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一、概述 （一）腐蝕 ? 腐蝕是船舶和其它海洋服役裝備全壽命周期內(nèi)存在的共性問題； ? 引起船舶和海洋裝備不可用天數(shù)增加，產(chǎn)生巨額維修費用； ? 增加發(fā)生重大事故的概率。 （二）污損 ?已探明的海洋生物20余萬種，其中約有4000-5000種生物能造成污損； ?船舶、碼頭、浮標(biāo)、水管、石油平臺、養(yǎng)殖設(shè)施易受海洋生物附著污損； ?污損增加船底粗糙度、降低航速、增加燃料消耗（水線以下船殼污損5%，燃料將增耗10%；污損大于50%，燃料將增耗40%以上）； ?產(chǎn)生巨額的清污與防污費用。 （三）國內(nèi)外現(xiàn)狀 1、表面腐蝕防護(hù)技術(shù) ?防腐涂料：常用防腐技術(shù)，期效一般為1-5年； ?熱噴涂：可用于艙內(nèi)防腐，但不適用于與海水接觸區(qū)域； ?激光熔覆：熔覆層與基體冶金結(jié)合、晶粒細(xì)小、孔隙率極低，其綜合性能顯著高于熱噴涂涂層。 2、海洋污損防護(hù)技術(shù) ?含氧化亞銅的自拋光涂料是當(dāng)今主導(dǎo)產(chǎn)品，我國遠(yuǎn)洋船舶防污涂料的市場一直被國外公司壟斷； ?常用防污涂料的期效一般為2-5年； ?國際公約要求，2008 年全面禁止生產(chǎn)和使用含三丁基錫 TBT 防污涂料，2009 年全部停止溶 劑法氯化橡膠生產(chǎn)線，2010 年全面禁止使用含 DDT船底防污涂料，把含氧化亞銅防污涂料列 入“高污染、高環(huán)境風(fēng)險”名單，氧化亞銅防污技術(shù)是過渡性措施。 3、高耐蝕合金現(xiàn)狀 ?Ni-Cr-Mo系鎳基合金耐海水腐蝕性能優(yōu)異，但該類合金產(chǎn)品制造工藝復(fù)雜、 價格昂貴，主要依賴進(jìn)口； ?現(xiàn)有鎳基合金的成分是綜合考慮強(qiáng)度、耐蝕、加工及焊接性能而設(shè)計的，而激光熔覆層的核心功能為防腐，需要重新設(shè)計其成分。 4、高速激光熔覆技術(shù) 2017年10月，德國弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所研發(fā)了高速激光熔覆技術(shù)，其優(yōu)點為： ?激光束功率密度高，1000~5000W/mm2； ?熔覆速度高，10~350cm/s，使熱影響區(qū)、稀釋率、工件變形等參數(shù)得到更好的控制； ?吸收比高，粉末到達(dá)熔池之前吸收激光能量，適合在高反射率基體上制備熔覆層。 二、課題組開發(fā)的相關(guān)技術(shù) ? 研發(fā)了系列專用于激光熔覆的高性能耐蝕粉末材料和制備高耐蝕熔覆層的高速激光熔覆系統(tǒng)，高性能熔覆層耐蝕壽命≥50年，該項技術(shù)的成熟度達(dá)到8級，具備批量生產(chǎn)條件； ? 研發(fā)了系列環(huán)保性好（不含氧化亞銅、敵草隆、二甲苯、石油腦等成分）、防污期效長的新型防污材料和防污層制備工藝，防污層與基體冶金結(jié)合，防污期效可達(dá)10年以上（已經(jīng)進(jìn)行了3年的實海試驗）。 三、應(yīng)用領(lǐng)域 （一）船舶與海洋裝備的腐蝕防護(hù) 根據(jù)模擬海水腐蝕實驗結(jié)果，熔覆層靜態(tài)海水條件下腐蝕速率為0.00004mm/a。 該項技術(shù)已在發(fā)電設(shè)備、船舶及海洋裝備中得到應(yīng)用，效果顯著。 （二）船舶與海洋裝備的污損防護(hù) ? 防污層與基體材料形成牢固的冶金結(jié)合，防污層在異物撞擊下不會脫落； ? 防污層厚度可根據(jù)防污壽命的需要調(diào)節(jié)，防污層防污期效可達(dá)10年以上； ? 防污層能滿足抑制藤壺水螅、水母、藻類、細(xì)菌粘膜等多種類型海生物生長的要求； ? 主要用于船舶、海洋裝備的海洋生物污損防護(hù)（如鉆井平臺、海上設(shè)施）。

炭質(zhì)多孔炭材料的可控制備及用于水處理及氣體吸附。

當(dāng)今凝聚態(tài)物理研究中最重要的問題之一是揭示磁性材料中的高溫超導(dǎo)機(jī)制。帶有自旋的電子常被認(rèn)為是局域在磁性離子實周圍的，而形成電流的電子則被視為在晶格中巡游。但事實上這兩者均為同一粒子。因此，這對立的兩面如何共同協(xié)助超導(dǎo)形成，是一個非常有趣的問題。這種“非常規(guī)”的機(jī)制與銅基超導(dǎo)體、鐵基超導(dǎo)體以及重費米子超導(dǎo)體都密切相關(guān)。 在具有多個電子軌道的體系，例如鐵基超導(dǎo)材料中，電子自旋和軌道自由度的相互作用使得這個問題更為復(fù)雜。李源研究員與合作者之前的研究報道已經(jīng)揭示了自旋-軌道耦合對材料的磁性性質(zhì)有非常重要的影響。他們的實驗同時還表明鐵基超導(dǎo)材料中的磁性具有巡游與局域的雙重特性。這并不是一個完全意外的結(jié)果，因為已有的一些理論研究也說明鐵基超導(dǎo)體可以被所謂“洪德金屬”的模型描述。不過自旋-軌道耦合以怎樣的方式影響鐵基材料中的超導(dǎo)機(jī)理，依然是一個未知的問題。Figure 1. (a-c) Imaginary part of dynamic spin susceptibility measured at different temperatures. (d) Imaginary part of dynamic spin susceptibility integrated over 4-8 meV based on the data in (a) and (b). 現(xiàn)在，李源研究組及合作者采用基于飛行時間原理的中子散射譜學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在一種鐵基超導(dǎo)材料中，有一類特定的磁激發(fā)對超導(dǎo)的形成至關(guān)重要，其作用機(jī)理與材料中的自旋-軌道耦合效應(yīng)密切相關(guān)。這項工作于2019年1月4日發(fā)表在《物理評論快報》上。 這項研究針對的是近年來發(fā)現(xiàn)的空穴摻雜的“122”體系鐵基超導(dǎo)材料中新奇四重對稱性磁相。在傳統(tǒng)的二重對稱性磁相中，電子自旋指向在晶體的ab面內(nèi)，而在這種新發(fā)現(xiàn)的磁相中電子的自旋指向沿晶體的c方向。有這種四重對稱性磁相的晶體中超導(dǎo)溫度也被壓制。該項研究旨在探索超導(dǎo)的壓制與四方磁相中探測到的譜學(xué)特征的聯(lián)系。基于這一目的，研究組瞄準(zhǔn)了Sr1-xNaxFe2As2這一種有魯棒性的四方磁相，且較易制備大單晶的鐵基超導(dǎo)材料。Figure 2. (a-b) Constant-Q cuts measured at (0.5, 0.5, 1) and (0.5, 0.5, 3), with background subtracted. (c-d) Intensity difference between 6 K and 20 K at L = 1 and 3. 實驗發(fā)現(xiàn)，在材料發(fā)生從二重對稱性（圖1a, T = 80 K）轉(zhuǎn)化為四重對稱性（圖1b, T = 20 K）的相變后，低能的自旋激發(fā)發(fā)生了顯著的變化。根據(jù)中子散射截面與散射幾何的關(guān)系，在L = 1處測量到的信號中c方向的磁激發(fā)有更大的比重，而在L = 3處則可探測到更多的ab面內(nèi)的磁激發(fā)。圖1d顯示，當(dāng)溫度從80 K降到20 K后，由于自旋的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)到了c方向，在低能激發(fā)中將難以沿c方向時自旋的長短發(fā)生改變，因此低能磁激發(fā)中c方向的自旋激發(fā)被抑制。實驗還發(fā)現(xiàn)了重要的一點：超導(dǎo)相（圖1c, T = 6 K）的自旋激發(fā)相對非超導(dǎo)相的自旋激發(fā)有輕微的改變，這說明材料超導(dǎo)與的磁性質(zhì)相關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步的分析（圖2）發(fā)現(xiàn)，這種改變主要發(fā)生在L = 1的位置，這說明在四重對稱性磁相中，盡管c方向的磁激發(fā)被抑制，但它們?nèi)匀皇桥c超導(dǎo)關(guān)系最密切的磁激發(fā)。這項結(jié)果揭示了在多軌道序洪德金屬中實現(xiàn)高溫超導(dǎo)的一個“兼容性”要求：局域的磁矩必須能夠為巡游電子提供后者在實現(xiàn)超導(dǎo)配對過程中所需的磁激發(fā)。由于在四重對稱性磁相中，該要求恰好不被滿足，所以超導(dǎo)溫度被抑制。 量子材料科學(xué)中心博士研究生郭見青和岳莉為該項工作的共同第一作者。相關(guān)的中子散射實驗是由日本的MLF, J-Parc用戶實驗項目支持完成的。這項工作由量子材料科學(xué)中心李源研究組和張焱研究組合作完成。研究課題得到了中國自然科學(xué)基金委和科技部項目的資助。References:[1] C. Wang et al., Phys. Rev. X 3, 041036 (2013).[2] M. Ma et al., Phys. Rev. X 7, 021025 (2017).[3] Z.P. Yin et al., Nat. Mater. 10, 932 (2011).[4] J. Guo, L. Yue et al., Phys. Rev. Lett. 122, 017001 (2019).

在具有多個電子軌道的體系，例如鐵基超導(dǎo)材料中，電子自旋和軌道自由度的相互作用使得這個問題更為復(fù)雜。李源研究員與合作者之前的研究報道已經(jīng)揭示了自旋-軌道耦合對材料的磁性性質(zhì)有非常重要的影響。他們的實驗同時還表明鐵基超導(dǎo)材料中的磁性具有巡游與局域的雙重特性。這并不是一個完全意外的結(jié)果，因為已有的一些理論研究也說明鐵基超導(dǎo)體可以被所謂“洪德金屬”的模型描述。不過自旋-軌道耦合以怎樣的方式影響鐵基材料中的超導(dǎo)機(jī)理，依然是一個未知的問題。Figure 1. (a-c) Imaginary part of dynamic spin susceptibility measured at different temperatures. (d) Imaginary part of dynamic spin susceptibility integrated over 4-8 meV based on the data in (a) and (b). 現(xiàn)在，李源研究組及合作者采用基于飛行時間原理的中子散射譜學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在一種鐵基超導(dǎo)材料中，有一類特定的磁激發(fā)對超導(dǎo)的形成至關(guān)重要，其作用機(jī)理與材料中的自旋-軌道耦合效應(yīng)密切相關(guān)。這項工作于2019年1月4日發(fā)表在《物理評論快報》上。 這項研究針對的是近年來發(fā)現(xiàn)的空穴摻雜的“122”體系鐵基超導(dǎo)材料中新奇四重對稱性磁相。在傳統(tǒng)的二重對稱性磁相中，電子自旋指向在晶體的ab面內(nèi)，而在這種新發(fā)現(xiàn)的磁相中電子的自旋指向沿晶體的c方向。有這種四重對稱性磁相的晶體中超導(dǎo)溫度也被壓制。該項研究旨在探索超導(dǎo)的壓制與四方磁相中探測到的譜學(xué)特征的聯(lián)系。基于這一目的，研究組瞄準(zhǔn)了Sr1-xNaxFe2As2這一種有魯棒性的四方磁相，且較易制備大單晶的鐵基超導(dǎo)材料。Figure 2. (a-b) Constant-Q cuts measured at (0.5, 0.5, 1) and (0.5, 0.5, 3), with background subtracted. (c-d) Intensity difference between 6 K and 20 K at L = 1 and 3. 實驗發(fā)現(xiàn)，在材料發(fā)生從二重對稱性（圖1a, T = 80 K）轉(zhuǎn)化為四重對稱性（圖1b, T = 20 K）的相變后，低能的自旋激發(fā)發(fā)生了顯著的變化。根據(jù)中子散射截面與散射幾何的關(guān)系，在L = 1處測量到的信號中c方向的磁激發(fā)有更大的比重，而在L = 3處則可探測到更多的ab面內(nèi)的磁激發(fā)。圖1d顯示，當(dāng)溫度從80 K降到20 K后，由于自旋的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)到了c方向，在低能激發(fā)中將難以沿c方向時自旋的長短發(fā)生改變，因此低能磁激發(fā)中c方向的自旋激發(fā)被抑制。實驗還發(fā)現(xiàn)了重要的一點：超導(dǎo)相（圖1c, T = 6 K）的自旋激發(fā)相對非超導(dǎo)相的自旋激發(fā)有輕微的改變，這說明材料超導(dǎo)與的磁性質(zhì)相關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步的分析（圖2）發(fā)現(xiàn)，這種改變主要發(fā)生在L = 1的位置，這說明在四重對稱性磁相中，盡管c方向的磁激發(fā)被抑制，但它們?nèi)匀皇桥c超導(dǎo)關(guān)系最密切的磁激發(fā)。這項結(jié)果揭示了在多軌道序洪德金屬中實現(xiàn)高溫超導(dǎo)的一個“兼容性”要求：局域的磁矩必須能夠為巡游電子提供后者在實現(xiàn)超導(dǎo)配對過程中所需的磁激發(fā)。由于在四重對稱性磁相中，該要求恰好不被滿足，所以超導(dǎo)溫度被抑制。

本研究設(shè)計并合成了無定型 Ag-Bi-S-O 修飾的 Bi 0 納米顆粒，將其應(yīng)用于二氧化碳電還原反應(yīng)中 （圖 1 ） 。 該研究工作首先通過溶劑熱法制備了 AgBiS 2 納米棒，并將其在空氣中煅燒處理，得到了組成為 Ag 0.95 BiS 0.75 O 3.1 的雙金屬硫氧復(fù)合物納米棒。在進(jìn)一步電化學(xué)還原預(yù)處理后，該復(fù)合物被轉(zhuǎn)化為無定型 Ag-Bi-S-O 修飾的 Bi 0 納米顆粒。這種新型二氧化碳電還原催化劑在僅有 450 mV  的過電位下，實現(xiàn)了高達(dá) 94.3% 的甲酸法拉第效率和 12.52 m A/ cm 2 的甲酸部分電流密度。通過與 AgBiS 2 、 Bi 硫氧復(fù)合物及 Bi 2 S 3 參比樣品進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在電化學(xué)還原預(yù)處理過程中，金屬硫化物中的 -2 價硫會轉(zhuǎn)化為 H 2 S 并離開電極表面，只有金屬硫氧復(fù)合物中被氧化為 +6 價的硫能保留在催化劑中。后續(xù)實驗表明 ，這一部分硫能促進(jìn)水的解離，而甲酸形成過程中所需的 H + 正是來自于 H 2 O 。因此，甲酸的生成被極大程度地促進(jìn)。另一方面， Ag-Bi-S-O 修飾 Bi 0 納米顆粒中的 Ag ，有利于電荷在電極中傳遞，提高了催化劑的電流密度。在過電位為 450 mV  時，更大的電流密度可以提高陰極附近的局域 pH ，而更大的局域 pH 能進(jìn)一步提升硫促進(jìn)水解離的效用，同時抑制氫析出反應(yīng)的發(fā)生。因此，無定型 Ag-Bi-S-O 修飾的 Bi 0 納米顆粒可以在極低的過電位下將二氧化碳高活性、高選擇性地轉(zhuǎn)化為甲酸。

項目概況 該項目研究開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的少片簧及關(guān)鍵工藝和材料技術(shù)，實現(xiàn)其輕量化、高性能和長壽命要求，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的承受高應(yīng)力少片簧的關(guān)鍵制造技術(shù)，申請了“承受高應(yīng)力的高強(qiáng)度變截面簧片及其制造方法”的發(fā)明專利（200710132237.5）。 本項目處于國內(nèi)先進(jìn)水平，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，項目獲得2008年度中國汽車工業(yè)科技進(jìn)步三等獎。主要特點 在少片簧優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用高潔凈度、控制夾雜物形態(tài)和減少夾雜物數(shù)量、形變細(xì)化晶粒、表面無全脫碳的新型高強(qiáng)度彈簧鋼，對少片簧進(jìn)行變截面控溫軋制，細(xì)化晶粒，減少表面缺陷，優(yōu)化熱處理工藝，減少脫碳，改善韌性；，提高表面應(yīng)力噴丸的預(yù)應(yīng)力大小和噴丸強(qiáng)度等措施，解決了少片簧在承受應(yīng)力水平提高后,其強(qiáng)度提高和疲勞性能的匹配問題，以及疲勞性能對表面和內(nèi)部缺陷敏感性顯著增加的問題，穩(wěn)定和提高了少片簧疲勞性能，實現(xiàn)了承受高應(yīng)力的高性能、長壽命少片簧開發(fā)，可減輕懸架彈簧重量20~30%，提高平順性約10％，具有明顯的省材節(jié)能降耗效果。技術(shù)指標(biāo)     少片簧設(shè)計應(yīng)力1000-1200MPa、抗拉強(qiáng)度水平≥1800MPa，減輕懸架彈簧重量約20~30%，提高平順性約10％，滿足臺架疲勞壽命和實際使用要求。市場前景     本項目已在依維柯系列輕型客車系列上實現(xiàn)了少片簧的國產(chǎn)化批量生產(chǎn)應(yīng)用，取代了進(jìn)口，滿足了近萬臺份依維柯車的高端市場需求，減輕了懸架重量，提高了整車平順性及乘座舒適性，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，并正推廣應(yīng)用于更多的車型上。鑒于高應(yīng)力少片簧具有整車輕量化、提高整車平順性和降低材料消耗和燃油消耗等減重、節(jié)能、環(huán)保的效果，因此，該項目具有十分廣泛的推廣應(yīng)用價值，能顯著提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力，填補(bǔ)該領(lǐng)域的國內(nèi)空白，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用前景十分廣闊。

有色金屬材料專業(yè)研究生 機(jī)械制造自動化專業(yè)

以周廉院士為帶頭人的中心研究團(tuán)隊，面向航空、航天、海洋工程和生物醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋⒔Y(jié)構(gòu)-功能一體化材料及其面向性能制備的高端制造技術(shù)的迫切需求，圍繞高性能鈦合金、鎳基高溫合金、難熔金屬及鐵基合金粉體材料的制備與應(yīng)用，開展了高性能合金成分設(shè)計與優(yōu)化、高均勻高潔凈母合金制備、高性能金屬粉體材料制備、增材制造構(gòu)件后處理集成技術(shù)及裝備、粉末冶金近凈成形技術(shù)的系統(tǒng)研究，形成了增材制造領(lǐng)域用高性能金屬粉末材料制備及應(yīng)用的成套專用技術(shù)。

在優(yōu)化卸壓開采抽采瓦斯技 術(shù)基礎(chǔ)上，確定卸壓巷道高位抽 放的合理方式和布置參數(shù)，實現(xiàn) 采動裂隙帶瓦斯高效抽采，有效 解決高瓦斯綜放工作面高產(chǎn)高效 安全生產(chǎn)；根據(jù)首采區(qū)生產(chǎn)時瓦 斯涌出情況，研究并建立一種適 應(yīng)范圍廣、預(yù)測結(jié)果可靠的礦井 瓦斯涌出量預(yù)測新方法。