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劉奇航及其合作者以最近由中科院物理所領(lǐng)銜的研究團隊發(fā)現(xiàn)的ZnCu3(OH)6BrF為例，采用修正后的單體平均場密度泛函理論方法，對這一體系的本征和摻雜行為進行了詳盡的模擬。研究發(fā)現(xiàn)，ZnCu3(OH)6BrF摻雜后，摻入的電子并沒有成為期待的“自由載流子”，而是局域在一個銅原子周圍，引起了局域形變。這種電子與束縛它的晶格畸變的復(fù)合體稱為極化子（如圖一所示）。本征材料的帶隙中形成新的電子態(tài)。因此，電子摻雜后，ZnCu3(OH)6BrF并沒有實現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。相比之下，具有類似CuO4局部環(huán)境的銅氧化物高溫超導(dǎo)體的母體材料Nd2CuO4顯現(xiàn)除了不同的隨摻雜濃度變化的導(dǎo)電性。研究發(fā)現(xiàn)，低摻雜濃度時，銅原子附近形成較為擴展的極化子，因此在高摻雜濃度時，這些極化子之間的躍遷可以使系統(tǒng)導(dǎo)電性大大增加，實現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，與實驗觀測很好地吻合。? 該研究圓滿地解釋了最近實驗上觀測到的Kagome晶格的鋅銅羥基鹵化物在摻雜后并不導(dǎo)電的現(xiàn)象，指出要在量子自旋液體實現(xiàn)超導(dǎo)，僅僅找到量子自旋液體體系是遠遠不夠的，還必須實現(xiàn)有效摻雜，注入一定濃度的“自由載流子”，為耕耘在該領(lǐng)域的實驗工作者提出了新的挑戰(zhàn)和實驗方向。

航空發(fā)動機機匣是一種復(fù)雜薄壁零件，其加工變形問題是我國航空發(fā)動機制造的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。機匣毛坯組織結(jié)構(gòu)的均勻性是影響機匣加工變形的主要原因之一。鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，是航空發(fā)動機機匣的主要原料。鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結(jié)構(gòu)的無損檢測與定量評價是實現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)均勻性檢測與評價的基礎(chǔ)，有助于準確判斷毛坯制造質(zhì)量，表征制造工藝改進的有效性，降低機匣加工變形概率。 超聲檢測具有穿透能力強，靈敏度和分辨率高、可定位和定量檢測等優(yōu)點，在航空發(fā)動機大規(guī)格高溫合金構(gòu)件制造質(zhì)量檢測領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。超聲檢測信號特征值與材料組織結(jié)構(gòu)變化、二次相或沉淀物的形成相關(guān)，具備有效評價鎳基高溫合金的組織結(jié)構(gòu)的能力。現(xiàn)有鎳基高溫合金鑄、鍛件組織結(jié)構(gòu)的超聲檢測以噪聲波高為主要判據(jù)，指標簡單、閾值設(shè)置嚴格、誤判率高，無法適應(yīng)不斷改進的制造工藝。 組織結(jié)構(gòu)超聲定量評價技術(shù)的核心是確定微觀組織特征參數(shù)與超聲檢測特征參數(shù)之間的定量關(guān)系模型，其本質(zhì)是以模型待定系數(shù)為決策變量，以評價準確性為目標函數(shù)的優(yōu)化問題。超聲波在鎳基高溫合金中傳播時，受到晶界、相界、孿晶等復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)的綜合作用，若采用聲速、衰減系數(shù)、非線性系數(shù)等單一超聲檢測參數(shù)對組織結(jié)構(gòu)進行建模與評價，會因信息量的缺失而導(dǎo)致評價誤差大；若增加檢測參數(shù)規(guī)模，則會導(dǎo)致所對應(yīng)優(yōu)化問題的困難性大幅增加。 本研究以鎳基高溫合金組織結(jié)構(gòu)定量評價為主要研究對象，圍繞如何利用協(xié)同進化算法求解定量評價的大規(guī)模優(yōu)化問題、以及如何同時利用多種微觀組織特征參數(shù)對鎳基高溫合金進行綜合表征展開研究。科研成果為航空發(fā)動機機匣鎳基高溫合金毛坯制造質(zhì)量檢測、評價、性能預(yù)測提供技術(shù)支持，為制造工藝改進提供數(shù)據(jù)支持，也可進一步推廣至其它高溫合金、鈦合金等材料中。

基于CMOS工藝，設(shè)計了大量射頻、毫米波收發(fā)機和頻率源芯片； CMOS 90nm 60GHz 接收機芯片，集成片上天線，傳輸效率優(yōu)于IBM芯片90%； CMOS 90nm 21dBm 60GHz功率放大器，性能優(yōu)于Hittite商用GaAs芯片； CMOS 60GHz 移相器芯片，為開發(fā)毫米波相控陣芯片奠定良好基礎(chǔ)；

項目成果/簡介:目前鋰離子電池的能量密度已經(jīng)越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機和大規(guī)模儲能方面的應(yīng)用。鋰離子電池的能量密度低主要是因為所采用的正負極材料的比容量較低，尤其是負極材料石墨，其理論比容量為 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商業(yè)化前景的負極材料為硅基負極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據(jù)招商證券預(yù)計，硅基負極材料在 2020 年的市場使用量接近于 5 萬噸，銷售額接近于 50 億。 然而硅基材料在充放電過程中較大的體積變化率（>300%）限制了其商業(yè)化應(yīng)用，較大的體積變化導(dǎo)致極片碎裂以及電解液在材料表面持續(xù)分解，從而造成其循環(huán)性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性較差，從而導(dǎo)致硅基負極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負極材料這兩大缺點是普及硅基材料在鋰離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵。 陳永勝教授課題組結(jié)合在納米技術(shù)和石墨烯材料領(lǐng)域的專長，經(jīng)過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業(yè)化的工藝技術(shù)制備了石墨烯包覆的硅基負極材料，主要技術(shù)創(chuàng)新點包括：1）采用獨特的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米技術(shù)將大粒徑的硅粉進行納米化處理，納米化大大緩解了硅在充放電過程中體積變化的問題，從而從根本上解決了硅基負極材料循環(huán)性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發(fā)揮了石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、機械性能優(yōu)異、電化學(xué)性能穩(wěn)定等特點，改善了材料的鋰離子擴散性能和電子導(dǎo)電性，大大提高了功率特性； 14隔絕了硅與電解液的直接接觸，抑制副反應(yīng)造成的電解液分解和材料侵蝕，提高了首次效率，延緩了使用過程中的壽命衰減；進一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，極大地提升了循環(huán)特性。效益分析:陳永勝教授課題組發(fā)明的石墨烯包覆硅基負極材料，從制備過程上講，具有工藝簡單、成本低廉、易工業(yè)化的特點；從性能上講，具有比容量高、穩(wěn)定性好、壓實密度大等優(yōu)點，與高比容量正極組成的鋰離子電池的能量密度是當前商業(yè)化鋰離子電池能量密度的數(shù)倍以上。

"印制電子技術(shù)是將功能性材料墨水印制在基材上，是微電子行業(yè)的一項重要革新，解決了傳統(tǒng)光刻技術(shù)存在的生產(chǎn)周期長、操作復(fù)雜、污染嚴重等問題。 課題組發(fā)明了一種無固體顆粒的噴墨打印用銀基導(dǎo)電墨水，該導(dǎo)電墨水是通過將一種有機銀絡(luò)合物溶解在溶劑中，同時加入微量的助劑充分溶解而獲得。突出優(yōu)點：（1）固化溫度低：在很低的分解溫度獲得納米銀顆粒（最低可

本項目采用元素粉末法制備高性能的亞微米陶瓷顆粒增強鋁基復(fù)合材料，突破了亞微米顆粒在基體中的分散和鋁基復(fù)合材料的二次加工困難瓶頸難題，制備的亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復(fù)合材料具有高的比強度、比剛度、熱穩(wěn)定性，較低的熱膨脹系數(shù)，優(yōu)良的導(dǎo)熱、耐磨、耐腐蝕性等特點，機加工表面光潔度高。亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復(fù)合材料的成功制備，在金屬基復(fù)合材料實際應(yīng)用方面取得了突破性的進展。 亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復(fù)合材料是一種極具潛力的工程材料，其在航空航天領(lǐng)域、汽車裝甲、電子封裝、高輕化自行車等方面取得了大量應(yīng)用。其中以碳化硼為增強體的B4C/Al復(fù)合材料耐磨性很高，在制造噴砂嘴、電觸點、摩擦和耐摩擦材料時得到了廣泛的應(yīng)用，并且在機器和設(shè)備端部密封件上，碳化硼為基體的B4C/Al復(fù)合材料也有出色表現(xiàn)。此外，碳化硼具有良好的耐酸堿腐蝕性能，在有氣體腐蝕條件下工作時，效果極佳，用亞微米B4C制備的B4C/Al復(fù)合材料制備的噴砂嘴和噴丸機噴嘴在標準條件下顯示出的高強度，為鎢硬質(zhì)合金強度的5～11倍。先后設(shè)計和開發(fā)了高尺寸穩(wěn)定性高導(dǎo)熱易加工電子封裝復(fù)合材料制品，如印刷電路板板芯、軍用功率混合電路、微波管的載體、多芯片組件等。亞微米SiC顆粒增強鋁基復(fù)合材料具有高耐磨性、良好的耐高溫性和抗咬合性能等特點，在高速列車剎車盤，制動盤、發(fā)動機活塞和齒輪箱等以及現(xiàn)已用于越野自行車上的車鏈齒輪具有廣闊的應(yīng)用前景。從前瞻性、戰(zhàn)略性、經(jīng)濟性和基礎(chǔ)性這幾個角度來考慮，亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)的發(fā)展符合具有高性能價格比，有待迅速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的要求趨勢。本項目圍繞航空航天用大尺寸關(guān)鍵承力結(jié)構(gòu)件、光機結(jié)構(gòu)件與精密儀表零件、電子封裝器件、核能領(lǐng)域屏蔽材料等應(yīng)用背景，部分研究成果已達到了國際先進水平。先后設(shè)計和開發(fā)了高尺寸穩(wěn)定性高導(dǎo)熱易加工電子封裝復(fù)合材料制品；制備的亞微米碳化硼增強鋁基復(fù)合材料被應(yīng)用于制造核廢料處理容器；應(yīng)用于高速列車剎車盤，制動盤、發(fā)動機活塞和齒輪箱等。

本發(fā)明涉及抗菌劑的制備，旨在提供一種緩釋型銀基抗菌劑的制備方法。包括：將聚苯乙烯微球加入濃硫酸中，攪拌2~8 h后反復(fù)離心、洗滌，然后分散到無水乙醇中，得到磺化聚苯乙烯分散液；再加入氯化亞錫水溶液，室溫下攪拌、離心、洗滌后，將所得固態(tài)產(chǎn)物加入到溶有酒石酸鉀鈉的銀氨溶液中，室溫下攪拌，再加入異丙醇，得到載銀聚苯乙烯復(fù)合微球分散液；然后加入正硅酸乙酯和氨水，室溫下攪拌；所得產(chǎn)物經(jīng)離心、洗滌后，在550℃下煅燒，即獲得緩釋型銀基抗菌劑。本發(fā)明使負載在二氧化硅球殼內(nèi)壁的銀可以從球殼上的介孔緩慢擴散到球殼外部，起到殺菌抗菌的作用；可有效避免傳統(tǒng)抗菌劑因銀負載于材料外表面易發(fā)生的活性成分流失、抗菌性能降低等問題。

目前鋰離子電池的能量密度已經(jīng)越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機和大規(guī)模儲能方面的應(yīng)用。鋰離子電池的能量密度低主要是因為所采用的正負極材料的比容量較低，尤其是負極材料石墨，其理論比容量為 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商業(yè)化前景的負極材料為硅基負極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據(jù)招商證券預(yù)計，硅基負極材料在 2020 年的市場使用量接近于 5 萬噸，銷售額接近于 50 億。 然而硅基材料在充放電過程中較大的體積變化率（>300%）限制了其商業(yè)化應(yīng)用，較大的體積變化導(dǎo)致極片碎裂以及電解液在材料表面持續(xù)分解，從而造成其循環(huán)性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性較差，從而導(dǎo)致硅基負極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負極材料這兩大缺點是普及硅基材料在鋰離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵。 陳永勝教授課題組結(jié)合在納米技術(shù)和石墨烯材料領(lǐng)域的專長，經(jīng)過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業(yè)化的工藝技術(shù)制備了石墨烯包覆的硅基負極材料，主要技術(shù)創(chuàng)新點包括：1）采用獨特的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米技術(shù)將大粒徑的硅粉進行納米化處理，納米化大大緩解了硅在充放電過程中體積變化的問題，從而從根本上解決了硅基負極材料循環(huán)性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發(fā)揮了石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、機械性能優(yōu)異、電化學(xué)性能穩(wěn)定等特點，改善了材料的鋰離子擴散性能和電子導(dǎo)電性，大大提高了功率特性； 14隔絕了硅與電解液的直接接觸，抑制副反應(yīng)造成的電解液分解和材料侵蝕，提高了首次效率，延緩了使用過程中的壽命衰減；進一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，極大地提升了循環(huán)特性。

超高韌性混凝土（UHTCC） 硬化后具有顯著的應(yīng)變硬化特征，在拉伸荷載作用下可產(chǎn)生多條細密裂縫，極限裂縫寬度小于0.1mm，極限拉應(yīng)變可穩(wěn)定地達到3％以上。該材料的極限拉應(yīng)變是混凝土拉應(yīng)變 (0.01%)的300倍以上，鋼筋屈服應(yīng)變 (0.15%) 的20倍以上。采用UHTCC永久性模板-結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計方法，在模板設(shè)計過程中，使用模板的連接件和面板來分散混凝土主體結(jié)構(gòu)上的裂縫，借助UHTCC材料的裂縫無害化分散能力將混凝土結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的裂縫分散成寬度小于0.1mm的無害裂縫，通過這樣的方法可以有效控制大體積混凝土表面的裂縫，從而提升其耐久性

"近年來，鋰離子電池在智能電網(wǎng)、航空航天和軍事儲能等高能耗新能源領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴展，現(xiàn)有商用正極材料體系（包括層狀結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳酸鋰、尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰和橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰）的實際比容量已經(jīng)接近各自的理論極限值，無法滿足日益增長的能量密度需求。富鋰錳基正極材料不僅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其較低的鈷和鎳含量能夠有效降低電池的成本。 本項目主要通過構(gòu)筑缺陷來增強富鋰錳基正極材料的電化學(xué)性能，實現(xiàn)高的首圈庫倫效率、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，提升富鋰錳基正極材料整體性能，為其商業(yè)化應(yīng)用打下基礎(chǔ)。 "