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 在可再生能源日益短缺及溫室效應日趨惡劣的嚴峻形勢下，Seebeck效應作為一種新的能源轉化方式，可以有效地將日常生活及工業生產廢熱和不能被太陽能電池有效吸收的紅外波段轉化為亟需的電能，故而引起了科研工作者們的廣泛關注。衡量熱電材料能量轉化效率的最重要的指標是其品質因子ZT(=S2σT/κ)，如何提高材料的品質因子是熱電科研工作者們普遍關注的問題。     由于本征的納米析出相以及價鍵非簡諧性(bond anharmonicity)的存在, BiAgSeS具有非常低的本征熱導率κ；然而，因其過低的載流子遷移率極大地限制了其功率因子S2σ。何佳清教授課題組巧妙地將在二維薄膜中廣泛運用的調制摻雜(modulation doping)技術推廣到三維塊體BiAgSeS材料中，使用具有不同載流子濃度的異質晶粒構建三維復合結構，從而極大地提升了該材料中的載流子遷移率，使得功率因子S2σ相對于均勻摻雜的對照樣品提升了約87%，進而顯著地提升了BiAgSeS材料的熱電轉化效率。文章結合了透射電子顯微術和理論計算對在n型BiAgSeS三維塊體復合材料中運用調制摻雜改進載流子遷移率的物理機制做了深入的探討；該工作對調制摻雜技術在三維塊體熱電材料中的廣泛運用頗具啟發意義。

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

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。

聚乳酸被全球公認為21世紀最有發展前景的生物質塑料，它具有良好的生物降解性/相容性、力學性質、熱塑性、成纖性、透明度高，適用于吹塑、擠出、注塑等多種加工方法，加工方便，部分性能優于現有通用塑料；但其同時也存在著強度較低、脆性大、耐熱性差等不足，使得其應用僅局限于生產通用塑料、薄膜等領域，要想應用于條件較為苛刻的汽車、航空航天、建筑業等領域，必須對其進行改性以提高其耐熱性能和力學性能。本項目擬采用課題組多年來積累的研究成果，與相關企業展開合作，進行成果的轉化和產業化工作，最終形成具有市場潛力的系列化改性聚乳酸復合材料制備技術，例如天然纖維增強聚乳酸、高韌性聚乳酸、高填充級聚乳酸、阻燃級聚乳酸和纖維級聚乳酸等的制備技術，通過這些技術制備的改性聚乳酸樹脂將具有更加優異和針對性的性能，主要用于生產聚乳酸纖維、薄膜、板材和容器等，可應用在生活快消品、農用地膜、飛機/汽車內飾用材料等領域。項目目標是通過深入研究，對部分尚不完善的技術環節進行最后的攻關，然后整合已有的技術與專利成果，并進一步放大實驗和標準化測試，形成一系列可直接產業化的系統化解決方案技術包，最終順利完成相關技術成果的產業化轉化工作。 本項目研究采用的原材料為可生物降解的聚乳酸，經過本團隊十多年的研發，目前已實現產業化。本項目的主要工作是梳理課題組多年來對聚乳酸樹脂改性的相關技術，與授權專利等成果整合，進一步放大成系列化的產品技術，最終順利相關技術成果的產業化轉化工作。 項目中的大部分關鍵技術均已被攻克，目前需要做的是有目的的對所有技術進行梳理和整合，查漏補缺，對部分尚不完善的技術環節進行最后的攻關，從而形成完整的系統化的產品技術，并與相關授權專利進行整合，最后打包形成一系列可直接產業化的系統化解決方案技術包。目前70%的聚乳酸市場在對性能要求不太高的包裝行業中，隨著人們環保意識的增加，該市場容量會繼續增加，但由于聚乳酸整體市場的快速增長，包裝材料所占聚乳酸市場比例會逐漸縮小。在汽車、家電及電子產品行業中對更高性能聚乳酸改性材料的使用是個新趨勢，市場份額雖然不大，但會持續增長。目前聚乳酸在全球市場的總容量預計為100億元，且有很好的成長潛力。本項目技術面對的正是高性能、高附加值的潛在市場，其產業化預期會有良好的經濟效益；項目產品在環境污染治理和防護方面的貢獻將會產生良好的社會效益。

項目以海上風機葉片和大飛機結構材料為研究目標，提出根據環氧樹脂和雙馬來酰 亞胺樹脂結構特點，設計并在碳納米管表面引入帶有特征官能團的結構，通過工藝調整 和儀器分析相結合控制特征官能團的數量，制備出質量穩定的多功能碳納米管改性劑。 然后在不改變碳纖維/環氧樹脂或 BMI 復合材料基本成型工藝的條件下，利用此多功能 碳納米管改性劑提高碳纖維/環氧樹脂或 BMI 復合材料的韌性、強度、模量、耐沖刷能 力、耐腐蝕和抗老化性能。 

北京大學工學院課題組在國內較早開展富鋰錳基正極材料相關研究，在陰離子氧化還原過程的調制、陰離子電荷補償機理、陰離子氧化還原過程的激發及陰離子氧化還原富鋰錳基材料制備研究中取得了一系列重要進展。該研究構筑了一種O2型具有單層Li2MnO3超結構的富鋰材料,可以提供400mAhg可逆容量，能量密度高達1360wh/kg,是目前鋰離子電池錳基富鋰正極材料最高可逆容量。這種材料通過一個單層的Li2MnO3,激活穩定的陰離子氧的氧化還原反應，形成一個高度可逆充放電循環。

一種含鐵富鋰錳基正極材料制備方法，屬于鋰離子二次電池正極材料領域。本發明采用“共沉淀-混料-煅燒”工藝制備含鐵富鋰錳基正極材料，制備方法如下：采用沉淀劑與可溶性鐵鹽和其它過渡金屬鹽的混合溶液進行共沉淀反應，生成前驅體；前驅體與鋰化合物混合后，直接煅燒，制備出含鐵富鋰錳基正極材料。該方法優點在于簡化了目前含鐵富鋰錳基正極材料制備工藝“共沉淀-混料-水熱合成-煅燒”中的水熱工序，有利于降低含鐵富鋰錳基正極材料的制備成本。

1. 項目概述石棉橡膠板（CAF)曾經是過程工業中應用最為廣泛的靜密封墊片材料。由于石棉是一種強致癌物質，許多發達國家都已立法禁止生產和使用含石棉纖維的制品，因此世界各國特別是工業發達國家都將開發無石棉密封材料作為密封技術領域的主要研究方向之一。上世紀90年代后，國際上一些著名密封板材生產企業，如美國的Garlock公司，奧地利的Klinger公司，英國的Flextallic公司，德國的Kempchen公司，日本的Valqua、Pillar等公司，相繼研究開發了多種無石棉短纖維增強的橡膠基密封復合板材（NAFC材料），并已進入規模化生產階段，以期在廣泛的領域內全面替代CAF。我國自八十年代以來，NAFC材料的年需求量穩步上升，但受國外企業的技術封鎖以及國內耐高溫合成纖維品種相對單一、產量低、進口纖維價格昂貴等因素的限制，NAFC材料的開發起步艱難，目前國內該種材料的應用主要依靠進口產品，價格非常昂貴。本項目依托南京工業大學在靜密封研究領域的技術優勢，以傳統的CAF材料制備工藝為基礎，通過合理選擇增強纖維、纖維表面處理工藝，研究纖維增強機理并優化材料制備工藝，不斷提高產品的常溫和高溫性能，在保持低成本的前提基礎上，系列化開發適合當前國內市場需求的短纖維增強NAFC新材料，并使其達到甚至超過國外進口同類產品的性能指標。項目成果擁有自主知識產權。所開發產品有望在靜密封領域內逐步替代國外進口產品。2. 技術優勢本項目制備開發的短纖維增強NAFC材料具有耐高溫（300攝氏度）、低蠕變、高強度、低成本的特點。并且其制備工藝簡單，基本沿用了傳統CAF材料的生產設備。產品技術指標完全滿足國家標準對NAFC材料性能的要求，且某些指標已經超過了國外同類進口產品。

成果創新點 發展綠色友好反應體系，通過核心過程的耦合，實現關 鍵中間體 HMF 百噸級生產新工藝研發與中試；開發了基于 HMF 下游新型聚合單體的高選擇性合成，實現合成呋喃聚合材料 單體的高效催化氧化新工藝，在提高反應濃度的同時提高了 產物收率及選擇性，降低反應成本及三廢排放；開展并制備 了呋喃基聚合材料，同時對材料的結構調控及結構性能關系 進行研究，呋喃基聚酯材料 PEF 表現出優于石油基材料 PET