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項(xiàng)目成果/簡介:塑料制品給現(xiàn)代生活帶來極大便利的同時(shí)，也正造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。大多數(shù)塑料來自于石油產(chǎn)品，由于其極端的穩(wěn)定性，廢棄后在環(huán)境中長時(shí)間也難以降解，最終造成持續(xù)性的環(huán)境污染問題。研發(fā)一系列可持續(xù)的高性能結(jié)構(gòu)材料，以部分替代石油基塑料，是該問題最有希望的解決方案之一。現(xiàn)有的生物基可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料都受到機(jī)械性能較差或制造過程的過于繁瑣的限制，這些因素從成本和生產(chǎn)規(guī)模上制約了這類材料的應(yīng)用。因此，引入先進(jìn)的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來制造新型的可持續(xù)高性能結(jié)構(gòu)材料將可以極大地提高這類材料的性能，拓寬其應(yīng)用范圍，加速可持續(xù)材料替代不可降解塑料的進(jìn)程。近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)將仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念運(yùn)用于高性能生物基結(jié)構(gòu)材料的研制，發(fā)展了一種被稱為“定向變形組裝”的新型材料制造方法，實(shí)現(xiàn)了具有仿生結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)材料的規(guī)模化制備。通過這種定向變形組裝方法，團(tuán)隊(duì)成功地將纖維素納米纖維（CNF）和二氧化鈦包覆的云母片（TiO2-Mica）復(fù)合制備了具有仿生結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料。所獲得的結(jié)構(gòu)材料具有比石油基塑料更好的機(jī)械和熱性能，有望成為石油基塑料的替代品。該工藝過程宜于放大，產(chǎn)品具有良好的可加工性和豐富多變的色彩和光澤，使其可以作為一種更加美觀和耐用的結(jié)構(gòu)材料有望替代塑料。 該材料具有仿珍珠母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種仿生設(shè)計(jì)有效地改善了材料的力學(xué)性能。珍珠母所具有的磚-泥結(jié)構(gòu)，使其可以基于普通的天然物質(zhì)構(gòu)筑高性能的材料，并兼具高強(qiáng)度和高韌性的優(yōu)良特性。研究人員通過多尺度的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面化學(xué)調(diào)控，成功構(gòu)筑了這種兼具高強(qiáng)韌特點(diǎn)的天然生物基可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料。二氧化鈦包覆的云母片作為仿生結(jié)構(gòu)中的磚塊，一方面為結(jié)構(gòu)材料提供了遠(yuǎn)高于工程塑料的強(qiáng)度，另一方面，還通過裂紋偏轉(zhuǎn)等仿生結(jié)構(gòu)原理，大幅提高了材料的韌性和抗裂紋擴(kuò)展性能，為該材料作為一種新興的可持續(xù)材料替代現(xiàn)有的不可降解塑料打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本項(xiàng)目以教育部設(shè)施農(nóng)業(yè)網(wǎng)上合作研究中心為依托，結(jié)合科技部、教育部和上海市 科技興農(nóng)重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，進(jìn)行了新型智能溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其配套設(shè)施的綜合設(shè)計(jì)與開發(fā)、 建模與控制新方法的應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究和 "溫室環(huán)境計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)"開發(fā)、基于圖像 處理技術(shù)的葉片面積估算技術(shù)的溫室水肥精準(zhǔn)灌溉控制系統(tǒng)、作物栽培管理輔助決策支 持系統(tǒng)等一系列研究，實(shí)現(xiàn)了對溫室的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。 

目前，我國火電廠所采用的煙氣脫硫裝置許多從國外引進(jìn)，如：日本三菱重工、挪威 ABB、德國 Lurgi 等，不僅造價(jià)昂貴（投資幾百萬至幾千萬美元之間），而且運(yùn)行費(fèi)用很高。還有一些電廠采用國內(nèi)研發(fā)的濕法煙氣脫硫凈化技術(shù)，雖然造價(jià)較國外引進(jìn)低一些，但仍然存在運(yùn)行費(fèi)用高，脫硫效率低等問題。 純堿作為重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材等行業(yè)，廢棄堿渣是制堿工業(yè)產(chǎn)生的主要廢棄物之一。我國每年利用氨堿法生產(chǎn)純堿約 300 多萬噸，年產(chǎn)生廢液 3000 多萬 m3，廢堿渣近 300 萬噸。大部分氨堿廠的氨堿廢液廢渣靠筑壩堆存，天津堿廠在 70 年生產(chǎn)過程中已積存堿渣 1500 萬噸，占地 3.5km2，造成渣山周圍地區(qū)地上地下的嚴(yán)重污染。 利用廢堿渣作為脫硫劑，采用循環(huán)流化床煙氣脫硫凈化技術(shù)，可以起到“一箭三雕”的效果：脫硫效率不降低的條件下降低了煙氣脫硫的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)廢棄物的轉(zhuǎn)化消納、減少了石灰石開采對環(huán)境的沖擊。

隨著新功能基因的分離,克隆以及各種農(nóng)作物高效表達(dá)技術(shù)平臺的逐步建立,植物反應(yīng)器的研究越來越深入.本實(shí)驗(yàn)利用擬南芥(Arabidopsis thaliana)油體系統(tǒng)表達(dá)植物油體蛋白-角質(zhì)細(xì)胞生長因子-2(Keratinocyte growth factor-2,KGF-2).首先人工合成植物密碼子偏好性的KGF-2基因,并通過PCR技術(shù)克隆了擬南芥油體蛋白Oleosin基因,構(gòu)建由種子特異性啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的,含有油體蛋白和KGF-2融合基因的植物油體特異表達(dá)載體;通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化野生型擬南芥,采用Basta篩選之后,獲得26株轉(zhuǎn)基因擬南芥.

針對我國低溫肉制品加工起步晚，加工機(jī)理與品質(zhì)變化規(guī)律不明，缺乏質(zhì)量控制技術(shù)支撐，產(chǎn)品出水出油嚴(yán)重、褪色快、貨架期短、加工經(jīng)濟(jì)損失大、設(shè)備完全依賴進(jìn)口等特點(diǎn)，系統(tǒng)開展低溫肉制品質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)及裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。該項(xiàng)目獲國家發(fā)明專利 12 項(xiàng)，發(fā)表 SCI 論文 57 篇，自主研發(fā)裝備 6 套、新產(chǎn)品 50 余種。項(xiàng)目實(shí)施為我國低溫肉制品的健康發(fā)展提供了重要技術(shù)支撐，為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級做出了重要貢獻(xiàn)。獲得了2016年中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會科技創(chuàng)新獎(jiǎng)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。 主要技術(shù)特點(diǎn)：該項(xiàng)目揭示了肌肉蛋白乳化、凝膠機(jī)制及主導(dǎo)色素變化規(guī)律，形成低溫肉制品質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)理論基礎(chǔ)；研發(fā)出低溫肉制品質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)，有效解決了產(chǎn)品出水出油嚴(yán)重、褪色快和貨架期短的重大技術(shù)難題；研發(fā)出可替代進(jìn)口的加工關(guān)鍵裝備，支撐了我國低溫肉制品的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

"該成果獲2018年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。1.建立了城鄉(xiāng)一體化土地調(diào)查的數(shù)據(jù)組織管理模型，提出了全數(shù)字土地實(shí)地調(diào)查理論，建立了衛(wèi)星遙感、無人機(jī)監(jiān)測、實(shí)地調(diào)查空地一體的土地調(diào)查監(jiān)測模式及與土地管理日常業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的數(shù)據(jù)庫更新模式，開發(fā)了支持上述技術(shù)的內(nèi)業(yè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了城鄉(xiāng)土地?zé)o差異化的調(diào)查和管理，解決了原城鎮(zhèn)、農(nóng)村分別管理所帶來的城鄉(xiāng)區(qū)域的動(dòng)態(tài)變化問題，確保了城鄉(xiāng)一體化土地調(diào)查成果數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變更，為城鄉(xiāng)土地統(tǒng)一管理和調(diào)控提供了決策依據(jù)。 2.攻克了多平臺多傳感器的海量遙感影像多機(jī)并行鑲嵌技術(shù)，提出了面向地類圖斑變化的遙感影像自適應(yīng)閾值自動(dòng)發(fā)現(xiàn)方法，研發(fā)了融合高性能計(jì)算技術(shù)與數(shù)字?jǐn)z影測量處理技術(shù)的遙感云服務(wù)平臺，從根本上解決了大區(qū)域影像鑲嵌耗時(shí)長等難題，實(shí)現(xiàn)了多源多時(shí)相地類圖斑變化的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、海量數(shù)據(jù)規(guī)模化快速生成，遙感影像或地圖數(shù)據(jù)的存儲、發(fā)布、在線實(shí)時(shí)更新與處理。 3.突破了土地利用變化自動(dòng)發(fā)現(xiàn)定點(diǎn)監(jiān)控、車載動(dòng)態(tài)快速景象—圖譜實(shí)時(shí)匹配與地類圖斑變化自動(dòng)識別、嵌入式GIS千兆級土地?cái)?shù)據(jù)組織與表達(dá)等關(guān)鍵技術(shù)，研制了車載集成輕小型土地調(diào)查無人機(jī)及車載超算平臺。

本課題從能源互聯(lián)網(wǎng)自下而上構(gòu)建開放互聯(lián)、對等分享的新型能源電力基礎(chǔ)設(shè)施的需求出發(fā)，提出能源路由器是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵裝備。借鑒互聯(lián)網(wǎng)的理念、技術(shù)、方法和架 構(gòu)，能源路由器效仿信息網(wǎng)絡(luò)路由器，以實(shí)現(xiàn)能量交換能像信息分享一樣便捷。借助電力電 子、儲能以及信息通信技術(shù)的發(fā)展，本課題結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)用戶需求側(cè)能量交換與互聯(lián)的需 求，研制低壓小容量能源路由器。清華大學(xué)在國內(nèi)較早開始開展能源互聯(lián)網(wǎng)方面的研究工作，提出了能源互聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)、 關(guān)鍵技術(shù)，并開展能源路由器以及相關(guān)信息通信技術(shù)等方面的研發(fā)工作，并于 2014 年獲得 國家自然科學(xué)基金委首個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)方面的立項(xiàng)——“能源互聯(lián)網(wǎng)建模、分析與優(yōu)化理論研 究”，目前參與承擔(dān)國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目“能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)研究”“能源互聯(lián)網(wǎng)信息通 信體系架構(gòu)研究”和“全球視角下能源互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)建理論及情景分析”等直接能源互聯(lián) 網(wǎng)相關(guān)研究。能源路由器是能源互聯(lián)網(wǎng)的核心重大裝備，未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢會以大量電力電子裝置呈現(xiàn)，電能路由器以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)，電能路由器未來能替代電力變壓器、電力電子裝備 等，加上隨著新能源和分布式新能源的發(fā)展，新能源的接入成為能源路由器的最大推手，市 場規(guī)模達(dá)到百億以上。

本課題從能源互聯(lián)網(wǎng)自下而上構(gòu)建開放互聯(lián)、對等分享的新型能源電力基礎(chǔ)設(shè)施的需求出發(fā)，提出能源路由器是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵裝備。借鑒互聯(lián)網(wǎng)的理念、技術(shù)、方法和架 構(gòu)，能源路由器效仿信息網(wǎng)絡(luò)路由器，以實(shí)現(xiàn)能量交換能像信息分享一樣便捷。借助電力電 子、儲能以及信息通信技術(shù)的發(fā)展，本課題結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)用戶需求側(cè)能量交換與互聯(lián)的需求，研制低壓小容量能源路由器。 清華大學(xué)在國內(nèi)較早開始開展能源互聯(lián)網(wǎng)方面的研究工作，提出了能源互聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)、 關(guān)鍵技術(shù)，并開展能源路由器以及相關(guān)信息通信技術(shù)等方面的研發(fā)工作，并于 2014 年獲得 國家自然科學(xué)基金委首個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)方面的立項(xiàng)——“能源互聯(lián)網(wǎng)建模、分析與優(yōu)化理論研究”，目前參與承擔(dān)國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目“能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)研究”“能源互聯(lián)網(wǎng)信息通 信體系架構(gòu)研究”和“全球視角下能源互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)建理論及情景分析”等直接能源互聯(lián) 網(wǎng)相關(guān)研究。裝置的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： l 能源路由器實(shí)現(xiàn)開放式即插即用的能量交換與路由； l 能源路由器支持多路可擴(kuò)展的新能源和動(dòng)態(tài)負(fù)荷接入； l 能源路由器解決瞬時(shí)平衡的能源互聯(lián)網(wǎng)能量管理； l 能源路由器實(shí)現(xiàn)信息—能量融合的基礎(chǔ)設(shè)施一體化； l 能源路由器在海淀北區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目示范應(yīng)用； 性能參數(shù)： l 研制自治微網(wǎng)能源路由器和小批量實(shí)現(xiàn)，傳輸電壓等級為低壓 380V，系統(tǒng)容量達(dá) 到百 kVA 級，響應(yīng)時(shí)間小于 10ms，接入電源類型不少于 2 種，負(fù)荷類型不少于 3 類。 l 能源路由器可實(shí)現(xiàn)基本的能量路由功能，還可提供可擴(kuò)展的工作模式：潮流調(diào)節(jié)模 式（增加有功、無功統(tǒng)一調(diào)節(jié)；功率因數(shù)達(dá)到 95%以上）和電能質(zhì)量調(diào)節(jié)模式（增加電能質(zhì) 量暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的統(tǒng)一調(diào)節(jié)；暫態(tài)電壓補(bǔ)償能力超過 30%，電流諧波含量小于 5%）。

碳化硅微粉的提純工藝要求實(shí)時(shí)在線監(jiān)測提純罐中微粉溶液的溫度、液位、攪拌機(jī)時(shí)間等參量；如果分別選購市場上已有的數(shù)字化測溫儀、液位計(jì)和攪拌機(jī)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測（如轉(zhuǎn)速）儀表分別監(jiān)測相關(guān)參量，還需另外選購工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（車間環(huán)境溫度夏季高達(dá)50℃以上，普通PC機(jī)無法勝任），以便把測溫儀、液位計(jì)和（攪拌機(jī)）運(yùn)動(dòng)監(jiān)測的信號實(shí)時(shí)采集和存儲。此方案不僅成本高，而且占用車間生產(chǎn)、物流空間較多，將對車間正常生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響；為此（受連云港樂園磨料磨具有限公司委托）我們以增強(qiáng)型嵌入式微控制器AT89S52為核心，自行設(shè)計(jì)研制了集提純罐溶液溫度、液位、攪拌機(jī)監(jiān)測與提純工藝管理于一體的智能化多參量監(jiān)測儀。該儀器支持時(shí)下流行的在系統(tǒng)編程（In-SystemProgramming）下載技術(shù)，便于今后的程序升級；采用液晶顯示器和鍵盤作為人機(jī)接口；采用Flash存儲器AT29C010A作數(shù)據(jù)備份之用；采用一主多從的方式通過RS-485總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)點(diǎn)與上位機(jī)的通信，具有良好的抗干擾能力。

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