進自動控制方案設計，確保設計的自動控制方案在實際應用中能夠維持平穩有效運行。 （2）生產負荷自動調節和優化技術原理 反應與精餾過程的生產負荷經常隨著市場需求的變化進行調整，負荷的變化將可能引起系統工況的波動，產品質量下降，能耗增加等問題，甚至造成系統不穩定而被迫停機。本項目采用設定值多步長滾動優化、偏差區域容忍動態矩陣控制與傳統控制相融合方法，實現反應與分離能力動態協同調控；本項目在多變量基礎控制系統上，在關鍵控制回路增加設定值智能調節模塊和多變量協調預測控制模塊，分別采用設定值多步長滾動優化、偏差區域容忍動態矩陣控制（Error tolerant DMC）與傳統控制相融合方法，實現反應能力與分離能力動態協同調控，使系統獲得了良好的跟蹤性能和魯棒性。解決傳統控制模式下擾動引起反應與分離動態失調，導致產品質量不合格、能耗和污染物排放增加等控制問題。在多變量協調預測控制模塊設計中，對于反應器出口成分和產品質量等不可在線測量的關鍵變量，采用機理模型和經驗模型建立產品成分軟測量模型，實現對產品成分、反應轉化率等不可測被控變量的在線估計。 （3）反應與精餾強化過程的系統性能優化技術 在經濟穩態優化設計前期研究基礎上，開展多目標多約束動態優化與多變量跟蹤控制相結合的分級優化理論研究。在上層多目標多約束的動態優化設計中，是以能耗和操作成本最小為優化目標，以質量、尾氣/廢液排放和過程動態模型等為約束條件，采用多目標優化算法對強化過程的關鍵操作參數進行動態優化計算，給出工況最優調節方案。根據多目標動態優化給出的關鍵參數設定值最優調節方案，采用設定值多步長滾動優化給出多變量預測控制的參考軌跡，通過多變量協調預測控制和基礎控制回路的跟蹤調節，使系統輸出快速跟蹤設定值的最佳操作值，實現工況優化與平滑調節，確保系統維持高品質運行特性，從源頭降低工況大范圍波動和事故發生的概率。 3.關鍵技術路線 項目針對反應與精餾過程，融合了化學工程理論、自動控制理論、智能學習算法與計算機模擬技術，采取理論研究、模擬實驗和工業應用相結合的技術路線，如下圖所示。項目分別開展反應精餾過程的多變量基礎控制系統設計、反應與分離能力動態協同調控新方法、強化過程分級優化理論研究，并將項目成果融合，開展不同工況反應與精餾強化過程的一體化工程設計，研制一套流程模擬綜合實驗平臺，進行模擬驗證和工程應用研究。 4.項目技術特色和創新性 （1）針對反應與精餾強化過程，在傳統控制模式下擾動引起反應與分離動態失調和工況偏移，導致集成優勢難以充分發揮工程問題，項目提出將設定值多步長滾動優化、偏差區域容忍動態矩陣控制、多目標多約束動態優化與傳統基礎控制相融合的動態協同調控新方法與分級優化理論，在反應與分離動態協同作用下實現工況的優化與平滑調節，確保系統維持高品質運行特性。 （2）項目沿著學科交叉與融合方向，將化學工程理論、自動控制理論、智能學習算法與計算機模擬技術相結合，提出不同工況反應與精餾強化過程流程模擬、控制系統設計與集成優化理論相結合的一體化工程設計思想，并在常壓反應與減壓精餾集成的甲苯氯化反應精餾工業裝置上進行工程應用研究，解決裝置自動控制與平穩操作等實際控制問題，發揮強化過程高轉化率/高選擇性、低能耗的集成優勢。

儀器概述 　本儀器是根據石油和石油產品行業標準SH/T0109-2004《潤滑脂抗水淋性能測定法》的要求設計制造的，用于規定的實驗條件下，在38℃和79℃試驗時來評價潤滑脂抵抗被水沖出軸承能力的新型產品。崇尚國際流行的人性化設計理念，采用數字顯示器，簡單明了。浴溫控制精度高，抗干擾能力強，穩定可靠。 技術參數 1、工作電源：AC 220V±10%;50Hz 2、消耗功 率：600W 3、控溫方式：數字顯示溫控儀 4、水槽控溫范圍：室溫～100℃，可調 5、水槽控溫精度：±2℃ 6、溫度傳感器：Pt100(鉑電阻) 7、軸承套轉速：600±30r/min 8、噴射口水流速：5±0.5ml/s 9、水槽容量：≥750ml 10、環境溫度：20～30℃ 11、環境濕度：≤85% 性能特點 1、本儀器采用電加熱棒加熱方式，加熱速度快。 2、本機按標準來選購球軸承，計時器可精確到0.1S。 3、采用進口溫控儀器，確保試驗所需精度且穩定可靠。 4、水浴溫度通過PT100傳感器(電阻測溫包)輸入到溫控器，本傳感器反映靈敏，工作可靠。 5、本儀器壓縮機體積小、質量輕、運行穩定、無振動，很適合化驗室之用。 網址鏈接 http://www.csscyq.com/proshow.asp?id=748  

本項目針對目前改進的一體式膜生物反應器方形箱體結構和方形隔板存在死角、水流阻力較大、氧利用率不高等問題，提出一種氣提式內循環膜生物反應器處理污水的方法和相應的膜生物反應器裝置，已申請發明專利，采用本方法可以在目前一體式膜生物反應器同等曝氣量的條件下獲得高的膜面流速、高的氧傳質效率、有效的降低水處理能耗，減緩膜污染，延長膜清洗周期。本方法構造的膜生物反應器裝置是根據氣提式內循環反應器的圓柱形分別設計了柱狀膜組件和橫排膜組件，將膜組件直接置入氣提式內循環反應器內桶即升流區，且將循環泵或自吸泵從膜生物反應器的低部加入內循環膜生物反應器的內桶，利用氣提式內循環反應器的上升氣流，且增加了上升水流，保證較好的水流流態有效地沖刷放入內桶的膜表面，一方面減輕膜污染，降低膜生物反應器的動力消耗，同時氣提式內循環反應器的內捅對放入內捅的膜組件具有一定的保護作用，另一方面由于膜組件放入反應器內桶，可防止氣泡在反應器內合并，避免形成大氣泡，影響充氧效果，同時由于膜的過濾作用使內循環生物反應器存在的處理水中的生物絮體顆粒細小，用單純沉淀法難于全部去除的問題得到解決。 應用范圍：生化性較好的生活污水及工業廢水的處理。 實施該項目的原材料國內大部分都可以解決，主要是膜組件、鋼結構件及配件、測量儀器與儀表等。目前有配套設備加工協作單位，可以承擔設備加工制作安裝任務。部分測量儀表由國外相關專業公司提供。

南開大學化學學院張振杰研究員與利默里克大學的MichaelJ.Zaworotko教授、藥物化學生物學國家重點實驗室陳瑤研究員合作，首次提出超交聯金屬有機籠（hypercrosslinkedMOPs，簡稱HCMOPs）的概念，并成功制備一類新型的高分子-金屬有機籠復合膜，即將可溶性的MOPs作為共聚單體參與聚合反應，同時MOPs作為高連接結點賦予膜材料優異的性能。該復合膜繼承了MOPs（例如陽離子性質和永久孔隙率）和聚合物（例如自愈合能力、抗菌活性、高水通量和良好加工性）的優點。將MOPs引入高分子后，可顯著提高膜材料的機械性能和選擇性分離性能。自愈性能和抗菌活性也進一步擴大了HCMOPs膜的潛在用途（例如殺死病原體和改善膜的耐久性等），有望用于治理水資源中的病原體污染。HCMOPs膜不僅克服了傳統混合基質膜的trade-off效應，并且提出一種用于制備高分子-MOPs復合膜的新方法。這個方法同樣適用于其他可溶性多孔材料和其他高分子基質，為MOPs和膜材料的發展提供了一種新的方向。

我國已經成為電池生產大國，國內電池行業對軟包裝材料的需求量十分巨大。該材料主要用于鋰電池生產企業，包括手機電池、鈕扣電池、筆記本電腦電池、DVD電池、照相機電池，以及將來的電動車電池等，涉及的行業非常廣泛，預計到2015年總市場需求量將超過8000噸。但是，目前為止國內沒有任何企業能夠生產出完全滿足要求的軟包裝材料，因此，軟包裝材料的研究和開發成為電池行業提高國產化率、降低成本和提升企業競爭力的迫切需要。華東理工大學于2003年聯合江蘇中金瑪泰醫藥包裝有限公司進行該類軟包裝材料的前期研究，主要研究內容是對聚合物鋰電池軟包裝材料體系的成分、組織和功能進行一體化設計，開發出適合于聚合物鋰電池生產工藝和技術要求的復合軟包裝成型材料，用于電池芯的內包裝。經過多年的艱苦努力，目前已經掌握了該材料制備中的關鍵技術，尤其是已經很好地解決了復合膜耐電解液腐蝕的問題，并大幅提高了復合膜內膜的剝離強度。實驗室小試樣品已送至惠州TCL金能、東莞新能源、國光電池、合肥榮仕達、上海南都等幾家電池廠試用，結果表明部分關鍵指標基本上能滿足生產要求，小試樣品的性能明顯優于韓國產品，與日本產品相當，而在初始剝離強度和耐高溫性能方面則超過日本產品。本項目具有自己的核心技術，相關的技術申請兩項發明專利，一項獲得公開，一項獲得授權。