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        研發團隊針對NASICON型結構鈉離子電池正極材料面臨的瓶頸問題，通過新穎的合成方法和材料晶體結構設計理念，成功開發了具有自主知識產權的長壽命、高功率和低成本的鈉離子電池及其超穩定的正極材料。材料合成方法簡單，反應條件溫和，不需要特殊設備，目前已完成實驗室中試，具備了公斤級的制備能力。成果具有高的振實密度，可實現高體積能量密度，具有非常優秀的實用化潛力。         意向開展成果轉化的前提條件：中試放大及產業化工藝開發資金支持

衛星在軌運行和返回過程中需經歷極端高低溫環境，構件尺寸的穩定是保證衛星在軌高精度、返回高安全、任務高可靠的關鍵。針對衛星搭載的某寬帶微波載荷與衛星本體材料之間熱膨脹系數不匹配極易導致的載荷在軌及返回過程中載荷接收精度不穩定、信息傳輸不連續等問題。我校陳駿教授團隊以原創的負熱膨脹技術研發了具有輕質、熱膨脹系數低、力學性能優異、尺寸穩定性好的高性能低膨脹鋁基復合材料，并研制了系列關鍵連接內置件、環件等高性能低膨脹構件，首次將負熱膨脹技術應用到我國的衛星上，填補了高性能低膨脹金屬構件在工程應用領域的空白。該技術使得某寬帶微波載荷與衛星本體之間熱膨脹匹配性增強、界面應力大幅度減小，保證了衛星在軌與返回過程中信號高精度傳輸與接收，助力衛星成功返回。 圖1 實踐十九號衛星成功返回（圖片來源國家航天局） 圖2 高性能低膨脹鋁基復合材料及構件應用于全球首顆可重復使用返回式技術試驗衛星（圖片來源央視新聞頻道）

針對現有血液凈化材料的血液相容性不理想、臨床使用時需不斷加入抗凝劑這一 問題，提出類肝素自抗凝血的全新思路和方法，實現了聚醚砜表面類肝素化，從而提高其血液相容性，設計研發的類肝素抗凝膜及體外抗凝裝置,拓展了血液吸附材料在尿毒癥以外的多種疾病中應用。 此外，國產品牌血液透析器生產線現已投產，其性能完全媲美進口高價的FILATECH生產線,降低了國產透析器的生產成本，迫使國外血液透析器產品連續幾次大幅度降低價格，從20多年前的每個透析器上千元人民幣降低到目前的120元人民幣左右，極大程度地降低了醫療成本和治療費用，使我國腎衰竭患者的治療率不斷提升。在此基礎上實現第二代(高通量)血液透析器產業化，累計銷售量800余萬支，直接經濟效益達13.1億元，打破了國外壟斷。在國家重點研發計劃支持下，現已研發出便攜式人工腎的第一代原型機，并正推進新一代佩戴式人工腎所需要材料和關鍵加工技術研發及產業化。 高通量聚醚砜中空纖維膜血液透析器 血液透析是一種有效治療腎衰竭的醫療手段并已廣泛應用于臨床治療。采用“相轉化”原理，利用“干噴濕紡”的紡絲工藝紡制出具有類肝素結構及良好血液相容性的聚醚砜中空纖維膜并成功實現了透析器產品的國產化與規模化；臨床治療效果顯著，安全性高。從原料、生產設備、關鍵工藝技術到透析器產業鏈國產化等方面突破了目前領域的卡脖子問題，降低生產成本并推動了國產血液透析器行業的發展與轉變。 中空纖維膜血液透析器 原材料   提出類肝素結構血液凈化膜概念 研制出優異血液相容性的聚醚砜中空纖維膜

項目成果/簡介: 針對現有血液凈化材料的血液相容性不理想、臨床使用時需不斷加入抗凝劑這一 問題，提出類肝素自抗凝血的全新思路和方法，實現了聚醚砜表面類肝素化，從而提高其血液相容性，設計研發的類肝素抗凝膜及體外抗凝裝置,拓展了血液吸附材料在尿毒癥以外的多種疾病中應用。 此外，國產品牌血液透析器生產線現已投產，其性能完全媲美進口高價的FILATECH生產線,降低了國產透析器的生產成本，迫使國外血液透析器產品連續幾次大幅度降低價格，從20多年前的每個透析器上千元人民幣降低到目前的120元人民幣左右，極大程度地降低了醫療成本和治療費用，使我國腎衰竭患者的治療率不斷提升。在此基礎上實現第二代(高通量)血液透析器產業化，累計銷售量800余萬支，直接經濟效益達13.1億元，打破了國外壟斷。在國家重點研發計劃支持下，現已研發出便攜式人工腎的第一代原型機，并正推進新一代佩戴式人工腎所需要材料和關鍵加工技術研發及產業化。 高通量聚醚砜中空纖維膜血液透析器 血液透析是一種有效治療腎衰竭的醫療手段并已廣泛應用于臨床治療。采用“相轉化”原理，利用“干噴濕紡”的紡絲工藝紡制出具有類肝素結構及良好血液相容性的聚醚砜中空纖維膜并成功實現了透析器產品的國產化與規模化；臨床治療效果顯著，安全性高。從原料、生產設備、關鍵工藝技術到透析器產業鏈國產化等方面突破了目前領域的卡脖子問題，降低生產成本并推動了國產血液透析器行業的發展與轉變。中空纖維膜血液透析器 原材料  提出類肝素結構血液凈化膜概念 研制出優異血液相容性的聚醚砜中空纖維膜知識產權類型:發明專利技術先進程度:達到國際先進水平成果獲得方式:獨立研究

成果介紹基片集成類導波結構是近十幾年發展起來的一類新型平面集成高性能導波結構，2011年被國際微波雜志列為“改變未來無源與控制器件的十大非凡發明”之首（Microwave Journal, Nov. 2011）。本項目組是國際上這一領域的主要貢獻者之一，在國家自然科學基金委創新群體基金和國家973項目等的資助下，對基片集成類導波結構的傳輸特性、諧振特性、損耗機理、模式轉換機理、極化轉換機理等科學問題及其在多個分支的創新應用開展了系統深入的研究，建立了精確有效的設計方法，構建了基礎設計公式，提出并命名了半模基片集成波導等新型導波結構，提出了一系列基片集成類無源元件新結構等。技術創新點及參數1、在國際上最早提出并發展了適合于周期性基片集成類導波結構的頻域有限差分和直線法全波分析模型，揭示了其傳輸機理，并在此基礎上構建了一組閉式設計公式。這組公式已被廣泛用于基片集成類導波結構元器件的設計。相關代表作單篇正面他引均超過150次。2、提出并命名了半模基片集成波導、折疊半模基片集成波導等新型導波結構，系統研究了其導波特性、損耗機理和模式轉換機理等，構建了設計公式，并在此基礎上發展了一系列新型微波毫米波高性能元器件，其中代表作單篇正面他引均超過100次。3、提出了多種基片集成波導無源新結構，深入研究了其諧振特性、耦合特性和損耗機理，并在此基礎上發展了一系列高性能新型元器件及單基片集成系統。相關代表作合計正面他引350余次。4、在基片集成波導天線輻射機理研究的基礎上，突破了經典Elliott設計公式的局限性，建立了相應的分析模型和設計方法，發展了一系列新穎的高性能基片集成類天線及陣列，相關代表作由于其基礎性和創新性被合計正面他引300余次。市場前景項目研究成果已獲54項授權國家發明專利，其中部分專利已進行技術轉讓并應用于企業產品中。

該項目以基片集成類導波結構的工作機理與創新應用為主線，對這類結構及器件的傳輸特性、損耗機理等基礎科學問題進行了深入研究，提出了半模基片集成波導等多種新型平面導波結構，發展了相應的設計方法，并發明了一系列新型高性能微波毫米波器件，部分器件已得到實際應用。

近日，清華大學航院、柔性電子技術研究中心馮雪教授課題組在《國家科學評論》（National Science Review）在線發表了題為“可抑制運動噪聲的類皮膚可穿戴連續血壓監測系統”（Wearable skin-like optoelectronic systems with suppression of motion artifact for cuff-less continuous blood pressure monitor）的論文，描述了課題組制備的一種柔性超薄光電傳感器件與電路系統，能夠自然貼附在人體皮膚上實現醫學意義上的連續血壓和血氧測量，并實時無線傳輸數據到智能設備終端。該系統利用類皮膚可延展傳感技術建立了新型連續血壓測量方案，為解決血壓和血氧長期動態監測提供了一條新途徑。同時，此類柔性可穿戴設備是遠程醫療的重要突破，能夠為遠程監測提供醫療級硬件，解決精準醫療數據遠程獲取難題。類皮膚連續血壓監測系統示意圖心血管疾病及其相關并發癥已經成為威脅人類生命和健康的重大隱患。根據世界衛生組織（WHO）估計，每年大約有1790萬人死于心血管相關疾病，占全球死亡總數的31％。目前，最常用的血壓測量方案為袖帶加壓法。該方法需要袖帶捆綁在人體手腕或手臂處，測量過程不方便，也無法實現連續血壓監測，影響個人的生活質量和自我監測長期依從性，在便利性及連續測量等關鍵問題上仍未突破。類皮膚血壓監測器件實物圖針對上述問題，馮雪教授課題組發展了基于光學原理的血壓監測方案，利用生物兼容性材料制備了可以與人體自然共形貼附的光電系統。通過測量血液對不同波長的光波吸收情況，判斷血液的容積和流速變化，從而測量出血氧和血壓值。馮雪課題組結合多年的力學研究基礎和可延展柔性電子器件設計經驗，通過虛功原理建立了專門應用于柔性光電子系統的血壓測量模型，并提出了基于多波長測量的光路差分方法，用來抑制由人體活動等帶來的噪聲干擾，從而精確測量脈搏波播速，實現連續血壓的精確監測并動態實時傳輸到智能終端。臨床試驗表明，與有創連續血壓測量相比，該類皮膚血壓監測系統測量的血壓值絕對誤差小于10 mmHg，具有重要的臨床應用價值。清華大學馮雪課題組長期致力于研究可延展／超柔性等超常規微器件與大規模集成技術，所發展的柔性電子技術應用于健康醫療、智能感知及重大裝備，近年來在《科學進展》（Science Advances）、《先進材料》（Advanced Materials）、《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）、《力學和固體物理學期刊》（Journal of the Mechanics and Physics of Solids）等期刊發表一系列高水平論文。航院、柔性電子技術研究中心李海成博士為文章第一作者，馮雪教授為論文通訊作者，參與該工作的還有北京清華長庚醫院許媛主任團隊。該項研究得到了國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、國家自然科學基金等的資助。

微流體數字化技術通過對裸結構的微噴嘴實施脈沖的慣性力，使微量流體在慣性力與黏性力交替作用下實現微流體的脈沖流動，從而實現數字化可控的微量流體的噴射，適用于液體微噴射、粉體微噴射等領域。 成熟度：基于非晶態玻璃材料毛細加工原理，進行了拉制、鍛制、殘余應力熱處理等工序研究，制作了出微納米級的微噴嘴、微管道。以玻璃微噴嘴制備儀為平臺研究了不同拉制參數、鍛制參數對微噴嘴幾何形狀的影響規律。基于微流體脈沖驅動-控制技術，分別采用拉制、鍛制的微噴嘴穩定地制備了均一的微液滴。 微流體

采用光互連技術可以有效的解決集成電路進一步發展的尺寸限制同時可以極大的提高芯片間信息傳輸的速度和頻率。Si基光子集成是實現集成電路光互聯的核心技術和重要研究方向。然而，Si因為其間接帶系的特性很難作為發光材料使得Si基光源的缺失成為制約Si基光子芯片的瓶頸，而傳統Ⅲ-Ⅴ族材料如GaAs，InP等由于優良的光電轉換效率已經在光電子器件領域得到廣泛的應用。因此，Si基與Ⅲ-Ⅴ的集成是實現Si基光子芯片的一種理想途徑。

針對汽車電子、5G通訊基站、航空航天及電力電子設備等功率電子元器件難以在高溫、大電流/電壓、潮濕等惡劣工作環境下服役的難題，并且要求芯片封裝互連接頭尺寸更小、高溫穩定性更好、可靠性更高，本團隊首次采用超聲輔助納米燒結的新型互連工藝，利用納米銀包銅顆粒作為焊料，成功獲得大功率器件高溫高可靠服役要求的互連接頭，為高功率芯片貼裝高導熱界面制造提供了新材料和新工藝。