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硫化物固態電解質（LGPS）由于擁有與液態電解質接近的室溫離子電導率，因此被視為下一代高能量密度電池的候選體系之一。但是，由于硫化物固態電解質較窄的電化學窗口（如Li10GeP2S12，1.7~2.1 V vs. Li/Li+）,在與較高工作電壓的LiCoO2氧化物正極（LCO）匹配時會發生一系列副反應，在界面處堆積低電導的氧化副產物(如Li3PS4, S, GeS2），同時LGPS和LCO電化學勢的不匹配還將導致界面處產生空間電荷層（SCL），這些因素都將極大地增加固態電池的界面阻抗，進而使得固態電池的性能迅速衰減。目前，解決氧化物正極-硫化物固態電解質界面不匹配問題的主要途徑為在氧化物正極表面包覆一層過渡層，用以緩沖正極和電解質界面的電勢不匹配問題。 通過簡單易行的固相包覆方法，首先將粒徑為10 nm二氧化鈦納米顆粒均勻分散在鈷酸鋰表面，再通過高溫燒結處理在鈷酸鋰表面形成一層約1.5納米保護層。對照實驗，FIB-TEM原位觀察和XPS佐證表明通過高溫原位反應鈷酸鋰表面將形成Li2CoTi3O8尖晶石相(LCTO)。具有穩定三維尖晶石結構的LCTO晶體在鈷酸鋰工作的電壓區間依然能保持結構穩定，與鈷酸鋰基體之間具備較強的鍵合，同時具有高的鋰離子擴散能力（Li+= 8.22×10-7 cm2 s−1），低電子電導（2.5×10-8 S cm-1）。這些性質將有助于在LCO和LGPS之間形成有效的電壓降，保持界面穩定性的同時提供快速的離子遷移通道。理論計算表明，相較于LCO/LGPS界面，通過引入LCTO中間層產生的兩個替代界面，即LCTO/LCO和LCTO/LGPS具有更強的熱力學穩定性和更強的界面親和力。

項目成果/簡介:硫化物固態電解質（LGPS）由于擁有與液態電解質接近的室溫離子電導率，因此被視為下一代高能量密度電池的候選體系之一。但是，由于硫化物固態電解質較窄的電化學窗口（如Li10GeP2S12，1.7~2.1 V vs. Li/Li+）,在與較高工作電壓的LiCoO2氧化物正極（LCO）匹配時會發生一系列副反應，在界面處堆積低電導的氧化副產物(如Li3PS4, S, GeS2），同時LGPS和LCO電化學勢的不匹配還將導致界面處產生空間電荷層（SCL），這些因素都將極大地增加固態電池的界面阻抗，進而使得固態電池的性能迅速衰減。目前，解決氧化物正極-硫化物固態電解質界面不匹配問題的主要途徑為在氧化物正極表面包覆一層過渡層，用以緩沖正極和電解質界面的電勢不匹配問題。 通過簡單易行的固相包覆方法，首先將粒徑為10 nm二氧化鈦納米顆粒均勻分散在鈷酸鋰表面，再通過高溫燒結處理在鈷酸鋰表面形成一層約1.5納米保護層。對照實驗，FIB-TEM原位觀察和XPS佐證表明通過高溫原位反應鈷酸鋰表面將形成Li2CoTi3O8尖晶石相(LCTO)。具有穩定三維尖晶石結構的LCTO晶體在鈷酸鋰工作的電壓區間依然能保持結構穩定，與鈷酸鋰基體之間具備較強的鍵合，同時具有高的鋰離子擴散能力（Li+= 8.22×10-7 cm2 s?1），低電子電導（2.5×10-8 S cm-1）。這些性質將有助于在LCO和LGPS之間形成有效的電壓降，保持界面穩定性的同時提供快速的離子遷移通道。理論計算表明，相較于LCO/LGPS界面，通過引入LCTO中間層產生的兩個替代界面，即LCTO/LCO和LCTO/LGPS具有更強的熱力學穩定性和更強的界面親和力。

通過使用鉛的條狀非公度相作為鉛膜和硅襯底的界面，用超高真空分子束外延技術成功制備出一種宏觀面積的、塞曼保護的新型二維超導體。系統的低溫強磁場實驗表明，該體系的超導電性可存在于超過40特斯拉的平行強磁場中，這一數值遠超過體系的泡利極限，是塞曼保護超導電性的直接證據。第一性原理計算結果也表明，條狀非公度相中特殊的晶格畸變會延伸至鉛膜中，從而在該體系中引入很強的塞曼自旋軌道耦合。同時，新的微觀理論也給出了強雜質情形下各種自旋軌道耦合及散射效應對二維超導臨界場的影響并定量地解釋了塞曼保護超導電性的物理機制。該工作表明，可以通過界面工程在中心反演對稱性保護的二維超導中引入面內中心反演對稱性破缺，也即在二維晶體超導體系中人工引入塞曼保護的超導電性機制。這一結果預示出人們有望在二維超導體系中，通過界面調制發現新的非常規超導特性。這種宏觀尺度強自旋軌道耦合下的二維超導，也為拓撲超導的探索提供了新的平臺，并為未來無耗散或低耗散量子器件的設計與集成奠定了基礎。圖 (a) 脈沖強磁場實驗表明6個原子層厚鉛膜的超導電性在高達40 T的水平強場下仍不被破壞。(b) 臨界場隨溫度的關系與理論高度重合，有力地證明了超薄鉛膜中的塞曼自旋軌道耦合保護的超導電性。 (c) 對外延生長于條狀非公度相（SIC）界面上的超薄鉛膜進行磁阻測量的示意圖。

成果創新點 主要技術創新路徑：首先在金屬板上精確車銑出所需 異構界面，然后根據爆炸焊接相關理論計算出制備過程所 需的全部參數，最后在指定的環境下進行爆炸復合操作。 關鍵技術指標:異構界面形狀尺寸確定、焊接參數的合 理選擇、精確定位及對復板飛行姿態的控制。 核心解決問題、核心優勢：解決了物理化學性質相差 很大的金屬板材之間的復合，同時異構界面增加了金屬板 材間的結合面積，提升了結合強度。

主要技術創新路徑：首先在金屬板上精確車銑出所需異構界面，然后根據爆炸焊接相關理論計算出制備過程所需的全部參數，最后在指定的環境下進行爆炸復合操作。 關鍵技術指標:異構界面形狀尺寸確定、焊接參數的合理選擇、精確定位及對復板飛行姿態的控制。 核心解決問題、核心優勢：解決了物理化學性質相差很大的金屬板材之間的復合，同時異構界面增加了金屬板材間的結合面積，提升了結合強度。

本發明提出了一種低熱阻熱界面制備方法，首先在襯底上制備定向生長碳納米管(VACNT)，然后對VACNT 進行改性和磁化，接著通過磁對準提高 VACNT 與目標襯底間的接觸幾率，最后利用鍵合技術實現 VACNT 與目標襯底間的鍵合。由于磁力和壓力的共同作用，VACNT 與目標襯底間形成了保形接觸，從而有效降低了界面接觸熱阻。本發明解決了 VACNT 直接作為熱界面材料的難題，為納米封裝與互連、低熱阻封裝技術研發開辟了新思路，對促進光電集成技術發展和功率器件的研發具有推動作用

成果簡介在自動化、 智能化、 網絡化的大背景下， 嵌入式、 非嵌入式工業軟件都已廣泛應用于軍工電子和工業控制等領域之中。 因為對其可靠性、 安全性、 實時性要求特別高， 這要求工業軟件界面設計符合使用者認知特征， 可用性好， 規范性強，簡潔美觀。 本成果提供工業軟件界面設計系統解決方案， 是為了滿足工業軟件專業化、 標準化的需求而產生的對軟件使用界面進行美化優化規范化的設計方案，具體包括軟件啟動封面設計， 軟件框架設計， 按鈕設計， 面板設計， 菜單設計，標簽設計， 圖標設計， 滾動條

研究團隊利用一團冷原子云在量子界面中演示了厄米性可調的動態分束器的干涉，在原子系綜中實現了行進中的光波與定域的原子自旋波之間的直接干涉，構建了一種新的物理模型。該物理模型同時適用于所有類似結構的介質和光界面，為非厄米量子物理研究提供了一個新的平臺。?

長期以來，石油煉制、石化和煤化工產品加工、制藥、新材料等生產過程中的副產物多、能耗高、污染大等技術問題一直困擾國際學術界與工程界。團隊另辟蹊徑，采用完全不同于國際上的方法，解決了大規模制造微氣泡（微米級尺度）的理論問題與相關技術原理，并研發了核心裝備，發明了數以十億計的微氣泡系統的測試與表征方法，建立并開發了制造和調控微氣泡與氣液微界面的數學模型與計算機軟件，同時在實驗室研究和工業應用中，突破了國內外微氣泡系統的氣/液比不能超過0.05/1的上限，把

“石墨烯微結構的精準調控及其應用”首次實現石墨烯單晶量子點和單層石墨烯微結構的精準控制。 一、項目分類 重大科學前沿創新 二、成果簡介 近年來，石墨烯領域未獲得突破性應用成果，也未找到“殺手锏”應用領域，關鍵是石墨烯結構調控不到位。一個基本的共識是，對石墨烯材料的結構進行設計和調控，有助于在光電器件、能源轉化存儲、重大疾病診療、污染物治理等領域取得重大突破。上海大學吳明紅院士領銜的研究團隊聚焦“石墨烯微結構的精準調控及其應用”取得了開創性的研究成果，首次實現石墨烯單晶量子點和單層石墨烯微結構的精準控制，在Nature及其子刊上發表十余篇系列論文，獲得國家自然科學二等獎。負責人吳明紅是中國工程院院士、俄羅斯工程院和俄羅斯科學院外籍院士，獲國家杰出青年基金、教育部長江學者及創新團隊發展計劃等支持。團隊依托有機復合污染控制工程教育部重點實驗室，推動基礎科研成果向應用轉化，在生物醫學、環境治理等領域取得了相關應用突破。 一、主要理論突破 聚焦于研究主題，團隊在以下三個方面取得重要突破： 1）為解決傳統方法制備的石墨烯缺陷多，無法量產的問題，團隊在分子水平上首次使用分子融合法實現了高品質單晶石墨烯量子點的可控制備。通過對單晶石墨烯量子點精準的物理化學性質調控實現了不同亞細胞器的定位，有力推動了石墨烯量子點在生物成像、重大疾病診療中的應用。 2）為解決單層石墨烯容易聚集的難題，團隊通過“原位復合與還原”一步法調控策略，獲得單層石墨烯復合催化材料。團隊首次在該材料上觀測到光生電子空穴對分離的皮秒級超快過程，發現并揭示了單層石墨烯高效抽取和快速傳輸光電子這一重要規律，為高質量單層石墨烯復合材料在催化等領域的廣泛應用奠定了堅實的理論基礎。 3）精確調節石墨烯層間距，可以將石墨烯有針對性地應用于離子篩分、污染物選擇性吸附等廣泛領域。團隊通過金屬水合離子的層間插入控制氧化石墨烯層間距，在國際上首次實現了層間距在超小尺度上（1 Å）的精確控制。 二、在黑臭水體治理、地表水水質提升上的應用 地表水內源污染治理的關鍵是削減河道污染負荷，重建水生生態。團隊以層間距可控石墨烯為基質，發展了水環境污染生態修復的疊層材料。以石墨烯為基體的復合微生物在其表面生長并形成生物膜，通過石墨烯和生物膜的協同作用，對水體污染物進行高效截留、吸附并降解。該復合技術運行成本低，治理周期短，工藝簡單，無需底泥疏浚即可將地表水提升至IV類水以上水質指標，對河水的COD、氨氮和總磷，去除率達到80%以上。目前，團隊已與上海寶山區政府建立多個石墨烯治理黑臭水體示范基地，顯著提升當地水質環境水平。 三、石墨烯負極材料的鈉離子電池儲能系統應用 鋰資源的匱乏，不足以支撐鋰離子電池在儲能市場的廣泛應用，其成本較高的弊端也逐漸顯露。同時國內外化學儲能市場需求越來越大，促使研究者們利用資源豐富的鈉元素組裝得到鈉離子電池。 經過對鈉離子電池材料體系篩選和研究，本團隊核心材料選用普魯士藍及其類似物作為鈉離子電池正極，碳基材料作為鈉離子電池負極。其中普魯士藍制備主要采用沉淀法及水熱法，能耗更低。此外，普魯士藍能夠作為一種染料進行使用，其安全性非常高。經過一系列放大，正極普魯士藍材料的充放電比容量達到160 mAh/g，碳負極材料的充放電比容量達到300 mAh/g。經過中試線生產預制，單體電池工作電壓在3.2 V左右，能量密度在100 Wh/kg以上。單體電池在穿刺、擠壓、外部短路、及破壞后浸水測試的情況下，均沒有發生自燃和爆炸等情況，安全性高。 目前，擬搭建5條鈉離子電池儲能全自動生產線及相關配套設施，研發生產低成本、高安全、長壽命鈉離子電池關鍵材料，實現高性能鈉離子電池產品產業化，預計至2026年項目達產后，年產值達約22.5億元；年畝均產值1666萬元。 四、石墨烯傳感材料在呼吸式血糖儀中的應用 我國糖尿病人數眾多，并逐年上升。血糖檢測儀與檢測試紙市場規模約為460億元，然而國外品牌卻占市場份額大半。現有血糖儀采取長期有創刺血檢測，存在很大感染風險，給病友帶來巨大的生理和心理上的痛苦。呼吸式血糖檢測無創，吹氣即可檢測，完美解決市場痛點。 糖尿病患者呼吸的氣體中，可檢測的VOCs較異常，需要高靈敏度的氣體傳感器進行識別。但是，常規氣敏傳感材料檢測限與響應恢復能力不足，且難以在復雜氣體氛圍中實現特異性檢測。團隊通過對石墨烯帶隙和表界面特性的精確調控，實現皮秒級載流子空穴的形成，從而實現對氣體分子的快速響應，解決氣體傳感器靈敏度、選擇性和響應恢復迅速的關鍵科學問題。研發的呼吸式血糖儀可滿足確診病友的日常檢查、實現醫院、公共場所快速篩查、手機APP記錄管理以及網上專家互動診斷等功能，具有無創傷、無痛苦、便捷即時（15s）等特點，是首款呼吸式血糖檢測產品。目前已二類醫療器械證書，即將已進入臨床階段。