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一、項目分類 顯著效益成果轉化 二、成果簡介 本項目開創性地將石墨烯用于包覆鈦酸鋰，通過獨特的加工工藝制得業內領先的石墨烯包覆鈦酸鋰材料，有效地解決了鈦酸鋰負極材料的產氣問題，并以此為基礎制得了高性能的鈦酸鋰超級電池。該電池單體可8C持續放電，20C脈沖放電，充放電循環大于30000次，10分鐘可充電90%以上，低溫性能優異（可在-40度環境下放電）。 石墨烯具有高導電性和優良的電化學穩定性，通過石墨烯的均勻包覆改善了鈦酸鋰的電子電導性，進而提升了電池的大倍率充放電能力和高低溫性能。同時，石墨烯包覆降低了材料充放電過程中的極化，提高了材料的容量發揮，通過鈍化鈦酸鋰材料表面的活性位點，解決了其產氣問題。利用該負極材料做成鈦酸鋰超級電池，具有優異的倍率充放電性能、長壽命、高安全性能和優異的低溫充放電性能。 本項目首先開發了石墨烯包覆的鈦酸鋰材料，采用高溫固相法合成，X射線衍射圖譜證明其為標準的鈦酸鋰尖晶石結構，微觀上由100-200nm的一次顆粒組成的微米和亞微米級二次球形顆粒，D50為15±5μm，1C可逆容量大于155mAh/g。 獲得了基于石墨烯包覆鈦酸鋰負極材料的鈦酸鋰超級電池，通過串并聯成組后可以用于低溫啟動電源，軌道交通，儲能等領域，在長壽命、高安全、快充和低溫充放電領域具有廣闊的應用前景。

抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長的材料的總稱，一般根據其結構的不同可以分為以下幾大類：無機抗菌材料、有機抗菌材料、有機無機復合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機抗菌材料進行開發，將二者優勢結合在一起，其最大的優點是分子結構的可設計性。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 細菌是感染疾病和食源性疾病中常見的病原體，特別是在醫療資源匱乏和公共衛生相對差的地區，細菌感染己成為近年來主要的健康威脅之一。目前，針對細菌感染問題的主要處理方法是使用抗生素。但是，近年來由于抗生素的濫用，導致了全球范圍內細菌耐藥性的增加以及耐藥菌感染的不斷加劇。因此，開發新型高效的廣譜抗菌材料勢在必行。 抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長的材料的總稱，一般根據其結構的不同可以分為以下幾大類：無機抗菌材料、有機抗菌材料、有機無機復合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機抗菌材料進行開發，將二者優勢結合在一起，其最大的優點是分子結構的可設計性。

項目簡介    滲氮滲碳強是廣泛需要的技術，等離子滲氮滲碳強化零部件表面，環保、高效等， 但滲層不均、打弧等。本項目發明了一種交互式雙陰極等離子表面熱處理裝備，強化電場強度，  

用于乙烯生產。乙烯是世界上產量最大的化學產品之 一，是一種重要的化工基礎原料，目前石油化工產品中約有 75%都是乙烯生產的，乙烯產品占有機化學品的 40%以上； 傳統乙烯制備工藝為石腦油、乙烷蒸汽裂解技術，存在高能耗以及副產物排放的問題。 傳統乙烷蒸汽裂解生產乙烯方法反應溫度在 1000 攝氏度左右，能耗高；本方法反應條件溫和，乙烯收率達到工 業生產要求，具有一定的市場前景。提供了與苛刻反應條件下乙烷無氧脫氫制乙烯工業路線相當乙烯收率的溫和反應條件下（低于 450 攝氏度）乙烷氧化脫氫制乙烯反應催化劑，目前穩定性優于 200 小時。高性能高催化劑，該催化劑具有高乙烯收率，以及高穩定性的優勢，能大大降低乙烷氧化脫氫制乙烯生產成本 

可以量產/n成果簡介：近幾年來,中國的轎車市場每年新增的車型不下百款,由于汽車大部分零部件是由模具制造成型的，僅每年新開模具就超過100億元，因此提高模具制造質量及壽命對汽車產品質量和汽車行業的發展至關重要，具有極大的經濟效益和社會效益。本成果借助大型熱力學和動力學計算軟件Thermo-calc&Dictra，在H13鋼基礎通過優化合金成分并添加微量的鈮，在保持H13鋼原有優異性能的前提下，改善H13鋼的熱疲勞性能，從而出開發一種新型優質的汽車用熱作模具鋼HG1鋼。同時結合表面處理新工藝，將

本發明公開了一種高性能silicalite分子篩膜的制備方法。該方法包含以下步驟：選取合適硅鋁比的ZSM-5分子篩作為晶種；利用浸泡+擦涂的方法將適量晶種涂覆在載體上，干燥后形成晶種層；配制合成silicalite分子篩膜的合成液，室溫攪拌陳化4小時；將帶有晶種層的載體放入高壓合成釜，并將陳化后的合成液逐滴加入后進行晶化；晶化完成后，用水洗滌、干燥，煅燒去除模板劑，得到silicalite分子篩膜。本發明首次使用ZSM-5分子篩制備晶種層，可以提高分子篩膜層與載體的結合力，減少膜層缺陷，顯著提高分子篩膜的滲透汽化分離性能，具有良好的工業應用前景。

驗證D5h局域對稱性可以有效減弱橫向磁各向異性以及抑制磁量子隧穿效應（Chem. Sci.2013, 4, 3310），隨后再進一步通過精準分子設計，創造了其時單分子磁體的有效能壘和磁滯回線開口溫度的世界紀錄（Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 12966;J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 5441;J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 2829），同時又發現D5h局域對稱性的鈥單離子磁體中的超精細相互作用可以有效抑制零場磁量子隧穿效應（Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 4996） 為高性能稀土基單分子磁體中的對稱性策略（包括對稱性策略的理論基礎、高性能單分子磁體中的理論模擬和實驗分析、相關實例討論）以及未來的機遇與挑戰作了全面論述

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。

1.項目背景 化學反應器與精餾裝置是石化生產過程中使用最為廣泛的設備，也是最主要的耗能單元，反應器與精餾塔運行的好壞直接關系到石油化工企業的經濟效益。反應與分離強化過程通常由多個單元耦合聯接而成，其不僅涉及反應與分離能力的協同機制、多單元組合與系統整體運行效能的關系，而且強化過程具有強非線性、大滯后和多變量耦合特性，以及經濟、環境與安全等不確定性因素的干擾，都對強化過程的平穩操作、協同調控與分級優化帶來諸多的挑戰。 采用反應與精餾強化技術，通過傳質與傳熱的強化、物質流與能量流相互耦合，使強化過程具有大幅度提高反應轉化率或選擇性，降低生產能耗和污染物排放等優越性。然而這種集成優勢只有在反應能力與分離能力動態協同作用條件下才能被充分發揮，而且強化過程具有多穩態、強非線性和多變量強耦合特性，這些都對強化過程的自動控制與優化理論提出了新的挑戰。 采用傳統控制模式，當系統受到干擾時，很容易引起反應與分離能力動態失調和工況發生大范圍波動與偏移，造成產品質量不合格和能耗增加等控制難題。因此，在傳統控制模式的基礎上，探索反應與精餾強化過程的動態協同調控方法與動態優化理論，對解決集成裝置的平穩操作與自動控制難題，切實提高系統運行品質，有效降低裝置生產能耗和污染物排放方面具有重要意義 2.項目技術原理 南京工業大學綠色化工研究所，經過多年研究發明了不同工況反應與蒸餾集成技術，可根據不同體系的特殊要求，實現不同工況反應與精餾的最佳匹配，解決了反應與蒸餾操作條件必須一致等問題。本項目在對強化過程機理模型、經濟穩態優化和動態特性分析的前期研究基礎上，研究反應能力與精餾能力的動態協同調控新方法和強化過程的分級優化理論，提出反應與精餾強化過程一體化設計思想，對傳統多單元生產過程具有很好的借鑒作用。項目針對反應與精餾過程自動控制系統設計與性能優化調節方面主要開展以下技術： （1）反應與精餾強化過程多變量自動控制方案的設計與性能分析 在對反應與精餾過程機理建模、經濟穩態優化設計和動態特性分析基礎上，采用穩態增益矩陣和奇異值分析方法，合理選擇過程被控變量和操作變量配對模式，運用傳統控制策略設計反應精餾強化過程多變量自動控制方案，采用ASPEN PLUS流程模擬軟件和ASPEN DYNAMIC模塊進行控制方案的動態模擬測試，并根據實際工藝擾動情況，通過在動態流程模擬系統上分別加入不同幅度和方向的多種擾動和改變系統設定值，評價傳統控制模式閉環系統性能，在此基礎上，改進自動控制方案設計，確保設計的自動控制方案在實際應用中能夠維持平穩有效運行。 （2）生產負荷自動調節和優化技術原理 反應與精餾過程的生產負荷經常隨著市場需求的變化進行調整，負荷的變化將可能引起系統工況的波動，產品質量下降，能耗增加等問題，甚至造成系統不穩定而被迫停機。本項目采用設定值多步長滾動優化、偏差區域容忍動態矩陣控制與傳統控制相融合方法，實現反應與分離能力動態協同調控；本項目在多變量基礎控制系統上，在關鍵控制回路增加設定值智能調節模塊和多變量協調預測控制模塊，分別采用設定值多步長滾動優化、偏差區域容忍動態矩陣控制（Error tolerant DMC）與傳統控制相融合方法，實現反應能力與分離能力動態協同調控，使系統獲得了良好的跟蹤性能和魯棒性。解決傳統控制模式下擾動引起反應與分離動態失調，導致產品質量不合格、能耗和污染物排放增加等控制問題。在多變量協調預測控制模塊設計中，對于反應器出口成分和產品質量等不可在線測量的關鍵變量，采用機理模型和經驗模型建立產品成分軟測量模型，實現對產品成分、反應轉化率等不可測被控變量的在線估計。 （3）反應與精餾強化過程的系統性能優化技術 在經濟穩態優化設計前期研究基礎上，開展多目標多約束動態優化與多變量跟蹤控制相結合的分級優化理論研究。在上層多目標多約束的動態優化設計中，是以能耗和操作成本最小為優化目標，以質量、尾氣/廢液排放和過程動態模型等為約束條件，采用多目標優化算法對強化過程的關鍵操作參數進行動態優化計算，給出工況最優調節方案。根據多目標動態優化給出的關鍵參數設定值最優調節方案，采用設定值多步長滾動優化給出多變量預測控制的參考軌跡，通過多變量協調預測控制和基礎控制回路的跟蹤調節，使系統輸出快速跟蹤設定值的最佳操作值，實現工況優化與平滑調節，確保系統維持高品質運行特性，從源頭降低工況大范圍波動和事故發生的概率。 3.關鍵技術路線 項目針對反應與精餾過程，融合了化學工程理論、自動控制理論、智能學習算法與計算機模擬技術，采取理論研究、模擬實驗和工業應用相結合的技術路線，如下圖所示。項目分別開展反應精餾過程的多變量基礎控制系統設計、反應與分離能力動態協同調控新方法、強化過程分級優化理論研究，并將項目成果融合，開展不同工況反應與精餾強化過程的一體化工程設計，研制一套流程模擬綜合實驗平臺，進行模擬驗證和工程應用研究。 4.項目技術特色和創新性 （1）針對反應與精餾強化過程，在傳統控制模式下擾動引起反應與分離動態失調和工況偏移，導致集成優勢難以充分發揮工程問題，項目提出將設定值多步長滾動優化、偏差區域容忍動態矩陣控制、多目標多約束動態優化與傳統基礎控制相融合的動態協同調控新方法與分級優化理論，在反應與分離動態協同作用下實現工況的優化與平滑調節，確保系統維持高品質運行特性。 （2）項目沿著學科交叉與融合方向，將化學工程理論、自動控制理論、智能學習算法與計算機模擬技術相結合，提出不同工況反應與精餾強化過程流程模擬、控制系統設計與集成優化理論相結合的一體化工程設計思想，并在常壓反應與減壓精餾集成的甲苯氯化反應精餾工業裝置上進行工程應用研究，解決裝置自動控制與平穩操作等實際控制問題，發揮強化過程高轉化率/高選擇性、低能耗的集成優勢。

交流伺服機電一體化系統對自動化，自動控制，電氣技術，電力系統及自動化，機電一體化，電機電器與控制等專業既是一門基礎技術，又是一門專業技術，因為它不僅分析各種基本的變換電路，而且結合生產實際，解決各種復雜定位控制問題，如機器人控制，數控機床等。 高性能交流伺服系統（機電一體化系統）研究的內容，就是用電力電子技術解決工業調速、伺服定位及其工業柔性制造系統，大量用于機器人、數控機床、測量設備、紡織、印刷、包裝、半導體及軍事裝備等的機電一體化產品的設計、安裝、調試之中，還可廣泛應用于數碼雕刻，模具生產等工業生產應用場合，具有節約能源，提高勞動生產率的重要意義。 本成果是構成一個三維立體伺服控制系統，通過微機編程，可進行三個自由度的協調控制，實現高速（3000r/min）、高精度（16384P/R）、低震動等伺服特性，該技術代表21世紀最新調速及伺服傳動控制。 技術指標： 1．工作臺面積（working table）：2400×2400（可選）； 2．行程（sravels）：（x，y，z）2400×2400×120（可選）； 3．主軸轉速（spindle speed）：0～24000rpm精度：0.001mm／步； 4．主軸功率（power of spindle）：1kw/1.2kw； 5．驅動馬達（drive motor）：400w/1kw/2kw（可選）； 6．工作臺荷重（load of table）：150kg。