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[转载]研究人员找到制造太阳能电池新材料
redtree 2014-6-29 13:07
研究人员找到制造太阳能电池新材料 作者：过客 来源：腾讯科学 发布时间：2014-6-27 15:39:55 新材料的使用将使太阳能电池的制造过程不再需要安全保护。 腾讯科学讯 据 国外媒体报道 ，利物浦大学的一个研究团队已经找到更廉价、更安全的太阳能电池制造方法，使用浴盐中的一种材料取代制造太阳能电池过程中的有毒元素。科学家称，这项技术有可能为我们带来巨大的成本收益。 这项研究的负责人Jon Major博士称，这项研究或许能够使研制燃料电池的成本降低。目前超过90%的燃料电池是由硅制成的，大约7%是由碲化镉制成的。碲化镉电池比硅电池更薄，而且也因为更轻便、更廉价而得以流行。 它们也有弊端，在制造过程中需要有毒化学物氯化镉。Major博士发现浴盐中的一种更加廉价的无毒物质——氯化镁能够取代这种有毒物质，而且效果相当不错。 氯化镁是非常安全的，它被人们用于制造豆腐而且能够在浴盐中找到它们的身影。它们也能够从海水中提取出来。Jon Major博士称：“获取太阳能的巨大挑战之一就是使它廉价到足以与常规发电装置相提并论。” 碲元素是地球上最罕见的元素之一，因此没有足够的碲元素来制造足够多的太阳能电池。但是Major博士认为太阳能最终能够满足全世界的能量需求。他补充道：“每小时都有足够的阳光照射到地球上来产生足够的能量。太阳能技术的进步知识个时间问题，它最终将能够与燃料电池相竞争，甚至最终取代它们。”（过客/编译）
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材料专业 热处理铸锻焊 vs 新材料
热度 3 fengroad 2014-5-10 14:08
先后有两篇博文讨论到材料专业的就业问题： 《 近年材料专业就业难的原因分析 》 和 《 材料？昨天花$3000到英国买半斤铝、铜箔 》，看了深有感受，因为我从事的就是材料专业！ 话说国内的材料科学与工程专业，主要是从原金属材料及热处理专业的基础上转来，而材料成型与控制工程则是从原铸锻焊压力加工等专业的基础上转来，如果某个学校只有一个专业：材料科学与工程，则包罗了热处理铸锻焊等所有内容，根据学校特色和优势设置其中几个方向，而高分子等等则是原来化工等院校的特色。 金属材料及热处理专业大约在1994年前后改名为材料科学与工程，我94年上大学，是我们学校第一级材料科学与工程专业学生，但学习的主要课程还是金属材料及热处理，比如《金属学原理》《金属热处理原理与工艺》《钢的热处理》《金属材料学》等等，我本科毕业论文的题目是热处理对T91钢晶粒长大行为的影响，但是自从博士毕业以来，每年指导4-5名本科毕业生，竟然没有一个人从事金属热处理的研究，包括我周围的年轻老师，真正从事金属热处理研究的真的很少，大多都从事某些新奇特材料的研究。 还有我毕业的第一个和第二个研究生，研究生期间进行的都是金属间化合物的合成组织和性能研究，和热处理没有半毛钱的关系，令人尴尬的是，他们毕业后都去了外企，从事的都是金属热处理的工作！不过还好，他们研究生期间的路线属于粉末冶金，也算应用性很强的方向！ 那么，如果一个研究生在研究生阶段从事热处理铸锻焊的工作，那研究生期间很容易发文章么，如果没文章评奖学金怎么办？是否最后会成为一个失败的研究生？甚至论文被评为没有新意！但是市场需求旺盛！而新奇特材料相对容易发文章，会成为一个优秀的研究生，但是市场需求却有限！ 因而，尽管我国的SCI论文已经全球第二，CNS的数量也大幅度增加，但是对于搜寻MH370航班却基本没有贡献，说明技术学科有待进一步加强！ 有时候觉得SCI真的害人！
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[转载]未来最具潜力的十大新材料
wangxh 2014-4-14 23:12
2014-03-29 新材料在线 世界的一切活动皆基于材料，未来绚丽多彩的世界更需要魅力无限的材料，看看有哪些材料让我们的未来的世界变得那么神奇？ 以下是国外媒体预测的十种未来最具潜力的新材料。 1 气凝胶 在吉尼斯记录中，气凝胶拥有多达 15 个吉尼斯纪录，远多于其他材料。或称“凝烟”。通过对氧化铝，氧化铬，氧化锡，或者碳的液态凝胶进行超临界干燥，就可以制成气凝胶。气凝胶中 99.8% 是空隙，使得它看起来是半透明的。气凝胶是一种令人惊奇的绝缘体 - 如果你拥有一个气凝胶制成的挡板，你就可以很容易抵挡住喷火管对你的喷射。它既可防冷，又可挡热。可以在月球上构建一个暖罩。气凝胶的内部分形结构拥有不可思议的界面面积，边长 1 英尺的立方气凝胶的内部界面面积有一个足球场那么大。尽管密度很低，但是由于其绝缘的性能，被看做是一种未来军用盔甲的一部分。 2. 碳纳米管 碳纳米管是碳原子组成的长链，它们被在化学上称为最强的化学键sp2键连接在一起，甚至比组成钻石的sp3键都要强。碳纳米管拥有许多突出的物理性质，例如弹性电子传输（非常适合于电子学应用）和极高的拉伸强度，而只有这种拉伸强度的材料才有可能被用于建造太空电梯。碳纳米管的比强度是48,000kN/kg，是目前已知材料中最好的。而高碳钢只有154kN/kg。强度相差300倍。用它都完全有可能建造10万多米的高塔。 3. 超材料 超材料是指那种材料性质来自于结构而非成分的材料。超材料主要用于制造微波隐形衣，2维隐形衣，和那些具有奇特光学性质的材料。珍珠母的彩虹色主要是因为生物体的超材料结构所致。某些超材料具有负的折射率，因此可以利用这个特殊的光学性质制作“超级透镜” 用来观察那些尺寸小于显微镜光波波长的材料的特征。这种技术就是亚波长成像技术。相控阵光学技术，能在 2D 显示屏上完美地呈现全息图像，而超材料将会在此领域很有前途。采用超材料的全息图像，可以让你站在离显示屏 6 英尺的地方，完美地感受双筒望远镜能看出的“距离”甚至感觉不到全息图像的存在。 4.块体钻石 制造厚膜钻石的CVD设备已经开始规划，可以预测不远的将来制造块体钻石的设备将是一个发展的趋势。钻石是一种完美的建筑材料，它异常坚固，但是又轻；由常见的碳元素合成，几乎完全地导热，拥有几乎在所有材料中最高的熔点和沸点。通过掺杂微量的其他元素，可以制造出很实用的各种颜色的钻石。想象一个拥有成千上万活动部件的喷气式飞机，如果由精心调配的钻石合成，将会比现如今最好的F-22更加地强大。 5.块体富勒烯 钻石强度虽高，但是钻石纳米棒，或称非晶富勒烯，具有更大的强度。非晶富勒烯具有各向同性体模量为491GPa，而钻石只有442GPa。而且纳米结构的富勒烯具有漂亮的五颜六色的外表，虽然富勒烯具有比钻石更强的强度，但是制造成本非常昂贵。经过“钻石时代”之后，通过我们掌握技术的不断成熟，会逐渐过渡到“富勒烯时代”。 6.非晶金属/金属玻璃 非晶金属，或称金属玻璃，是由原子结构不规则的金属组成 , 它比钢铁的强度至少大 2 倍 , 由于金属晶体具有一定的屈服强度点 , 当应力大于屈服强度的时候 , 金属会出现塑性变形 , 但是金属玻璃由于具有非晶的结构 , 可以分散掉撞击的能量 , 从而提高材料的强度 . 非晶金属通过在金属结晶之前快速地冷却熔融金属而合成的 . 非晶金属可能是军方在本世纪中期采用钻石盔甲之前的备选材料 . 从绿色角度讲 , 非晶金属特有的电性质可以使电网的效率提高 40% 左右 , 因此可以降低数千吨化石燃料的燃烧。 7.超合金 超合金是一种金属的统称,这种金属可以在1100℃极高温下工作,它在发动机引擎领域中尤其是超热的涡轮中广泛应用.它们经常用于先进的吸氧反应设计中,如冲压喷气发动机和超音速冲压发动机.当我们在高空中超音速飞行时,正是超合金保证了我们的正常飞行. 8.金属泡沫 当把泡沫剂 , 粉末状的氢化钛 , 添加到熔融的金属铝中 , 之后冷却它 , 就可以得到金属泡沫 . 金属泡沫强度高 , 质量轻 , 具有 75-95% 的空隙 . 因为具有良好的强度重量比 , 金属泡沫可以用于建造宇宙聚集地 . 有些金属泡沫甚至于比水还轻 , 可以建造海上漂浮城市 . 9. 透明氧化铝 透明氧化铝比钢铁强 3 倍多而且透明 . 应用透明有氧化铝的地方很多 . 想像一下 , 如果摩天楼或者生态建筑完全用透明氧化铝建成 , 是多宏伟的一件事情 . 未来的轮廓可能是这样的 : 未来人们居住的房屋将会是一个个漂浮的黑色的不透明的私人房屋的点 , 而不是象现在的大片的住宅的庞然大物 . 如果用透明氧化铝建造的空间站在近地轨道游弋 , 当它飞过人们头顶的时候 , 将不会像一系列的黑色点状房屋那么令人害怕。 10. 电子衣物 如果你和我在2020年相遇并交谈,我可能已经穿上电子衣物.如果我们能把电脑穿在我们自己身上时,为什么还要携带那些随时都可以扔掉的电子配物?我们未来会开发出随心所欲播放自己喜欢的视频的衣物.如果我们能穿上睡衣,并在上面随时显示出夜空景象十,是多么令人陶醉的事情.而且还可以通过随便抬一下手就可以播一个电话,或者翻一下领,就可以激活一个电子设备.可以随想随说.电子衣物的前途是无限的。
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[转载]石墨烯——材料领域的“洗牌者”
wangxh 2014-4-14 23:00
2014-04-09 新材料在线 【导读】据不完全统计，当前世界上做石墨烯规模制备的公司有50多家，其中我国就有十几家，不少研究成果已居世界前沿。 英国曼彻斯特大学的研究人员安德烈·盖姆和科斯提亚·诺沃谢夫最早发现，当石墨层薄到只有一个碳原子厚度时，其韧度和电特性都很突出。这一发现在科学界引起不小的轰动，不仅因为它打破了二维晶体无法真实存在的理论预言，更重要的是，石墨烯众多特性可能会改变我们的生活。安德烈·盖姆和科斯提亚·诺沃谢夫也因为在石墨烯领域的突出贡献获得诺贝尔奖。 “土办法”制出新材料 科学家近日公开了一份赋予用户“超强视觉”的隐形眼镜制造计划，来自美国密歇根大学的研究团队说，这种隐形眼镜内嵌入石墨烯，感光功能极佳，能够侦测到可见光与不可见光，如红外线一般，具有夜视功能。这一消息使石墨烯再次罩上神奇光环。 第一片单层的石墨烯的诞生并无多少“技术含量”。安德烈·盖姆用透明胶带在石墨上粘一下，这样就会有石墨层被粘在胶带上。然后把胶带对折后，粘一下再拉开，这样，胶带两端都有石墨层，石墨层又变薄了。如此反复，胶带上的石墨层薄到只有一个碳原子的厚度时，石墨层也就变成了石墨烯。 科学家们在定义石墨烯的时候显得有些为难。中科院半导体研究所研究员谭平恒告诉记者，盖姆教授在2007年发表的石墨烯论文综述中，对到底具有多少层碳原子的二维晶体结构才能称为石墨烯进行了明确的界定：“单层、双层、多层（3层至10层）材料由于仍然保持二维晶体特性，可称为石墨烯。” 中国石墨烯产业技术创新战略联盟2013年就石墨烯材料的定义给出标准，认为石墨烯是该标准定义的单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯（3层至10层）的统称。谭平恒认为，如何鉴别广义石墨烯层数是目前石墨烯研究和产业化发展亟需解决的问题。 尽管“名”还不正，但各国已表现出足够热情。2013年1月，欧盟将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一，计划10年提供10亿欧元资助；英国在2012年底宣布将追加投资2150万英镑资助石墨烯商业化进程，并建立一个国家级研究机构；美国、韩国、日本则分别在石墨烯制造电脑芯片和晶体管领域、柔性触摸屏和柔性有机电致发光器件领域、透明导电膜和散热膜领域走在世界前列。 据不完全统计，当前世界上做石墨烯规模制备的公司有50多家，其中我国就有十几家，不少研究成果已居世界前沿。 挑战各种“不可能” 凭借其特殊的物理结构和特质，石墨烯可以在多个领域带来颠覆性的变革。 如果将其成功用于超级电容器或锂离子电池的电极材料，套用当下比较流行的话，“妈妈再也不用担心我的电池了”。据中国科学院山西煤炭化学研究所陈成猛博士介绍，储能材料有两个关键指标，一是导电性，石墨烯是目前世界上电阻率最小的材料，电子在石墨烯二维平面上自由迁移，就好比汽车开上高速公路一般畅通无阻；二是比表面积，这直接影响储能材料的比容量，也就是电池的续航能力。所有组成石墨烯的碳原子都在表面，对于储能都是有效的，一点都不浪费。“只用5分钟手机就可以完成充电，而且可以用3天甚至更长。”陈成猛介绍说，这一应用可能会为电动车动力电池开启新的窗口，在节能环保方面有望突破。 手机、电脑等电子产品用久了会发热，这是因为持续的工作产生的热量无法通过散热片及时与外界交换。随着高功率电子产品的更新换代，对散热的要求越来越高，而这恰恰是石墨烯的机会。 据陈成猛提供的资料，室温下石墨烯的理论导热系数高达5300瓦/米·开尔文，美国在实验室已测到单片石墨烯热导率超过4000瓦/米·开尔文，这超越了碳纳米管、金刚石和高定向石墨，并远远高于导热性能最好的金属铜达一个数量级。“但这些性能都是基于一个非常微观的纳米尺度，看不见、摸不着，真正应用于实际就比较困难。”陈成猛说，依据石墨烯高导热的性能，他们研究所已成功将石墨烯和碳纤维复合成新的薄膜，导热率能超过1100瓦/米·开尔文。 氧化石墨烯算是石墨烯的“近亲”，利用它制成的薄膜具有多种优异性能。2012年，中国科技大学工程科学学院近代力学系吴恒安教授与安德烈·盖姆教授课题组合作，利用氧化石墨烯制作出一种新型隔气透水薄膜材料。他们做了一项有趣的实验，用这种薄膜封好一瓶伏特加酒，结果随着水分蒸发，酒的味道越来越浓。吴恒安说：“水与石墨烯表面特殊的相互作用，加速了水分子通过纳米宽道的速度”。 2014 年，这个合作研究组进一步制作出具有超强离子筛选功能的氧化石墨烯薄膜。据吴恒安介绍，水环境中的氧化石墨烯薄膜在水的作用下，可以阻止水中半径大于0.45纳米的离子或分子通过。这些发现在海水淡化与净化、传感技术以及能源转换等领域具有广阔的应用前景。 碳族新秀太“贵族” 有着碳族众多优良基因的石墨烯，走向市场还要假以时日。陈成猛告诉记者，目前绝大多数石墨烯厂家还处于从实验室到中试，或中试向产业化的过渡阶段。 “事实上，石墨烯产业发展中，面临的核心问题是，下游应用没有打开，石墨烯无法产品化，生产工艺也就无法定型和固化。”陈成猛说。当前石墨烯“有价无市”，价格过高。根据不同的品味，石墨烯价格在每克1000元到8000元价格不等，高昂的价格抑制了市场需求，现有需求仅限于研究机构、科研院所。 而制备技术不成熟也阻碍了石墨烯的大规模应用。陈成猛介绍，制备石墨烯目前比较成熟的方式有物理法和化学法，其中物理法的典型代表是用胶带粘贴的方式从石墨晶体上获得，这种方法能拿到结构非常完美的石墨烯晶体，比较适用于开发电子器件或物理研究，但无法量产。 量产主要依赖化学法，一种被学界称为“自下而上”法，也就是从小分子或碳原子通过化学气相沉积、外延生长或有机合成等途径组装成石墨烯片。这种方法规模相对容易做大一些，所获石墨烯的晶体结构相对完整，更适合去做触摸屏或太阳能电池的透明导电薄膜。另一种方式就是“自上而下”法，有时也叫化学剥离法，就是把三维的石墨晶体层层拆解开来，剥成单层或少数几层的石墨烯产品。 “各厂家的工艺路线和所用插层剂是有差别的。有的用盐插层然后液相剥离，这种方法制备的石墨烯含氧量低，导电性能好，但剥离程度相对低一点，比表面积不太大，更适于做导电剂；有的先氧化插层然后剥离，这种方法剥离程度高，比表面积大，但做出的石墨烯缺陷比较多，含氧量大，表面活性强，更适合去做催化、储能等应用。”陈成猛说。面向石墨烯材料的先进工艺开发、装备制造和过程控制仍然是个大课题。 从目前的技术发展来看，最有可能实现工业化使用石墨烯的下游行业是复合材料领域和显示技术领域。将石墨烯添加到塑料、橡胶、涂料等基体中，“调”出来的产品在性能上会更强。而对于气相沉积法制成的石墨烯，陈成猛认为其应用领域主要集中在触摸屏和太阳能电池等领域。 （来源：经济日报和中国电池网）
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[转载]三菱伸铜开发出高性能铜合金
jianxu 2013-9-2 20:07
Mitsubishi Shindoh develophigh-performance copper alloys 近日，三菱伸铜有限公司开发出一款具有高强度和耐变色性能，又比纯铜具有更优良杀菌性能的高性能铜合金“CleanBrass”。 针对该铜合金的杀菌性能以及在医院环境下的耐变色性能，科研人员分别在日本北里大学医学部和北里大学医院进行了两年的临床试验。对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓菌和其他的耐性菌，该材料的优良性能已得到验证。 被医疗机构称为院内感染症，可以直接通过人与人，或者以医疗器械和医疗工具为媒介进行传播。这种感染症的发生次数已经达到了每年数百万例。而铜和铜合金因具有对院内感染病原菌的潜在杀菌特性，已经获得了EPA（美国环境保护部）的承认，在医疗相关领域预防院内感染以及在构建卫生环境方面的运用也被世界所期待。 据了解，“CleanBrass”具有同等尺寸铁的两倍的强度，实现了轻薄化、轻量化。供货形状主要以条型、板型、管型为主，也可以提供类似于门把手之类的锻造品。 三菱伸铜有限公司作为业界的领军企业，以医疗、社会福利设施为基础，向感染预防及卫生环境等社会领域大范围提供“CleanBrass”产品，立志于为构建安心安全的社会环境作出贡献。 （李木子编译） 《中国科学报》 (2013-08-28 第7版 制造) 相关链接 http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2013/8/277181.shtm?id=277181
个人分类: 业内科普|4352 次阅读|0 个评论
[转载]液态金属：神奇材料焕发新生机
热度 4 jianxu 2013-8-15 21:19
■本报记者 原诗萌 虽然苹果公司已不如从前光芒四射，但它的创新举动却仍然牵动着业界神经。近日据国外媒体报道，苹果正在研制的可穿戴设备iWatch，可能会使用一种由锆、钛、铜、镍等组成的液态金属材料（又称非晶态合金或金属玻璃），该材料的强度是钛的两倍。 事实上，在2010年时，苹果就与Liquidmetal（液态金属）技术公司签署了协议，但由于量产存在技术难度，一直没有大量使用这种材料。而苹果最新获得的一项“大块非晶合金板材成型工艺”专利则显示，苹果已经解决了量产的难题。这也意味着，液态金属这一新材料的应用将焕发新的生机。 神奇的材料 提到液态金属，很多人都会联想到电影《终结者2》中的机器人T1000。它可以在固态和液态之间随意转换，当它受伤或中弹之后，会像液体那样自动恢复，同时，虽然它并未携带武器，却可以将身体局部瞬间变形为尖锐的利器。 现实中的液态金属显然不会有如此“夸张”的功能。在常温条件下，液态金属的形态是实实在在的固态，而且硬度、强度很高，只有在加热到一定温度之后（远低于其熔融温度），它才会成为可以随意进行塑性变形的类液态。 之所以叫液态金属，是因为这种材料的原子排列状态与液体类似，都是无序的。从科学角度，应该称之为非晶态合金。而由于玻璃属于原子排列状态无序的非晶态固体，所以这种材料也被称作金属玻璃。 由于其特殊的结构，液态金属有着其他金属所不具备的诸多特性。7月31日，在中科院物理所极端条件物理重点实验室研究员汪卫华的办公室内，记者近距离接触了这一“神奇”的材料。 汪卫华拿着一个液态金属制成的优盘外壳告诉记者，由于液态金属材料的强度非常高，这个优盘外壳甚至可以经得住汽车的碾压。 接着，他又拿出一个表面十分光滑的液态金属样品说，液态金属的另一个重要特性是一次成型。其他金属制备出来之后，表面都比较粗糙，需要经过打磨等表面处理工艺才能变得光滑，而液态金属制备出来之后就是这个形态，同时还具备耐磨、防划和抗腐蚀等优点。 记者发现，汪卫华所展示的液态金属样品有深红、浅蓝等不同颜色。汪卫华解释说，这是因为科学家可以通过改变液态金属表面的一些结构，来改变它的颜色。“由于不是用漆刷上去的，所以磨不掉，颜色也更加自然。” 从“薄带”到“块体” 虽然苹果即将在iWatch上使用液态金属是最近的事情，但液态金属的研发和应用早在上世纪60年代就已经开始了。 从其发展历程来看，主要可以分为两代。采访中，汪卫华向记者展示了一卷亮闪闪的如锡箔纸般薄的带子。“这就是液态金属材料的第一代产品，可以称之为‘薄带’。”这种软磁材料目前已经有比较广泛的应用，变压器的铁芯、IC卡的卡芯都可以找到它的影子。 据汪卫华介绍，这种材料的制备难度较高，需要每秒钟冷却100万度，才能将金属变为非晶态。具体的制备方法是，将一根铜棍高速旋转，然后将制备液态金属的材料喷上去。“必须喷得很薄才行，这样温度才能降得比较快。” 据了解，目前能制备这种高品质薄带式液态金属材料的企业并不是很多，主要为日本的日立金属以及国内的安泰科技。因此，这一材料目前是金属领域少有的高利润产品。 进入上世纪90年代后，科学家找到了一些新的金属成分，可以制备新型的大块液态金属，也被称为“块体非晶合金”。其制备方法是根据“配方”，将不同比例的金属成分熔化成液体，然后再进行冷却，从而制备出块状的液态金属。 汪卫华向记者展示的优盘外壳等样品以及苹果iWatch将采用的材料，都属于液态金属的第二代产品。和“薄带”的液态金属不同的是，“块体”的液态金属可以塑造成不同的形状，所以也有着不同的应用领域。 不过，从目前发展情况来看，第二代液态金属的应用仍处于起步阶段。汪卫华告诉记者，早在上世纪90年代，液态金属科技公司就曾想和三星公司合作生产手机外壳，但最终因为工艺和成本问题而未能实现大规模应用。 新契机 因此，最近传出的苹果在液态金属大规模制备方面取得突破，并将在iWatch上应用的消息，对于第二代液态金属的应用而言无疑是重大利好。 赛迪顾问原材料产业研究中心主任冀志宏在接受《中国科学报》记者采访时表示，iWatch是一款正在研发的新产品，可能对材料的硬度要求比较高，这种需求与液态金属材料的特性有了很好的结合点，虽然成本可能会高一些，但对于苹果而言也是值得的。 汪卫华也表示，液态金属现在还属于比较贵的材料，可谓金属材料中的新贵，而且有很多特性，苹果产品的特点则是时尚和高科技，因此应用液态金属也比较符合苹果的理念。 不过让人深思的是，液态金属的研究在国内的起步并不晚，目前也有三十几家研究机构从事该材料的研发，但却始终未能将该材料转化成应用。 此前也有手机公司向汪卫华了解液态金属的相关情况，但后来也不了了之。“如果国外企业开始做了，国内企业会去跟风，但如果没有先例的话，国内的企业一般不会去贸然尝试。”汪卫华说。 对于这一现状，冀志宏认为，这说明我们国家在工程化、产业化方面的投入仍然不足。他向记者透露，目前工信部原材料司正在进行调研，希望出台相关政策，在一些关键的材料领域，由国家拿出一部分资金去鼓励企业应用这种材料。“把材料真正用起来，后面的产业化环节才能真正做起来。”冀志宏说。 此外，冀志宏还指出，应该加强在材料领域的装备制造能力。“我们很多生产线都是引进的，所以只能使用对方配套的产品和原材料。如果生产线的国产化程度更高一些，我们一些关键原材料的应用也就有了更大的空间。” 《中国科学报》 (2013-08-07 第5版 技术经济周刊) 相关链接 http://paper.sciencenet.cn/htmlnews/2013/8/280890.shtm?id=280890 微型金属玻璃燃料电池面世 向金属玻璃的脆性说 “No” 纪念金属玻璃发现 50 周年 科学网 2011 年金属玻璃研究要闻 金属玻璃的宏观塑性与其原子尺度结构之间的关系
个人分类: 业内科普|5285 次阅读|6 个评论
激光：操控纳米粒子的工具，有望用其创建新材料
zhpd55 2013-4-30 09:57
激光：操控纳米粒子的工具，有望用其创建新材料 诸平 根据 CEN 网站 2013 年 4 月 29 日 报道，科学家采用采用激光束使一个简单的光学系统能够聚集二维结构的纳米粒子，可导致形成应用于传感器和光子器件的新材料。而且提供了一段视频资料，视频显示直径 520 nm 的聚苯乙烯粒子组装到一个正方形的硅光子晶体上的小洞里（视频下方的黑色标度代表长度为 5 μ m ）。 自 20 世纪 70 年代以来 , 物理学家们用激光光束捕获和研究物体 , 从细胞小到单个原子。最近 , 研究人员已经开发出束激光系统（ multilaser systems ） , 可以同时操控许多粒子。但是这些系统都是又大又复杂 , 所以其应用受到限制。 然而，现在科学家已经开发出一个简单的系统 , 使用一个单一的激光束在同一时间直接操控数以百计的粒子，使其组装在二维结构之中。相关研究结果已经在《纳米快报》杂志发表（ Nano Lett. , DOI: 10.1021/nl400918x ）。这种紧凑的光学捕获可能最终帮助研究人员制造用于传感器、光学设备以及化学过滤器的新型材料。在光学捕获中 , 聚光束对于微粒施加一种作用力 , 使其朝着聚光束最强的位置移动。当前的系统可以同时操控许多粒子，但是它是通过使用配置许多透镜头的空间占用设置（ space-hogging setups ）形成复合光场。 美国南加州大学（ University of Southern California ）的电子工程师米切尔·波维内丽（ Michelle Povinelli ）欲开发一种形成这类复合光场的简单系统。她构想了一个足够小 , 适合一个芯片的简单系统。这样 , 研究人员可以很容易将捕获集成到像光子电路或化学传感器这样的设备之中 , 使他们更便于应用。米切尔·波维内丽的光学捕获使用一种称为光子晶体，有花纹图案的硅板。她和她的合作者对其蚀刻了许多很整齐的小孔，直径为 300 nm ，小孔之间间隔的 860 nm 。他们将制作好的硅板沉浸在一种悬浮着直径为 520 nm 的聚苯乙烯颗粒的环境下，用激光从其下面进行照射。就可以看到悬浮在硅晶板上方的颗粒，然后开始移动而进入小孔 , 形成了一个边长为 13 μ m 的正方形晶格（见图 1 ）。图 1 中灰色具有小孔的是硅板，红色的为聚焦激光光束，而蓝色的为纳米粒子，受到激光束的作用，纳米粒子进入小孔形成规整的二维形状。 图1 激光作用图示 硅板上的小孔与激光束相互作用在硅板的上方产生一种强光场，光场与悬浮的纳米微粒作用，导致微粒进入小孔。用当前的设备 , 粒子的组装时间约需要花费一个小时 , 因为他们必须漂移到距离硅板表面非常近的位置。米切尔·波维内丽说，纳米粒子一旦移动到小孔上方，会受到小孔的吸引而入住其中，但是首先粒子必须通过漫步而移动至适当的位置。米切尔·波维内丽打算通过在硅板上方聚集更多的纳米微粒来加快其装配过程，另外激光捕获也应该适用于其他类型的材料 , 如半导体和金属等。 美国伊利诺伊大学香槟分校（ University of Illinois, Urbana-Champaign ）的材料科学家 , 保罗·布劳恩（ Paul V. Braun ）说 , 与其他激光捕获相比 , 南加州大学的设备简单，而且易于与其他设备整合。但现有系统可以不同的配置容纳粒子 , 而光子晶体需要其按照孔的模式来定位。所以这些设备很容易制作，但是不如目前的激光捕获那么灵活。米切尔·波维内丽说她现在正在进行规划，当改变激光波长时，如何设计光子晶体 , 可以在不同的配置之间来掌控纳米粒子。更多信息请浏览： Light-Assisted, Templated Self-Assembly Using a Photonic-Crystal Slab (2013-4-30 7:23:54)
个人分类: 新科技|7082 次阅读|0 个评论
新材料：利用潮湿（水蒸气）发电
热度 2 zhpd55 2013-1-16 10:08
新材料：利用潮湿（水蒸气）发电
据《 化学与工程新闻 》 （ CEN ）周刊 2013 年 1 月 14 日 出版的 2013 年第 2 期介绍，研究人员已经开发出在未来可以持续为小型电子设备充电的复合材料 , 它是通过潮湿（水蒸气）触发动作而产生电能的新型高分子材料。其实 2013 年 1 月 10 日 ，这条信息已经在 CEN 网站公布。就科学研究而言，利用热、光、风和其他自然刺激，甚至是步行运动等产生电力一直是科学家的一个主要目标。现在 , 美国麻省理工学院（ MIT ）的科学家们已经研发出了一种可以利用环境中始终存在的物质 —— 水蒸气来产生电能的新材料。这项研究成果已经在《科学》杂志网站公布 ( Science, DOI: 10.1126/science.1230262 )。 由 MIT 的 Robert S. Langer 率领的研究团队开发出这种新材料。——马明明（ Mingming Ma 音译）博士后作为研究团队中的一员，他提到这种聚合物材料只需要少量水蒸气就可以发电，就是你皮肤表面的水分也足以使其发电。你可以把它放在你的手上它也照样工作。 MIT 的研究人员最初并没有想着手开发一种能量采集物质 , 他们的目标是朝着一种坚强而且具有柔性的可以用于有机电极的聚合物。但是，当研究人员将其用于检查对于水的响应时 , 他们改变了自己的研究方向。这真是有心栽花花不红，无意插柳柳成林。这种高分子材料是一种复合材料，由刚性聚吡咯底质和柔软的多元醇硼酸酯凝胶组成。当材料吸收水分时 , 水分子破坏了聚吡咯和多元醇组分之间的氢键，导致其发生膨胀。当将其安置在一个水蒸气渐变的环境之中，就像放置在一个潮湿表面上一样，那么该材料吸收水分发生膨胀的特性就会派上用场 : 一个 30- μ m 厚的复合板迅速卷起来 , 然后翻转并不断地重复这样运动，仿佛是在执行一个体操常规运动一样。当复合板卷曲翻转时 , 它通过暴露在环境空气中的侧面来排出水分子，而同时通过其与潮湿表面的接触面再吸收水分，就像运动员在垫子上反复作仰卧起坐一样，躺下时利用背部从垫子中吸收水分，起来时将通过背部向外挤出水分，吸收水分获得卷曲的电能，挤出水分后再无力平躺于潮湿表面继续吸收水分，为再次卷曲养精蓄锐，周而复始，永无休止。这种新型复合材料是由聚吡咯 ( 蓝色部分 ) 和多元醇硼酸酯 ( 红色部分 ) 组合而成（见图示），当其吸收水蒸气时它就会卷曲，卷曲之后从潮湿的表面在驱逐出水蒸气。 一块 6 × 3cm 的这种材料，吸收水分后平均可以产生大约 5.6 nW 电能。这个数量级的功率密度还不足手机电池产生的功率密度。韩国首尔国立大学（ Seoul National University ）的工程师 Hyoki Kim 和 Sunghoon Kwon 就《科学》杂志发表的这项研究成果发表了不同的意见，他们认为这微不足道的功率输出可能会使这些材料的有用性受到限制，为了提高输出功率，也可以采用多个设备重叠使用或许更好。马明明博士表示赞同，并补充说他和麻省理工学院的研究小组现在也正在发展效率更高的压电材料 , 利用机械能使其发电，研究人员已经对这种新材料提交了专利申请。更多信息请浏览： http://www.sciencemag.org/content/339/6116/186.figures-only http://cen.acs.org/articles/91/i2/Moisture-Triggered-Motions-New-Material.html
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[转载]微型金属玻璃燃料电池面世
jianxu 2012-12-10 19:39
近日，美国耶鲁大学的工程师们开发出一种新式微型燃料电池。这种持久耐用、低成本、环保的微型电池，可以为诸如平板电脑、智能手机、远程传感器等便携式电子设备供电。 耶鲁大学研究团队称，组成这种体积为 3cm 3 微型燃料电池的主要成分——块状金属玻璃，是一种基于锆和铂的化合物。这种燃料电池所产生的能量，目前正随着研究的深入而增加。 燃料电池作为普通电池的替代品，是一种电化学装置。它结合氢气与氧气产生能量，释放出的副产物只有水和热量，相对更为环保。但是，通常用于制造微型燃料电池的材料不仅易碎、成本高，而且制造电池所使用方法的效率也很低下。 耶鲁大学研发的这种新式微型燃料电池主要由块体金属玻璃（非晶态合金）组成。这是一种非常柔软的金属，比通常用于微型燃料电池的金属合金更加耐用。非晶态合金可以在较为有效和价格低廉的制造工艺中被精细地塑造成型——类似于塑料成型的过程。 安德烈· D ·泰勒是耶鲁大学工程与应用科学学院化学与环境工程专业的助理教授，也是该项目主要研究者。他表示：“这些非晶态合金是一种惊人的材料，很容易形成大型或小型的纳米结构，也能在范围广泛的电化学应用中保留合适的性能。” 目前，硅和不锈钢是普通微型燃料电池中通常使用的材料。但硅是一种脆性的不佳电导体，不锈钢则容易被腐蚀。这意味着两者都需要特殊的涂层，从而导致生产成本的增加。此外，如果制造纳米尺度的金属部件，不仅复杂而且费时。 研究人员表示，使用这种块体金属玻璃即非晶态合金就可以解决这些问题。 据了解，非晶态合金内部由随机排列的原子所组成，而不是由结构有序的金属晶体所构成的普通金属合金。原子的随机排列会形成一种类似钢铁那样坚硬但又富有弹性的物质。它具有可塑性和良好的导电性，其成品优于硅和不锈钢制造的微型燃料电池。 该项目的另一位主要研究者、耶鲁大学机械工程材料科学院教授扬·施洛尔斯说：“我们曾在耶鲁大学发明了热塑性塑料的加工方法，所以可以像加工塑料一样加工这种块体金属，从而大大降低成本 。”（郭湘） 《中国科学报》 (2012-12-06 第 8 版 能源 ) 相关链接 http://phys.org/news/2012-11-micro-fuel-cells-glass-power.html http://phys.org/news/2011-03-stronger-steel-metals-moldable-plastic.html http://www.techfragments.com/1814/metallic-glass-micro-fuel-cell/ http://www.schroerslab.com/
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没有意义就不必强求
liwei999 2012-9-9 18:34
其实没有意义也就不必强求。俗话说得好：没屁硬挤，有害身体。 作者: mirror (*) 日期: 09/09/2012 00:30:54 新材料：NU-109NU-110表面积最大 的报道应该说是“新闻”了。所谓不是新闻，是说宏观的2D的 面积 的概念是否可以适用于微观的原子尺度？如果这个事态都不考虑的话， Quote 两种MOFs新材料- NU-109和NU-110显示出最高的表面积，达到7000 m 2 /g，即1kg这种材料的表面积可以覆盖7km 2 就是个“空想”了。 Quote NU-109和NU-110属于一个类金属有机骨架(MOFs)的奈米晶体结构材料, 有望应用于燃气车辆的天然气存储，也可以应用于催化剂以及其他材料化学的载体。 的说法不能说错。但是镜某认为这个“有望”基本上是“无望”。氢气储存金属吆喝了N十年了，至今也没有见过实用的系统。如何认识这个很 冷酷的现实 呢？这是个需要人们思考的事情。天文观测、了解宇宙，人们基本上就是个纯粹的 好奇心 。这个 纯洁的状态 其实很要紧。能与漂亮的女孩儿待在一起就幸福了。这就是个 纯洁的状态 。本来挺美好的一件事儿，非要想入非非地讲什么“硬用”，这就不美好了。理解氢气在各类物质中的状态是个“天文观测”的学问。非要与 氢气储存 拉在一起，就有些“拉郎配”了。当然，用这个说法分一调羹研究费也未尝不可。但是不能这样去忽悠年轻人，因为他们还不懂事儿。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。
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新材料：NU-109&NU-110表面积最大
热度 1 zhpd55 2012-9-9 11:37
新材料：NU-109&NU-110表面积最大
据物理学家网站（ Phys.org ） 2012 年 9 月 7 日 转载美国西北大学的报道，美国西北大学的研究人员通过创建两种新合成材料，已经打破了一项世界纪录。这 2 种分布被称之 NU-109 和 NU-110, 他们具有迄今报告的最大的表面积。 NU-109 和 NU-110 属于一个类金属有机骨架 (MOFs) 的奈米晶体结构材料 , 有望应用于燃气车辆的天然气存储，也可以应用于催化剂以及其他材料化学的载体。这些材料的应用前景就在于其巨大的内部表面积。如果将一颗盐粒大小的 NU-110 晶体内部表面积完全展开，其表面积可以覆盖一个桌面。换句话说 ,1g NU-110 晶体的内部表面积将覆盖一个半足球场。一篇描述这一发现的论文：“具有超高表面积的金属 - 有机骨架材料 是天空的限制吗 ? （ Metal-organic Framework Materials with Ultrahigh Surface Areas: Is the Sky the Limit ? ）” 2012 年 8 月 20 日 已经在《美国化学会志》（ Journal of the American Chemical Society ）发表。由温伯格文理学院（ Weinberg College of Arts and Sciences ）的化学研究副教授 Omar Farha 带领的研究团队，已经合成、表征和模拟计算了迄今报道的任何多孔材料的实验 Brunauer- Emmett-Tel ler 表面积，两种 MOFs 新材料 - NU-109 和 NU-110 显示出最高的表面积，达到 7000 m 2 /g ，即 1kg 这种材料的表面积可以覆盖 7 km 2 。 Brunauer-Emmett-Teller 或 BET 是一种测量材料表面积的分析技术。 极高表面积如果是由溶剂分子进入微孔所致简直难以想象，它的形成是通过使用二氧化碳活化技术来实现的。与加热截然相反 , 采用加热可以除去溶剂，但是也会伤害 MOF 材料 , 基于二氧化碳技术轻轻地除去溶剂和原封不动的留下微孔。这种开发可以快速导致进一步的进展。 MOFs 是由有机链接基团通过金属原子聚合在一起，导致形成一种笼状结构的分子。研究者相信他们在这种材料设计过程中，通过使用体积更小的连接单元，也许能够使其材料的表面积再增加一倍以上。
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碳纳米管在手性药物分离中的应用
hxgwzu 2011-6-15 13:02
碳纳米管在手性药物分离中的应用
碳纳米管（CNTs）作为一种具有独特结构与性质的新材料，在许多领域中都有重要的应用前景。在手性药物的研发中，人们都十分希冀能得到单一手性（纯手性）的活性药物分子。然而，要将纯手性的药物成功开发并推向市场，却是一项十分艰难的工作。从根本上讲，是因为手性合成、手性分离的困难，以及由此带来的高成本。 最近的一项研究，向人们展示了手性选择性试剂修饰的碳纳米管（chiral selector modified CNTs，CSM-CNTs），在药物对映体分离中的成功应用。 这项研究工作是由中南大学的Jingang Yu及其合作者完成的，研究结果于今年5月25日在线发表在《 中国化学 》（ Chinese J. Chem. ）杂志上。他们提出了一种用羟丙基-β-环糊精（HP-β-CD）实现多壁碳纳米管（MWCNTs）功能化的新方法，并将这种功能化修饰的MWCNTs作为薄层色谱固定相的添加剂，去分离一种兽药，“瘦肉精”——克仑特罗（clenbuterol）的对映体混合物，得到了令人满意的结果，手性分离因子 。 （Taken from http://www.chemistryviews.org/ ） (clenbuterol) Reference : J. Yu, D. Huang, K. Huang, Y. Hong, Preparation of Hydroxypropyl-β-cyclodextrin Cross-linked Multi-walled Carbon Nanotubes and Their Application in Enantioseparation of Clenbuterol ， Chinese J. Chem. 2011 , 29(5) , 893—897. DOI: 10.1002/cjoc.201190185
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BMGs究竟是什么？
热度 2 zhpd55 2011-3-11 10:27
BMGs究竟是什么？
《科技日报》 2011 年 3 月 3 日发表了王小龙撰写的《美开发出可吹塑成型的合金材料》而且“强度是普通钢材的 2 倍，加工成本像塑料一样便宜”。这是美国耶鲁大学机械工程与材料科学系简·施洛尔斯（ Jan Schroersa ， E-mail: jan.schroers@yale.edu ）领导的一个研究小组，制成了一种块体非晶合金 (BMGs) 材料，其性能能够像制作玻璃或塑料制品一样吹膜成型，且不会牺牲其原有的强度和耐久性。相关论文已在线发表在国际材料学著名期刊《今日材料》（ Materials Today ） 2011 年第 14 卷，第 1-2 合期上（ Jan Schroers, Thomas M. Hodges, Golden Kumar, Hari Raman, Anthony J. Barnes, Quoc Pham, and Theodore A. Waniuk. Thermoplastic blow molding of metals. Materials Today ， 2011, 14(1-2): 14-19. 见附件： 2011 Material today article.pdf ）。“ 科学网 ” 等多家媒体均纷纷转载。 几十年来，科学家们一直试图找到或制造出这样一种材料，既能像塑料一样具有良好的可塑性和较低的加工成本，又能像钢一样具有很好的强度和耐久性。这并非不切实际的幻想，据相关数据库检索统计， BMGs 其实就是 bulk metallic glasses （块体金属玻璃）。 关于 metallic glasses （金属玻璃）一词出现的历史，可以追溯到 20 世纪 50 年代末，早在 1959 年 6 月开始的二元金属 (Cu/Ag) 合金材料的研制过程中，发现 Cu 、 Ag 、 Au 与 Si 、 Ge 会形成很好的固溶体，在 Ag-Ge 合金液态迅速淬火后发现其中 Ge 的浓度可以达到约 40% ， Ge 在 Ag 中的溶解度可以从 9.6% 提高到 13.5% ；同时也制备了 Si 与金属的一些合金，其中就有 Au-Si （ Au75Si25 ）合金，大约含 Au75% 和含 Si 25% 左右，这类液态合金迅速淬火会形成非晶态，形成非常薄的金属玻璃薄片，当时是 1959 年 9 月，虽然这种意外发现的初衷并非金属玻璃的制作，但是的确得到了 metallic glasses （金属玻璃）。对其研究背景， DUWEZ P. 在 20 世纪 80 年代初的论文中有专门叙述 。 进入 20 世纪 60 年代， DUWEZ P. 等人合作，在《 Nature 》发表论文，报道了对于 Au-Si 合金的非晶态结构研究结果 ， Duwez 的工作使金属合金工作出现一个新的研究方向，使液态合金溶液急速冷却固化过程，会形成非晶态合金体。 Fe-Ni-P-B 就是首次商业化应用于变压器铁芯的金属玻璃带，主要是利用了其软磁性，可以减少铁芯损失。但是急速冷却合金的最大弊端就是形成的金属玻璃体厚度往往在几个微米的数量级，使其应用受到限制。 20 世纪 70 年代，块体金属玻璃研究的范围更广 ，如 Pd0.775Cu0.06Si0.165;1982 年 Turnbull 等人 成功制得著名的 Pd–Ni–P BMG ，极 速降温可以得到厘米数量级的块体金属玻璃锭； 20 世纪 80 年代日本东北大学 （ Tohoku University ） 的 Inoue 等人 , 研究了稀土元素与 Al以及 Fe 系元素的形成三元合金玻璃体，如 La–Al–Ni 和 La–Al–Cu 合金系列，制得了有几个毫米的玻璃棒和玻璃带。基于这项研究，随后的四元合金、五元合金非晶态研究相继制得， 可以得到铸锭的厚度可以达到几个厘米，如 La–Al–Cu–Ni 以及 La–Al–Cu–Ni–Co 就是 BMGs 的典型代表。 进入 20 世纪 90 年代， BMGs 研究不断拓展，形成了以 Zr 、 Cu 以及 Mg 为基础的多组分 BMGs 体系。 1992 年第一个商业化开发成功的 BMG Vitalloy 1 ，其元素组成为 Zr_(41)Ti_(14)Cu_(12.5)Ni_(10)Be_(22.5) ，这种 BMG 材料在临界冷却温度为 1 K/s 的条件下，可以铸造出直径为 5-10 mm 的构件。近来关于在 Fe 基 BMG 中添加 Y, 最典型的就是 (Fe_( 44.3) Cr_ 5 Co_ 5 Mo_( 12.8) Mn_( 11.2) C_( 15.8) B_( 5.9) )_( 98.5) Y_( 1.5) ，这种材料在室温无磁性，具有高强度，抗腐蚀，在 3000 MPa 范围内有一定的抗压强度。 Fe 基 BMGs 材料与同样厚度的钢材相比较，应用于船舶、潜水艇比钢 材更坚固，而且可以回避水下磁性传感器的探测。 近期的研究重点是降低成本，简化工艺，积极推进商业化进程。 20 世纪 90 年代以来的 BMGs 研究的变化见图 1. 图 1. 1990 年以来 BMGs 研究的变化 耶鲁大学材料学家介绍他们制得的材料由包括 Zr 、 Ni 、 Ti 和 Cu 在内的多种金属构成。其材料成本与高端钢材大致相同，但加工成本却和塑料一样便宜。吹塑过程在低温低压下进行，此时这种非晶合金会逐渐软化，并能像融化的塑料一样流动，但又不会像普通的金属一样出现结晶现象，由此为后续的吹塑工作带来了前所未有的便捷。为了达到并保持理想的精度和温度，吹塑过程能在真空或液体中进行。目前金属材料加工中面临的关键问题就是如何避免不必要的摩擦，而对于这种合金材料来说则完全不存在这个问题，借助吹塑工艺就可以制造出任意复杂形状的物体，最小可到纳米级。到目前为止，该团队已经用该材料制造出了无缝金属瓶、表壳等外形较为简单的物品和用于微机电系统（ MEMS ）的微型谐振器以及生物医学植入物等结构较为复杂的设备。这些材料的加工过程不到一分钟，但强度可以达到普通钢材的两倍。此外，通过吹塑法来加工块体非晶合金，该团队还将传统金属加工的三大步骤（成型、接缝、精加工）合为一步，从而免去此前繁琐、费时、耗能的加工程序，在时间上新工艺最短只需一分钟。“这可能成为金属加工的一种全新模式，”施洛尔斯说，“凭借其独特的性能，它将有望成为一种极具潜力的新型材料，就如同当年的合成塑料一样，在相关工业领域引发一场革命。” 近40余年来BMGs材料的研究变化可以见图1.1.2. 参考文献： DUWEZ P. Bulk metallic glasses -historical background. Topics in Applied Physics , 1981, 46: 19-23, DOI: 10.1007/3540104402_2. KLEMENT W., WILLENS R. H., DUWEZ POL. Non-crystalline Structure in Solidified Gold – Silicon Alloys. Nature, 1960, 187: 869-870. doi:10.1038/187869b0. ? Pampillo C.A., CHEN H. S. Comprehensive plastic deformation of a bulk metallic glass. Materials Science and Engineering, 1974, 13: 181-188. ? Bagleya B.G. and Vogela E.M. The crystallization kinetics of glassy Pd0.775Cu0.06Si0.165. Journal of Non-Crystalline Solids, 1975, 18(1): 29-32. doi:10.1016/0022-3093(75)90005-8. RAMAKRISHNA RAO B. Bulk metallic glasses: Materials of future. DRDO Science Spectrum, March 2009, pp. 212-218.
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[转载]机器人传感新材料QTC——产生触觉的“电子”皮肤(转载）
hjydhu 2011-2-15 15:27
机器人传感新材料QTC——产生触觉的“电子”皮肤 上海大学宋文娟 摘编 2010-05-12 关键字：机器人, 传感, QTC “电子”皮肤 位于英格兰约克郡里奇蒙德的Peratech有限公司，作为新材料触觉技术解决方案的领导者，2010年2月23日宣布他们在麻省理工学院媒体实验室授权下，开发完成了一种新型的“电子”皮肤，可以使得机器人不仅能够检测到它们所触摸的东西，还能够感知硬度。 该项传感技术的关键是Peratech公司的专利产品—Quantum Tunnelling Composites（量子通道合成）材料，简称“QTC”。这种新型材料，能对微小的压力和触感进行测量并通过电阻值的变化反馈给电路，这就如同通过调光开关控制灯泡的亮度一样。在这样一个简单的电路中如图1，机器人便可以获知感触。QTC材料易被加工成各种形状，能像衣服一样附着在机器人的表面，如同人类皮肤的感觉器官。与以往类似的材料相比，QTC材料不但能感知物体的硬度还能监测到物体的硬度等级。此外，借助Peratech公司的专利XY扫描技术，使用QTC技术的机器人还能获得不同区域（如前臂、肩部和躯干）的综合知觉信息。 图 1 图2 （压力N，电阻Ω） QTC是一种金属活性聚合材料，由金属或非金属碎料在橡胶粘合剂中压制而成。这种材料可将不同程度的压力感应“翻译”成 小不一的电流反应，通过其中大量的传感器能让机器人产生软硬、薄厚等“触觉”。由于QTC材料自身所具备的独特性能，可被制作成各种形状和大小的压敏开关。它们通过丝网印刷后，其厚度薄至75微米。QTC运行功耗极低，其接口设计成可变电阻。如图2所示，在无压力的条件下，QTC转变为几乎完美的绝缘体，电路中不产生电流和功耗。基于QTC材料的可变电阻性，阻值随着压力增大成比例下降，产生精密的人机界面感应。由于QTC电路中无移动部件，便可直接与物体接触而无需任何空气层。这使得整个系统可被一体化集成到超薄电子设备中，十分可靠，同时还具备极长的运行寿命。 随着技术的发展，机器人在人们日常生活中的应用将日益增 ，因此如何使机器人理解触觉并在一个有限的空间内与人类和其他物品互动将变得十分重要。这项研究成果有望很快应用到麻省理工学院的机器人项目之上。Peratech公司的QTC技术早期在美国宇航局的Robonaut机器人项目上获得了应用，其先进的传感技术和机械臂在世界均属领先。如今，麻省理工学院作为第一个使得机器人获得“电子”皮肤的研究机构，其下一步的目标是让机器人具有与人类 为接近的触觉并增强其与人类的互动能力。 参考文献： MIT commissions Peratech to develop next generation tactile robotic skin http://www.ecnmag.com/News/2010/02/MIT-commissions-tactile-robotic-skin/ QTC Material http://www.peratech.com/qtctechnology.php QTC专利组合： PERATECH LTD OF A COMPANY OF G Polymer composition US6291568 B1 PERATECH LTD OF A COMPANY OF G Polymer composition US6495069B1 PERATECH LTD (GB) Conductive structures US6646540B1 Minebea Co., Ltd. (Nagano-ken, JP) Electromagnetic actuator and composite electromagnetic actuator apparatus US7145423 B2 Peratech Ltd. (Durham, GB) Analytical device US7186356 B2
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[转载]“十五”863计划新材料技术领域重点成果汇编
tanfthust 2011-2-8 09:47
为减少页面载入时间，我把文档换为TXT的了，请使用 CTRL+F 查找你所需要的信息。 如需留存，请下载附件。 “十五”863计划新材料技术领域重点成果汇编.doc “十五”863计划新材料技术领域重 点 成 果 汇 编 863计划新材料技术领域办公室 2006年7月 目 录 一、光电子材料与器件技术主题 序号 课题成果 页码 1 30 Gb/s高速率并行光发射模块研制 1 2 硅基高速光波导开关及其集成技术 2 3 40Gb/s超高速光纤传输系统可调谐色散补偿器 3 4 SiGe/Si单片集成高速OEIC光接收芯片的研究 4 5 GaN半导体光电材料的规模化关键生产技术的检测设备 5 6 硅基镓氮固态光源关键技术研究 6 7 2.5Gb/s混合集成光发射机与接收机芯片及模块关键技术 7 8 用于GaN的生产型MOCVD设备和虚拟仿真系统 8 9 ZnO短波长激光器若干关键技术研究 9 10 氮化镓基激光器 10 11 自主创新WDM集成解复用光探测器和关键工艺研究 11 12 高性能InP基、GaAs基谐振腔增强型长波长光探测器 12 13 新型深紫外非线性光学晶体材料和紫外、深紫外全固态激光器 13 14 15-30 Gb/s高速并行光接收模块 14 15 高性能半导体光放大器(SOA)规模化生产技术 15 16 红外量子级联激光器材料和器件研究 16 17 化学计量比铌酸锂晶体生长技术和批量生长技术 17 18 近场高密度光存储材料及器件 18 19 氮化镓基发光二极管外延片和器件制备的产业化关键技术 19 20 808nm连续100W光纤输出大功率激光二极管列阵模块 20 21 12Gb/s硅CMOS单片集成并行传输光接收机芯片研制 21 22 新一代GaInNAs/GaAs长波长材料与面发射激光器 22 23 新型MO源研制及其工艺研究 23 24 ZnO激光二极管研制和紫外激射的研究 24 25 新型非线性光学高分子材料及器件应用研究 25 26 新型深紫外倍频晶体CLBO及实用化技术研究 26 27 高质量大尺寸自支撑GaN衬底技术 27 28 InP基中远红外量子级联激光器的关键技术研究与开发 28 29 大尺寸半导体SiC单晶衬底材料 29 30 有机半导体薄膜晶体管材料与器件技术 30 31 基于氮化镓基发光二极管的白光光源研究 31 32 氮化镓基激光器 32 33 新型结构全光波长转换器的关键技术及产品化研究 33 34 GaN紫外探测器 34 35 宽带波长可调谐半导体激光器的研究与开发 35 36 Yb系列激光晶体技术：掺镱YAG晶体及其应用技术研究 36 37 单色及双色大面阵量子阱红外探测器 37 38 10-40Gb/s光收发关键器件芯片技术研究 38 39 10Gb/s DFB+EA 集成光源芯片及模块目标产品 39 40 光通信用10Gb/s激光器模块及关键技术 40 41 化学计量比LiNbO3、LiTaO3光学超晶格和全固态激光器 41 42 光纤光栅传感技术及产业化研究 42 43 1310/1550nm大功率超辐射发光二极管目标产品与规模化生产技术 43 44 超宽带(S+C+L)光纤放大器 44 45 新型通信光纤（S+C+L） 45 46 25GHz光梳状分波器研制 46 47 无源光网络（EPON）的突发式光收发模块 47 48 平面光波导器件的自动化耦合封装关键技术 48 49 半导体照明产业化在线测试关键技术与设备研究 49 50 10千兆以太网用小型化、热插拔光收发器件及模块 50 51 石油物探和振动监测光纤传感器研制与产业化 51 52 色散补偿光纤及模块的研究 52 53 光纤光栅传感器网络关键技术研究和工程化应用 53 54 光纤预制棒产业化新技术 54 55 MO源产业化现代测试技术及合成、纯化的高效生产技术 55 56 40通道阵列波导光栅（AWG）复用/解复用器芯片及模块目标产品 56 57 14XXnm泵浦激光器与喇曼光纤放大器关键技术 57 58 10Gb/s光电收发模块 58 二、高性能结构材料技术主题 序号 课题成果 页码 1 耐热镁合金及其在汽车上应用研究 59 2 500MPa碳素钢先进工业化制造技术开发 60 3 抗热冲击、耐侵蚀特种陶瓷蒸发舟的研制与开发 61 4 特种工程塑料制备及应用新技术 62 5 新一代高性能复合高分子材料—轻质高性能聚酰胺66改性树脂 63 6 车用树脂基复合材料大型结构件制造关键技术 64 7 高性能树脂基碳纤维拉挤复合材料的制备及工业应用成套技术 65 8 高性能低成本复合材料在现代土木工程中应用的关键技术与材料研究开发 66 9 高可靠性陶瓷部件批量化成型关键技术及装备的研究 67 10 钢铁材料连铸-热轧过程组织性能预报及监测系统 68 11 高耐蚀耐磨非晶纳米晶复合涂层材料及制备技术 69 12 钢结构超薄膨胀型防腐防火双功能涂料 70 13 大尺寸先进陶瓷部件制备及应用技术 71 14 高性能阻尼材料的基础研究及应用开发 72 15 稀土顺丁橡胶的产业化关键技术 73 16 聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术 74 17 先进层状复合材料及其制备技术 75 18 西部高海拔、高寒地区抗盐渍侵蚀建筑材料与技术研究 76 19 低环境负荷型水泥及胶凝材料关键制备技术 77 20 水泥窑用环境友好碱性耐火材料 78 21 新型高氮Cr-Mn-N双相不锈钢无缝管短流程制备技术 79 22 低成本高性能超细组织微合金结构钢系列 80 23 高性能低成本冷镦钢的研究 81 24 高效超临界火电机组关键用材研制 82 25 高强度高抗震高耐火耐候超大规格方矩形管及连接件研究 83 26 先进冷加工金属板材性能及表面质量在线监测与监控技术 84 27 电热爆炸超高速喷涂法制备超细晶、纳米晶涂层 85 28 高性能低成本聚氯乙烯化学建材专用料制备和晶须复合材料 86 29 生产高强度纤维素纤维的无污染、低成本新技术和工艺 87 30 特种弹性体复合材料及油田深采用封隔器胶筒的制备技术 88 31 红外热波无损检测技术在复合材料研究中的应用 89 32 电子材料精铝制备新工艺及成套设备研制 90 33 轨道交通减振用高性能复合弹性结构材料的应用 91 34 高速铁路用车轮材料及关键技术研究 92 35 现代轨道交通用长寿命高性能弹簧钢的研究开发 93 36 氧化锆增韧高档骨质瓷的研究与开发 94 37 热塑性弹性体SEBS成套技术开发 95 38 特种聚酯薄膜工程化研究 96 39 高性能粉末冶金材料温压精密成形技术 97 40 7xxx系高强高韧铝合金预拉伸厚板关键制造技术 98 41 高性能阻尼材料的基础研究及应用开发 99 42 聚酯/无机纳米粒子高性能复合材料 43 高品质氮化硅超细粉末的低成本规模化制备技术 44 高品质氮化硅和碳氮化钛超细粉体的低成本制备技术 45 二硅化钼基复合材料的开发及其在发热体中的应用 46 反应挤出法制备高性能动态全交联热塑性硫化胶的生产与应用技术 47 洁净煤先进电厂高温气体净化用陶瓷过滤器 48 特种工程塑料制备及应用新技术-聚芳硫醚自润滑复合材料 49 特种工程塑料制备及应用新技术-功能性聚酰亚胺薄膜专用树脂 50 自增韧氮化硅及其陶瓷轧辊制备技术 51 氮化物基复合陶瓷特种热电偶保护管低成本制备技术 三、特种功能材料技术主题 序号 课题成果 页码 1 蓄水渗膜材料 100 2 低成本双复合锰酸锂研究和中试 101 3 高性能稀土永磁材料．制备和表面处理关键技术 102 4 新型结构可控性烯烃聚合催化剂的研制 103 5 新一代高性能低成本多层陶瓷片式电容器（MLCC）材料与工艺 104 6 新型微波介质陶瓷材料与元件的研制 105 7 新型介入性治疗支架材料的研制 106 8 面向应用过程的陶瓷膜材料设计与制备技术研究 107 9 层柱无机功能材料的超分子插层组装研究及工程技术开发 108 10 新型结构介孔及其复合材料的制备与催化应用 109 11 用于清洁生产的烃类选择氧化催化新材料 110 12 多元复合稀土-钨电极材料产业化关键技术研究 111 13 器件微型化功能材料各向异性导电胶膜ACF 112 14 新一代无线通信用SAW器件及材料研究 113 15 高性能PLZST弛豫反铁电单晶的研制 114 16 新型压电单晶PMNT的制备及其在医用超声成像上的应用 115 17 新型骨修复和重建生物材料研究 116 18 与硬组织生物力学相容的新型钛合金及其生物涂层技术开发 117 19 药物涂层支架在冠心病应用的研制和开发 118 20 高性能复合无机抗菌材料 119 21 高性能反渗透复合膜关键功能材料研究 120 22 "煤基生态环境修复剂"的研究与开发及其应用 121 23 基于回收PET塑料的"高聚物塑性体"的工业制备及应用 122 24 高温酸化压裂添加剂的开发与应用 123 25 巨磁电阻材料及其在高灵敏度磁传感器中的应用技术开发 124 26 新型相敏、胁敏高有序磁性合金材料的研究与设计 125 27 抗热震及耐腐蚀整体陶瓷精密测温材料 126 28 磷酸铁锂等新型正极材料产业化研究 127 29 高性能稀土永磁材料、制备工艺及产业化关键技术 128 30 新一代高性能片式元件与关键技术 129 31 大面积功能薄膜的浮法在线制备技术及新型功能镀膜玻璃开发 130 32 片式压电变压器、传感器及相关材料产业化关键技术 131 33 高抑烟无机阻燃剂等超分子插层结构功能材料的工程技术开发 132 34 二氧化碳共聚物的工业化合成和在医用材料上的应用 133 35 低成本电池极板材料产业化关键技术研究 134 36 新型长寿命稀土发光材料及制备技术 135 37 高性能片式压电陶瓷变压器的研究与开发 136 38 天然染料制备及其在生态纺织品开发与羊毛清洁生产中的应用技术 137 39 数码彩色相纸开发及产业化 138 40 导电聚苯胺的应用研究 139 41 用于高分子材料的新型高效多功能稀土助剂开发 140 42 高弹力复合皮革材料的研究开发 141 43 渗透汽化膜材料及其应用 142 44 二氧化碳共聚物在医用材料上的规模化应用研究 143 四、纳米材料技术专项 序号 课题成果 页码 1 高性能聚芳双硫醚/石墨纳米复合材料的制备及应用 144 2 ZnO单晶膜上GaN基纳米光电子材料生长及LED器件研发 145 3 纳米金刚石复合涂层的应用与产业化 146 4 尺寸、形貌和结构可控的球形二氧化硅、及其纳米复合二氧化钛、银球颗粒的研究与开发 147 5 高性能纳米敏感材料及微型生物传感器的集成化 148 6 超高密度信息存储材料与技术 149 7 纳米化聚丙烯酸系高性能水性木器涂料 150 8 高容量、大功率锂离子电池用纳米负极材料的研制与开发 151 9 纳米薄膜在微系统中的润滑与防护研究 152 10 固态纳晶染料敏化太阳能电池 153 11 扫描探针显微集成系统的研制 154 12 高折射率光学材料表面的纳米复合高强减反射膜研究 155 13 基于纳米晶生物探针的免疫层析检测技术 乙肝、艾滋病病毒检测用纳米晶免疫试纸 156 14 水分散环境友好型纳米结构漆 157 15 高效高稳定性纳米光催化材料及其应用 158 16 膨润土纳米复合吸附材料及其在废水处理中的应用 159 17 高聚物基纳米特种功能纤维及制品 160 18 安全监测用纳米力敏、磁敏材料及其应用研究 161 19 超细晶硬质合金工具的远离平衡态沉积纳米耐磨涂层 20 超宽纳米和金薄膜材料及连续化制造技术 21 材料的表面纳米化工程 22 纳米强韧化陶瓷复合材料、超塑性材料制备及其应用 五、高清晰度平板显示技术专项 序号 课题成果 页码 1 34英寸全彩色荫罩式等离子体显示器 162 2 25英寸全彩色高分辨率荫罩式PDP的研制 163 3 超大尺寸无拼缝感拼装式超薄型等离子体显示器（PDP） 164 4 25英寸彩色FED场致发射显示器 165 5 有机发光显示器技术的研制 166 6 全彩色高分子发光显示屏技术研究 167 7 高精密蒸镀用MASK板的研制 168 8 OLED用ITO/Cr玻璃 169 9 多晶硅TFT有机发光有源驱动技术的研究 170 10 OLED-量产型封装系统及其技术研究 171 六、超大规模集成电路配套材料专项 序号 课题成果 页码 1 大直径SOI材料国产化装备及相关工艺研究 172 2 12英寸硅片包装容器的研制 173 3 直径Ф6英寸半绝缘砷化镓单晶晶片制备技术研究 174 4 适用于BGA和CSP的关键封装材料—无铅焊球 175 5 大直径SiGe/Si外延材料研究及产业化开发 176 6 ULSI电路封装用聚酰亚胺制备技术研究 177 7 微电子封装用聚酰亚胺专用树脂的批量化生产技术 178 8 ULSI用超净高纯试剂的研究 180 9 直径6英寸半绝缘砷化镓单晶生长技术研究 181 10 ULSI电路封装用环氧封装料制备技术研究 182 11 ULSI超纯试剂制备工艺研究 183 12 12英寸硅材料晶圆包装盒 184 13 大直径SOI材料研究及其产业化开发 186 14 先进封装COF配套材料与产业化技术开发 187 15 引线框架用铜带的研制和开发 188 七、超导材料与技术专项 序号 课题成果 页码 1 铋系高温超导线材的实用化及其大规模生产技术的开发 189 2 三相交流高温超导电缆的研制及并网运行试验 190 3 高温超导限流器的研制及并网运行试验 191 4 高温超导量子干涉仪及其应用技术 192 5 移动通信用超导滤波器系统的研制和应用示范 193 6 3英寸YBCO高温超导双面薄膜制备研究 194 7 二硼化镁超导线材及磁体制备技术 195 8 铌钛超导线材短流程制备技术 196 9 X波段高温超导高性能接收机前端系统研究 197 10 高温超导磁储能系统 198 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA312080 所属主题/专项 光电子材料及器件主题 课题名称 30 Gb/s高速率并行光发射模块研制 课题负责人 陈弘达 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 陈弘达 联系电话 010－82304405 传真 010- 82305033 电子邮件 hdchen@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 30 Gb/s的高速率并行光发射模块主要应用于短距离（300米内）的高速数据传输，并以其高速率、低成本的特点成为最具性价比方案。模块的光源采用波长为850nm的1×12垂直腔面发射激光器阵列，单信道传输速率在2.5Gb/s以上，总数据传输速率可达30 Gb/s。在本成果的研究过程中，主要解决了如下的技术难点：VCSEL集成列阵与深亚微米CMOS高速专用集成电路的兼容性和多芯片组装集成技术；VCSEL列阵与微光学组件光耦合技术；深亚微米CMOS高速激光器列阵专用集成电路设计与制备；30 Gb/s高速率12信道并行光发射模块高频封装结构设计与测试。本成果在器件集成方面有很强的综合性，要求各单元部件的高度兼容性，在功能组合、集成技术等方面具有很强的创新性，并具有目标产品开发和关键技术突破。现已在此基础上申请国家发明专利4项，正积极筹备技术转让及小批量生产。 项目承担单位： 中国科学院半导体研究所 东南大学射频与光电集成电路研究所 西安同维科技发展有限责任公司 西安光电子技术产业发展中心 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312060 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 硅基高速光波导开关及其集成技术 课题负责人 陈少武 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 陈少武 联系电话 010－82304027 传真 010- 82305033 电子邮件 swchen@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 光开关是全光联网的关键器件。SOI光开关具有开关响应速度快、可靠性高、制备工艺和CMOS标准工艺完全兼容等优势，因此具有极大的发展潜力和应用价值。 在Matlab平台上开发了一套具有自主知识产权的光波导器件CAD设计工具BPM_SEMI，在计算效率、Pade高阶近似、稳定性、差分格式、边界条件等方面性能比现有光波导设计商业CAD软件先进。 设计制备了光波导三维模斑变换器并首次集成到大规模SOI波导光开关阵列中，大大提高了光波导同光纤的耦合效率。制作了微型反射镜并集成到光开关阵列中代替传统的S型弯曲波导，有效地降低了信道串音，使芯片尺寸减小35倍。采用强限制多模干涉（MMI） 耦合器，降低了光开关的损耗和串音。在光开关波导之间引入了深刻蚀的隔离槽，降低开关功耗，提高了开关转换速度，降低了相临波导间耦合引起的信道串音。 在国际上首次研制成功了光开关集成规模为4×4、8×8和16×16 的SOI光波导开关阵列。光开关阵列的光纤-光纤插入损耗为1014dB，消光比为2532dB，信道串音为-18-32dB，单元功耗为180mW，开关响应时间小于5μs。与国际上同类型光开关相比，我们研制的光开关处于领先水平 发表65篇论文，其中SCI收录27篇，EI收录29篇，ISTP收录8篇，申请国家发明专利6项。培养博士10名。 SOI光开关阵列的研制成功对我国半导体光电子集成技术特别是硅基光子集成技术的发展，起到了良好的示范作用和积极的推动作用。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA31G180 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 40Gb/s超高速光纤传输系统可调谐色散补偿器 课题负责人 陈向飞 依托单位 清华大学 联系人 陈向飞 联系电话 010－62789363 传真 010- 62788161 电子邮件 chenxf@tsinghua.edu.cn 重大成果简介： 本课题研究突破40Gbs速率高速光纤通信系统色散关键技术，开发40Gbs可调谐色散目标产品。本课题采用的技术是基于本课题组在2000年率先提出的等效啁啾概念，使用的技术是我们2004年自主发明的重构－等效啁啾技术（REC技术）【戴一堂，陈向飞等，“一种实现具有任意目标响应的光纤光栅”，中国发明专利， 申请号200410007530.5】。REC技术是自光纤光栅1979年发明以来在高级光纤光栅器件上性价比极高的设计/制作技术，也是最强大的技术之一。利用REC技术我们成功地研制出40Gbs可调谐色散光纤光栅，结合开发的光栅镀膜技术，我们研制出国内第一个拥有自主知识产权的40Gbs电控可调谐色散补偿器，并在清华大学和北京大学/中兴的40Gbs实验系统上进行了光纤传输测试，获得的功率代价分别为0.7dB和0.2dB，完全符合要求。 除了按期实现本项目的既定目标，凭借本项目继续发展的REC技术和REC修正技术，我们基于普通实验平台突破了国外精密技术的壁垒，研制出511码片光CDMA编解码器，平了由日本OKI公司/日本通信研究所/大阪大学创造的光CDMA编解码片数最高世界记录！到目前为止，即使国际上最好的光电子技术研究中心之一－英国南安普顿大学光电子中心的最高水平也才255码片！这说明我们真的做到了使用国产“发动机”研制出强劲的“法拉利跑车”。 凭借REC技术不仅能够制作出高性能光CDMA码片，同时成本比国外低的多，有机会大大推动光CDMA系统的商用化进程以及为国防关键光纤网络提供物理层的核心保密技术 。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312010 所属主题/专项 光电子材料和器件 课题名称 SiGe/Si单片集成高速OEIC光接收芯片的研究 课题负责人 成步文 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 成步文 联系电话 010－82304762 传真 010- 82305052 电子邮件 cbw@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 研究了SiGe/Si高速OEIC光接收芯片中的关键器件SiGe/Si HBT和光电探测器，并研制出光接收机模块。主要的研究成果包括： （1）在SiGe/Si HBT材料生长研究中，采用变温与限制生长相结合的方法，实现了异质结界面与PN结界面的精确控制；研究了B对SiGe/Si材料的应变补偿作用，得到了B的收缩因子为B=6.2310-24cm3/atom，相对于Ge的应变补偿率为7.3；提出了一项实现Si材料原位N型高掺杂的专利技术，将最高载流子浓度提高4倍; （2）在SiGe/Si HBT的研制中，提出了横向过腐蚀自对准外基区离子注入新工艺；研制出了高速SiGe/Si HBT，截止频率20GHz，室温电流增益352.6; （3）提出了测量SiGe材料应变状态的带隙法，与用其他方法测得的结果相吻合。该方法更有测试方便、精度高等优点； （4）研制出一种新颖的薄膜型高速Si共振腔光电探测器，响应速度为1.87GHz，在-4V偏压下，850nm处响应度为0.41A/W，半高宽7.4nm，暗电流3.19nA，暗电流密度0.126pA/m2。 （5）研制出光接收机模块，工作波长850nm，在5V时，实现了150Mb/s的光接收。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA311050 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 GaN半导体光电材料的规模化关键生产技术的检测设备 课题负责人 董占民 依托单位 清华大学 联系人 董占民 联系电话 010－62794643 传真 010- 62781604 电子邮件 dongzm@mail.tsinghua.edu.cn 重大成果简介： GaN半导体光电材料的规模化关键生产技术的检测设备是LED外延片生产的必备设备，作为生产、销售的主要依据，因为其无损检测的速度快，成本低，结果直观，可以在外延片出炉后马上检测，成为下一炉工艺参数调整的依据。检测的结果也是销售数据。 该成果的光致发光采用400nm半导体激光器，比国外采用的气体激光器，具有成本低、易操作、光强稳定、寿命长、能耗低等特点；光致发光可以给出积分光强、峰值波长、光谱半宽、主波长等参数，电致发光的检测方法是国际首创，其检测结果在提供光参数同时也提供电参数，并且可以测量单只LED，直接与外延片进行比较。利用白光反射谱测量外延片膜厚，也获得了满意效果。所有参数以mapping形式显示，同时显示各个参数的统计结果，并且根据生产单位要求，增加了去孤立点、去边、局部扫描、单点测量等独有功能。 该成果研发的设备已经成功应用于国营南昌746厂、方大福科信息材料有限公司、南昌大学材料所、深圳奥伦德公司、江西联创光电、杭州士兰明芯等六条生产线。 该设备是国内唯一，价格是进口设备的五分之一左右。为企业降低了生产成本。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2005AA311010 所属主题/专项 光电子主题 课题名称 硅基镓氮固态光源关键技术研究 课题负责人 方文卿 依托单位 南昌大学教育部发光材料与器件工程研究中心 联系人 方文卿 联系电话 0791-8325572 传真 0791-8304441 电子邮件 fwq@ncu.edu.cn 重大成果简介 由南昌大学教育部发光材料与器件工程研究中心承担的863计划课题“硅基镓氮固态光源关键技术研究”于2005年11月22日在武汉通过了验收。该课题在第一代半导体材料硅衬底上研制成功第三代半导体材料氮化镓基蓝色发光二极管，处于国际领先地位，并在全球率先实现了小批量生产。 发光二极管(LED)是电子信息技术领域主要基础元器件之一。由于其体积小、功耗低、寿命长、全彩色、响应速度快、可靠性高等特点，用途广泛、市场巨大。它的应用范围从各种工业设备、仪器仪表、通讯、交通、金融、家用电器、室内外装饰等作信息的指示、显示和传递，发展到景观照明、特种照明，并正在向通用照明方向迈进,这是人类文明进步的标志之一。 目前市场上出售的氮化镓发光二极管都是以蓝宝石或碳化硅作为衬底，其基本专利分别为日美发达国家所垄断。以第一代半导体材料硅作为衬底生长氮化镓发光材料是业界的梦想，但因为存在诸多难以克服的困难，全球许多研发机构无功而返。南昌大学教育部发光材料与器件工程研究中心通过近二年的不懈努力，在科技部、教育部、信息产业部和江西省政府的大力支持下，成功地解决了国际上存在的硅衬底氮化镓发光材料龟裂、发光二极管亮度低、工作电压高、可靠性差等问题，研制的硅衬底氮化镓发光二极管材料的质量和器件性能均处于国际同类材料与器件中的领先水平，生产的硅衬底蓝光LED 6-9毫瓦，达到了市场上蓝宝石或碳化硅衬底GaN蓝光LED中等水平，其中电学性能和可靠性可以和世界顶尖级蓝宝石或碳化硅衬底GaN发光器件媲美。目前产能达到了40万只/天，在制造成本、可靠性等方面具有明显优势。此产品的研制成功，改变了日美等发达国家垄断LED核心技术的局面，走出了一条有我国特色的LED发展之路。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA312010 所属主题/专项 光电子材料和器件 课题名称 2.5Gb/s混合集成光发射机与接收机芯片及模块关键技术 课题负责人 冯军 依托单位 东南大学 联系人 025-3793303-8104 联系电话 010－82304405 传真 025-3792882 电子邮件 fengjun_seu@seu.edu.cn 重大成果简介： 本项目研究内容涉及到光电子器件的研制，高速集成电路芯片的研制以及光发射机、光接收机混合集成所涉及的光路、电路、芯片间耦合，结构封装等多方面，多领域技术的研究。项目的完成，意味着在这些领域，我们的研究水平又上了一个新台阶。最终完成的发射机样机指标达到甚至超过任务书要求，输出光眼图可以和MAXIM产品说明书所给眼图媲美。接收机样机虽在个别指标略有欠缺，但毕竟跨出了第一步，实现了两个不完全定型且具有完全自主知识产权芯片光电一体的混合集成。发射机和接收机的高度集成，结构小巧以及采用硅CMOS工艺进行集成电路芯片设计的高性价比是其主要优势。 本项目研究的是2.5Gb/s速率系统，但设计的激光器带宽已达到10GHz，可以运用至更高速率级别10Gb/s速率的系统中；采用0.18μm CMOS工艺设计完成了10Gb/s套片的大部分单功能芯片（只少前置），为10Gb/s系统芯片的高性价比研制奠定了基础。完成了高速PIN探测器芯片的制造，已能小批量生产用于2.5Gb/s速率的接收机中；采用特征频率fT只有13GHz的0.35μm CMOS工艺完成了2.5Gb/s速率套片的设计，包括各单功能芯片，组合功能芯片以及接收、发射的单片集成，适用于系统中各种不同情况的应用。其中有些单功能芯片已得到封装测试结果，进入产业化阶段。 另外，五块集成电路版图申请版图布图保护，并获批准；一块芯片申请电路设计发明专利，已经受理。培养研究生毕业16人在读9人；发表论文21篇；六块单功能芯片经评估，价值230万已转让。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA311240 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 用于GaN的生产型MOCVD设备和虚拟仿真系统 课题负责人 符松、刘亚红 依托单位 清华大学 联系人 符松 联系电话 010－62772915 传真 010- 62772915 电子邮件 fs-dem@tsinghua.edu.cn 重大成果简介： GaN是第三代半导体材料，用其制备的激光器和发光二极管可广泛用于高密度信息存储、全彩显示和半导体照明。MOCVD设备则是GaN基光电子器件最关键的制造设备，但其技术及市场被欧美日少数发达国家垄断和封锁，成为制约我国半导体光源产业发展的主要瓶颈。 本项目形成了国内首套完全自行源代码级开发的，基于计算流体力学的MOCVD反应室中流动/传热/反应的虚拟仿真系统，为MOCVD设备的研制及工艺设计提供了良好的工具。本项目开发出具有自主知识产权的生产型MOCVD设备设计、制造技术，成功研制出我国的首台生产型MOCVD设备，实现了中等亮度GaN基LED外延材料的试生产，其功能、性能和大多数技术指标均达到了国际同类设备的先进水平，部分指标优于国外设备，特别是在几项关键技术上，打破了国外公司的层层专利封锁，形成了自己的专利技术，形成了具有自主知识产权的技术体系。 本项目的成功使得我国成为继欧、美、日之后的又一个具备自主研发生产型MOCVD设备能力的国家，填补了国内这一领域的空白，极大的增强了我国光电子专用设备参与国际竞争的能力。 项目的成功标志着我国在蓝光LED外延设备的制造技术上已取得实质性突破，使得打破国际垄断，清除半导体照明工程中重大设备瓶颈初显曙光。为我国LED产业发展和国家半导体照明工程的实施提奠定了良好的基础。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA311060 所属主题/专项 光电子材料和器件 课题名称 ZnO短波长激光器若干关键技术研究 课题负责人 顾书林 依托单位 南京大学 联系人 顾书林 联系电话 025－3593554 传真 025－3593554 电子邮件 slgu@jlonline.com 重大成果简介： 本项成果发展了研制ZnO晶体、薄膜及发光器件的技术与方法, 形成了一整套具有自主知识产权的技术，包括自行研制的ZnO单晶衬底、自行研制的ZnO金属有机化学气相淀积（MOCVD）系统、ZnO材料的MOCVD同质外延技术、ZnO p型掺杂原位控制技术与激活技术等。提出了提高水热法生长ZnO晶体生长效率和质量的方法与技术，通过将两块晶片按照-C面相对拼装在一起或直接在晶片的-C面涂覆上一层金属涂层，大大提高了晶体的生长速度，生长出晶体杂质量优良的1.2英寸的ZnO单晶。研制出MOCVD生长技术与方法及相关设备，成功地解决了MOCVD ZnO材料生长中存在的预反应与材料均匀性之间的矛盾。发展了低温缓冲层技术，掌握了在蓝宝石和硅衬底上ZnO的异质外延技术，实现了较高质量的ZnO异质外延。实现材料了的n型原位掺杂控制，并较好的实现了对P型掺杂的控制。研究了ZnO基短波长光电子器件的关键工艺，重点是刻蚀、腐蚀控制与欧姆接触等工艺。在ZnO单晶衬底上成功的制备出室温下发光的ZnO同质pn结。该项成果申请国家发明专利5项，发表论文22篇，其中包括Appl. Phys. Lett., J. Appl. Phys.等SCI论文14篇，被EI收录论文12篇，IEEE论文1篇，1篇中国电子学会2002年度受奖论文。被SCI收录引文30篇，其中被国际国内同行在Appl. Phys. Lett等刊物上引用22篇38次。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA313110 所属主题/专项 光电子材料与器件 课题名称 氮化镓基激光器 课题负责人 胡晓东 依托单位 北京大学 联系人 胡晓东 联系电话 010－62759726 传真 010- 62751615 电子邮件 huxd@pku.edu.cn 重大成果简介： GaN基激光器（LD）是迄今波长最短的半导体激光器，是下一代高密度光存储所急需的核心器件。由于其材料固有的特性和缺乏晶格匹配的衬底材料，GaN基激光器的成功研制只局限于国外少数机构。北京大学解决和突破了GaN基激光器研制中的一系列关键性科学和技术难题，2004年7月在中国大陆首次实现了光泵浦下波长为410nm的GaN基多量子阱LD受激发射；2004年底又在中国大陆首次实现了激射波长最短（~ 401 nm）的电注入半导体激光器，成为国际上第8个研制成功GaN基LD的大学，为实现我国GaN基激光器零的突破作出了重要贡献，从材料生长到器件制备都具有自主创新的路线和方法，获得多项发明专利。主要成果包括： 1、掌握了高质量氮化物材料系的MOCVD外延生长技术和掺杂、电学特性控制技术； 2、超晶格波导设计和大应变、大晶格失配下的外延生长； 3、基于氮化物极化电场考虑的高效率InGaN/GaN量子阱设计； 4、发展了激光剥离技术，首次成功地获得了自支撑超薄（5-7微米）GaN基激光器外延芯片，为研制新型GaN基激光器创造了条件； 5、研发了多种腔镜面微加工技术，攻克了GaN基腔镜面研制的难题，研制出自然解理、GaN/空气一维光子晶体等多种高质量腔镜面； 6、培养出了一支从外延生长、理论计算设计、器件物理、工艺和测试的研究队伍，为进一步研制实用化的GaN 基激光器奠定了基础。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA312020 所属主题/专项 新材料技术领域 课题名称 自主创新WDM集成解复用光探测器和关键工艺研究 课题负责人 黄辉 依托单位 北京邮电大学 联系人 黄辉 联系电话 010－62284004 电子邮件 010-62283728 传真 huihuang@bupt.edu.cn 重大成果简介： 在本项目实施过程中，取得了以下的成果： 1. 发明了一种新型腐蚀液，并且利用可控自推移动态掩膜湿法刻蚀技术在InP基的外延层上制作成功了倾角可控的各种楔形结构。制备成功的InP基楔形结构的倾角范围为0.5°~ 49.0°，表面粗糙度小于1.65nm。 2. 发明了一种可用于GaAs/InP基材料之间低温、高质量晶片键合的简便且无毒性的新型表面化学处理工艺。在低达360℃的温度下实现了GaAs/InP基材料之间的高质量晶片键合，拉断实验的断裂面非键合界面。并且基于这种低温键合技术，将外延生长在InP衬底上的In0.53Ga0.47As/InP多量子阱（MQW）键合并转移到GaAs衬底上。X射线衍射(XRD)和光荧光谱（PL）分析表明量子阱的结构和性能未受键合过程的影响。电流电压特性的测试表明键合界面具有较好的导电特性。 3. 在以上理论、结构和工艺探索的基础上，实现InP基长波长“一镜斜置三镜腔”器件中，同时获得了高速（在台面面积为40μm×36μm的情况下，3dB高频响应带宽达到12GHz）、高量子效率（66.1%～78.4%）和超窄光谱响应线宽（0.6nm）等特性，并实现了大范围波长调谐（10nm）。这种器件还具有低成本和易于耦合封装的特点。 4. 共发表论文12篇；申请、获得发明专利6项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA31g050 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 高性能InP基、GaAs基谐振腔增强型长波长光探测器 课题负责人 黄永清 依托单位 北京邮电大学 联系人 黄永清 联系电话 010－62284004 电子邮件 010-62283728 传真 yqhuang@bupt.edu.cn 重大成果简介： 谐振腔增强型（RCE）光探测器具有高速、高量子效率和波长选择等性能，是高速光通信系统和全光网络中的关键器件。本课题取得了如下成果： 1、发明了InP－空气隙DBR的独特制备工艺方法，成功解决了InP基RCE光探测器中的DBR关键问题，首次实现了InP－空气隙DBR结构的RCE光探测器。 2、在国际上首次提出并尝试成功了基于特殊图案透明欧姆接触微结构的高速响应RCE 光探测器方案，从而使得在器件入光面积不变的情况下，导电部分的总面积显著减小，在不影响器件的量子效率的前提下达到了减小电容、提高响应速率的目的，从物理机制上巧妙地解决了垂直腔型半导体光电子器件光电特性兼容的问题，并将这一微结构成功应用于高速RCE 光探测器的研制，器件的响应速率得到了显著提高。 3、研制成功了基于上述透明欧姆接触微结构和InP-空气隙DBR结构、响应波长为1550nm的高灵敏度、高速InP基长波长RCE光探测器，量子效率大于60％，响应带宽大于18GHz，在反向偏压3.0V时器件的暗电流为2nA。 4、完成了10Gb/s的同轴封装的光探测器的封装测试。封装光探测器的响应带宽大于15GHz。 在课题实施过程中，申请了国家发明专利11项，其中获得授权6项，发表论文25篇。 综上所述，课题创新性突出，主要工作处于国际领先水平。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA311040、2004AA31g130 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 新型深紫外非线性光学晶体材料和紫外、深紫外全固态激光器 课题负责人 李 如 康 依托单位 中科院理化技术研究所 联系人 李 如 康 联系电话 010－62629720 传真 010- 82621890 电子邮件 rkli@cl.cryo.ac.cn 重大成果简介： 深紫外相干光源指波长短于200nm的相干光。除电子同步辐射光源外，目前只有两种途径能产生这类光源的有效功率输出。一种是准分子激光器，例如ArF准分子激光器能产生193.5nm的相干光源，而F2准分子激光器能产生157.6nm的相干光源。另外一种，就是使用深紫外非线性光学晶体，通过高次谐波的方法产生深紫外相干光。准分子激光虽然具有输出功率大的特点（10瓦量级），但此光源具有线宽大、光束质量差、操作不便、波长不可调等缺点，使其应用受到很大限制。而全固态深紫外相干光源却具有操作方便、线宽窄、波长可调、易获得单模输出等优点，因此在深紫外光谱区，这种光源在光谱、能谱仪，激光医疗，光刻技术等方面将有广泛应用。 我们在863项目的长期支持下取得了以下突破： 1．通过KBBF相关系研究和生长方法的改进，采用特殊设计的铂金坩埚，成功地生长出20×10×1.8mm3全透明的KBBF单晶 2．利用我们在国际上首次提出的并获得中、美两国专利的KBBF棱镜耦合技术，制作成功光接触KBBF－CaF2棱镜耦合器件。 3．使用这一KBBF棱镜耦合器件和直接倍频方法，，成功地实现了深紫外谐波光输出的3个国际首创： 1).首次实现200nm～193.5nm飞秒激光有效功率输出。200nm的输出功率达到12mW， 转换效率超过9.5％，193.5nm的输出功率达到13mW，转换效率超过10％，已经达到实用化要求。 2).首次实现了Nd:YVO4激光的6倍频谐波光177.3nm输出,并获得3.5mW的有效功率输出。 3). 首次实现了Ti:Sapphire可调谐激光的4倍频谐波光输出，可调范围达到200→170nm，最大输出功率2.5mW。 4．Nd:YVO4激光的6倍频器件，已首次被使用于超高分辨率光电子能谱仪上，在国际上首次建造成功分辨率高达0.36meV的光电子能谱仪。首次测量出CeRu2等化合物超导体在超导态时，Cooper电子对和超导能隙的形成。超高分辨率能谱仪的建造成功，将为未来高温超导体的理论解释提供重要数据。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA312040 所属主题/专项 光电子材料及器件主题 课题名称 15-30 Gb/s高速并行光接收模块 课题负责人 李智群 依托单位 东南大学 联系人 李智群 联系电话 025-3793303-8101 传真 025-3792882 电子邮件 zhiqunli@seu.edu.cn 重大成果简介： 研制了高速并行光接收模块用的1×12高速光探测器阵列，在850nm波段的响应度达到0.5A/W；光探测器的接收速率达到2.5Gb/s。研制了高速并行光接收模块用的1×12高速并行光接收放大电路阵列，工作速率达到2.5 Gb/s。分析和研究了并行光接收模块的整体封装方式和封装工艺，提出了一种利用倒装焊设备进行光探测器阵列与列阵光纤之间进行无源对准的耦合方案，设计制作了一系列对准夹具和对准部件，利用精密插针和插孔的精确配合对准实现了可支持热插拔的列阵光纤耦合方法。研制出具有12个接收通道，每个通道传输速率可以达到2.5Gb/s，总接收传速率可以达到30 Gb/s的高速并行光接收模块。现已在此基础上申请国家发明专利3项，正积极筹备技术转让及小批量生产。 项目承担单位： 东南大学射频与光电集成电路研究所 中国科学院半导体研究所 西安同维科技发展有限责任公司 西安光电子技术产业发展中心 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312130 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 高性能半导体光放大器(SOA)规模化生产技术 课题负责人 刘德明 依托单位 华中科技大学 联系人 刘德明 联系电话 027-87556188 传真 027-87556188 电子邮件 dmliu@hust.edu.cn 重大成果简介： 半导体光放大器(SOA)利用半导体有源材料，采用电流注入泵浦实现光放大，具有功耗小、体积小、易集成、用途广泛等独特优点，适合于任何半导体激光波长和全波段光通信网络系统，规模生产成本低廉，可用作1310nm、1550nm和1680nm的各波段的光放大器、高速全光光开关、全光波长转换器、全光色散补偿器、全光3R器件、多波长光源，还可用于光交换路由器以及光纤用户接入网和光纤CATV网络之中。 本项目在半导体光放大器芯片结构设计、芯片MOCVD外延生长技术、芯片腔面减反射膜规模生产技术、器件耦合封装规模生产技术和基于SOA的光网络器件及其系统应用等方面进行了卓有成效的工作，所研制的半导体光放大器具有饱和输出功率大、偏振不灵敏、小信号增益大以及噪声指数小等优点。研究成果通过了湖北省科技厅组织的由赵梓森院士组成的专家鉴定委员会的鉴定。鉴定委员会认为，本项目所研制的半导体光放大器及模块，在降低噪声指数和提高饱和输出功率方面取得重要技术突破，关键技术具有自主知识产权，主要性能指针达到目前国际同类产品先进水平，研究成果填补了国内空白。利用本项目研制的SOA产品实现了对CATV视频光信号的直接放大，构成一种新型视频光放大模块，各项技术指标均符合CATV光信号接入技术标准，获得很好的效果，在光纤到户（FTTH）中获得重要应用，具有很好的经济与社会效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA311140 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 红外量子级联激光器材料和器件研究 课题负责人 刘峰奇 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 刘峰奇 联系电话 010－82304026 传真 010- 82304052 电子邮件 fqliu@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 量子级联激光器是基于半导体耦合量子阱子带间电子跃迁的单极半导体激光器，其波长可以覆盖从几微米到上百微米的中、远红外波段。在环境监测、空间通信和红外对抗等军、民两用方面具有重要的应用前景。课题成员曾将能带工程和应变补偿技术相结合，研制成功室温以上激射3.5—3.7m的应变补偿 InxGa1-xAs/InyAl1-yAs量子级联激光器。在十五863的支持下将原有工作拓展深入，截止到2005年3月，取得如下主要成果：（1）研制出短腔长单模应变补偿InxGa1-xAs/InyAl1-yAs量子级联激光器，波长7.8m，目前世界上还没有关于InP基短腔长单模量子级联激光器的报道，这为实现单模器件提供了一条可选途径；（2）实现了5.5m应变补偿InxGa1-xAs/InyAl1-yAs量子级联激光器摄氏50度激射，连续工作温度230K，室温准连续功率46mW；（3）研制出7.8m二级表面光栅分布反馈应变补偿InxGa1-xAs/InyAl1-yAs量子级联激光器，工作温度173K，掩埋光栅器件连续工作温度128K，目前国际上对二级光栅分布反馈量子级联激光器的报道很少；（4）研制出亚洲第一个GaAs/AlGaAs量子级联激光器，波长9.1m，其84K下的准连续功率大于350mW。 课题成员经过努力，最近又实现了5.5m应变补偿InxGa1-xAs/InyAl1-yAs量子级联激光器解理腔面非镀膜的管芯在大气中存放二百多天后，80K下单腔面输出功率1.2W，该批器件的室温准连续功率达200mW以上。目前，世界上仅有5个左右的课题组能够实现1W的InGaAs/InAlAs量子级联激光器。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA31110 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 化学计量比铌酸锂晶体生长技术和批量生长技术 课题负责人 刘宏、王继扬 依托单位 山东大学 联系人 刘宏 联系电话 0531－8364340 传真 0531－8364340 电子邮件 hongliu@sdu.edu.cn 重大成果简介： 铌酸锂(LiNbO3简称LN)晶体具有良好的压电、电光、非线性等多种重要的功能性质，是已实现大批量工业生产的重要功能晶体之一。由于材料本身特性，目前已工业生产的普通铌酸锂晶体在非化学计量比的同成分熔体中生长。近年来，化学计量比铌酸锂（S－LN）晶体由于具有优良的光电子特性，受到国内外广泛重视。 本项目以化学计量比LN晶体生长技术为核心，通过对于从铌酸钾熔剂体系，富锂熔体体系和化学计量比加料体系生长的基础研究，辅以计算机模拟，发展了以窄形双坩埚（悬挂坩埚）为特色的S-LN晶体生长技术，配以自动加料，计算机控制等技术，成功的生长了φ5050mm的化学计量比铌酸锂晶体。经测试，其配比达到49.8%,采用Veeco法在21x21x5mm2的样品上测得其均匀性Δn最高为2x10－5，该项技术的研究和开发工作在山东大学和我国铌酸锂晶体生产的主要工厂中电科技德清华莹公司结合进行。所获成果直接用于实际。目前企业已制定了相应生产工艺，规范和企业标准，已具备了小批量生产能力。 本项目在晶体生长设备上也有创新，在国内首次研制完成了两台TDL-H50型单晶炉，采用了上称重法晶体直径自动控制，连续加料系统，晶体升降速度程序控制，晶体旋转与坩埚旋转相对速度程序控制，超慢速无爬行等多项具有独立知识产权的新技术，为S-LN的批量生产奠定了基础，相应的专利技术已经应用于其它体系晶体生长炉。 除了晶体生长工艺及设备外，本项目在基础研究和晶体测量表征等方面也有不少进展。如在铁电晶体表面电畴结构的无损检测方面巧妙地将晶体铁电特性与纳米微粒显示技术有机结合起来，有所创新。 本项目实现了高等院校和工厂、研究工作和生产的结合，晶体生长工艺和设备研制的结合。成果不仅适用于化学计量比铌酸锂晶体，而且对其他晶体的生长也有重要的借鉴和促进作用。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA311130 所属主题/专项 光电子材料与器件 点课题名称 近场高密度光存储材料及器件 课题负责人 陆达 依托单位 清华大学 联系人 陆达 联系电话 010－82390988 传真 010－62785492 电子邮件 ld-om@tsinghua.edu.cn 重大成果简介： 在材料和和器件方面本课题首次将自行合成的二芳烯有机光致变色化合物，分别作为记录材料和光孔径开关掩膜材料应用于近场高密度光存储，充分利用二芳烯分子特殊的结构和优异的性能，同时解决了近场光存储材料和器件上的难点，取得了显著的成绩。① 经过充分的分子设计，在国内首次合成出用于近场存储的，能与激光器波长良好匹配的高灵敏、快速响应的光子型二芳烯类有机光致变色材料二十余种，并培养了八种二芳烯分子的晶体，通过X-射线衍射测定了其晶体结构。② 筛选出适合用于Super-RENS超分辨多层膜结构的二芳烯分子，采用真空热蒸镀和旋涂法，分别制备有良好几何光学质量的超薄Super-RENS多层记录膜片，应用于近场光存储记录。③ 首次使用非线性吸收强、开环量子产率大，与记录层不同的二芳烯光致变色化合物作为光孔径开关层Super-RENS的材料；显示了二芳烯具有良好的聚焦作用和掩膜效应。光孔径开关层对写入激光的聚焦作用显著，对记录点的缩小幅度达到70％。④ 用异庚基空心酞菁做为记录材料，用有机光致变色二芳烯DTE-9作为光孔径开关材料，得到记录线宽为50nm的记录点，光孔径开关层对写入激光聚焦作用显著，对记录点的缩小幅度达到90％以上。⑤ 试验结果表明了用二芳烯类有机光致变色材料作为近场Super－RENS光孔径开关材料，能够极大地缩小记录点尺寸，使得最小记录线宽达到50nm，超额完成了国家863高科技发展计划“近场光存储材料及器件（G2003AA311131）”项目中提出的100nm的要求。 这项研究成果超过无机近场Super-RENS光存储的水平，推动了有机近场光存储材料的发展，使得我国近场光存储研究向前迈进了一大步，达到国际先进水平。 在近场光源方面研制了纳米孔径激光器，纳米孔径激光器是具有超衍射分辨极限能力的有源纳米光学器件，具有高分辨率和高输出功率。基于边发射半导体激光器，首次提出并成功制作了近场光学局域场增强L形纳米孔径激光器。测量结果显示L形纳米孔径激光器的远场光功率是普通矩形纳米孔径激光器输出光功率的13倍，并通过对一个矩形与一个L形双孔纳米孔径激光器的近场光场测量进一步展示了L形纳米孔径在输出光场分布上的高度局域性与光场强度上的局域增强特性。实验演示了纳米孔径激光器的记录结果。在此基础上提出了三维纳米孔径结构，突破了平面孔径设计，向三维微孔径方向发展。归纳总结了局域场增强纳米孔径的初步设计原则与优化方法。这种局域场增强型纳米孔径激光器在超高分辨率光学成像、纳米光刻、超高密度光存储、纳米尺度粒子的捕获与操纵、纳米光学元器件等领域具有广泛的应用前景。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA313130 2004AA31G060 所属主题 光电子材料与器件技术 课题名称 氮化镓基发光二极管外延片和器件制备的产业化关键技术 课题负责人 罗毅 依托单位 清华大学 联系人 罗毅 联系电话 010－62782734 传真 010-62784900 电子邮件 luoy@mail.tsinghua.edu.cn 重大成果简介： GaN基高亮度和功率型蓝绿光发光二极管(LED)是大屏幕全彩显示，信息指示和固态白光照明等应用领域的核心器件。本课题在GaN基LED材料的金属有机化合物气相外延(MOVPE)生长、管芯制作工艺以及后步封装等关键技术问题上取得了多项创新成果： 1、基于计算流体力学(CFD)理论进行了GaN材料的MOVPE生长工艺模拟研究，并利用模拟结果成功地指导生长工艺。 2、在对LED发光机制进行深入研究的基础上，提出新型有源区多量子阱结构，通过优化生长参数、开发具有自主知识产权的外延技术，外延片质量取得突破性进展，LED芯片的电致发光特性优异。利用本课题组生长的外延片制作的LED在20 mA注入下的电荧光光谱的半高全宽仅为18 nm，在注入电流由2 mA到120 mA变化时，中心发光波长移动小于1 nm，半高全宽变化仅为3 nm。这些结果为目前国际上的最好水平。 3、在对p-GaN欧姆接触的比接触电阻率评价方法研究的基础上，探索了新型的适用于功率型倒装焊LED的新型高光学反射率电极结构，通过改进外延片的表面处理方法和制作工艺，获得的比接触电阻率优于510-4•cm2，在460 nm处的光学反射率大于80。 4、对GaN基材料光电器件的感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术进行了深入研究，首次利用Cl2/Ar/BCl3 感应耦合等离子体实现了GaN/AlGaN 异质结材料的非选择性和光滑的ICP 刻蚀，对简化器件的制作工艺，提高器件的性能指标具有重要意义。 5、应用非成像光学理论设计了具有自主知识产权的新型均匀照度的平面光源照明系统，获得照度分布的不均匀性小于10，整体光输出效率优于70。 6、研究出了完整的制作高亮度和功率型倒装焊GaN基蓝绿光LED器件的工艺技术，截止到2005年底，在20 mA注入电流条件下，高亮度蓝绿光LED的输出光功率分别达到了6 mW 和3 mW以上；在350 mA注入电流条件下，功率型蓝光LED的输出光功率大于90 mW，封装出的白光LED的发光效率大于25 lm/W。 7、本成果共发表国际期刊论文26篇（SCI收录），国内核心期刊28篇，国际会议论文14篇。授权或受理发明专利9项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA311070 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 808nm连续100W光纤输出大功率激光二极管列阵模块产业化技术 课题负责人 马骁宇、王晓薇 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 马骁宇 联系电话 010－82304262 传真 010-82305060 电子邮件 maxy@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 大功率半导体激光器列阵光纤耦合输出模块主要用于大功率固体激光器的端面泵浦源、激光手术刀、光纤激光器的泵源等。本成果采用完全自主的MOCVD外延生长技术、突破了高亮度器件的制作工艺技术以及低成本高效率光纤耦合技术。已实现了耦合器件的批量化试生产，可以提供数十瓦至数百瓦的实用化光纤耦合器件，达到了国际同类商用器件水平。本项目拥有自主的知识产权，申请发明专利5项，并已授权1项。 本项目大功率半导体激光器线列阵光纤耦合输出器件的研制成功，应用于端面泵浦大功率固体激光器，将会大大促进我国相关产业及学科的发展，目前国内楚天、大族、创科源等已在打标机中用激光二极管作泵源取代传统的灯泵。本项目所研制器件是光电子武器系统的关键器件，在军事领域的应用比民用更广阔，更重要。因此，本项目的研制成功,对于国防现代化以及提高我国的科技竞争力具有重要意义。 本项目所研制器件的波长为808nm，采用完全自主的MOCVD外延生长技术将本项目技术移植到波长为976nm和915nm，已研制出大功率半导体激光器线列阵光纤耦合输出器件作为大功率光纤激光器泵浦源，并提供给清华大学等使用，对于我国自主研制光纤激光器具有重要意义。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312240 所属主题/专项 光电子主题 课题名称 12Gb/s硅CMOS单片集成并行传输光接收机芯片研制 课题负责人 毛陆虹 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 陈弘达 联系电话 010－82304405 传真 010- 82305033 电子邮件 hdchen@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 本课题研制CMOS工艺兼容的光电集成接收机，将光电探测器与CMOS电路接收机单片集成，构成12路并行光电集成接收机，该接收机用于VSR（Very short reach）系统。本课题的光电集成接收机将CMOS工艺兼容的光电探测器与接收电路单片集成电路，将光子技术与微电子技术有效地结合起来，用在并行接收机中，改进现有接收机中使用化合物探测器与CMOS或双极电路混合集成的方法，避免使用成本较高的化合物探测器，使器件与电路的制作成本降低。由于使用了单片系统集成，提高了光电电路的整体速度，单片集成还使模块的耦合与封装更加容易因而成本降低。这对电路和模块的大规模生产都有利。本课题可以提供并行光电集成接收机芯片和芯片与并行光纤耦合好的模块。 主要技术指标： 光探测器列阵：112列阵 工作波长：0.85m 工艺实现：深亚微米CMOS技术 单信道传输速率：≥1Gbit/s 总传输速率：≥12Gbit/s 输出电平：LVDS或PECL 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312080 所属主题/专项 光电子主题 课题名称 新一代GaInNAs/GaAs长波长材料与面发射激光器 课题负责人 牛智川 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 牛智川 联系电话 010－82304268 传真 010-82304268 电子邮件 zcniu@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 该项目主要研究新型GaInNAs/GaAs低维光电子材料和面发射激光器，在材料生长、物理分析和器件制备方面取得多项重要成果： 1、建立GaInAsNSb量子阱能带结构和N、Sb元素对量子阱发光作用机制等理论模型。针对分子束外延系统难以精确重复控制N气源的问题，设计发明N气瞬态控制装置，成功突破GaInAs/GaAs量子阱、GaInAs/InAs/GaAs量子阱/量子点复合、GaInNAs/GaAs量子阱等核心层材料生长技术，室温发光效率达到国际一流水平。国内首次研制成功GaAs基1.31微米室温连续激射激光器。研究结果受到英国物理学会Compound Semiconductors以及III-Vs REVIEW等国际刊物高度评价。 2、研制成功1.31 微米GaInNAs/GaAs量子阱面发射激光器，实现室温工作。全面掌握器件设计、核心参数原位控制调整、器件制备关键工艺等一系列核心技术，为1.3微米GaAs基面阵集成器件的进一步研制积累了重要的经验。 3、创新设计GaInAsNSb/GaNAs/GaAs量子阱结构，拓展其发光波长至1.59微米波段，并在国际上首次报道了GaAs基1.59微米量子阱室温连续激射激光器。为GaAs基材料在1.2-1.6微米光通信波段器件的全面应用扫除了最后障碍，为国际上提供出最新的可行性实验证据。研究结果受到国际Azom等刊物高度评价，被认为是GaAs基长波长光电子材料和器件研究领域重要进展之一。 该项目在Appl. Phys. Lett，Phys.Rev. B 等国际SCI一流刊物发表研究论文19篇，EI收录13篇，发明专利3项，并多次受到国际专刊高度评价，标志着我国GaAs基近红外光电子材料与器件的研究已处于世界领先水平。其重要性在于：GaAs基1.3-1.5微米材料及器件的成功研制，不仅证明了这种新型光电子器件实用化的可行性，而且还为进一步研制GaAs基近红外多功能光电子集成器件提供了理想选择。这一领域的研究工作也是近年来欧、美、日等发达国家的研究重点，具有重要学术价值和广阔应用前景。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA311010 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 新型MO源研制及其工艺研究 课题负责人 潘 毅 依托单位 南京大学 联系人 潘毅 联系电话 025-3592485 传真 025-3309123 电子邮件 yipan@nju.edu.cn 重大成果简介： 本课题研制出四种新型MO源：高纯二甲基乙基胺配氢化铝、高纯无氧三甲基镓、高纯溶液三甲基铟和高纯溶液二甲基二茂镁。 二甲基乙基胺配氢化铝是目前公认的性能优良的新型无氧铝源，本成果解决了极端无氧无水条件下产品的制备、产品及超纯纯化技术，纯度达到 99.9995%，填补了国内空白。 无氧三甲基镓是高质量的有机镓源。本成果实现了在无氧试剂条件下，通过直接法，制备高质量的三甲基镓，纯度达到 99.9999%，成功将制备技术与配合物纯化技术融为一体。该技术属国际首创，不仅制备收率高于文献报道方法，而且方法简便。有关技术申报国家发明专利，已经获得授权。 首创通过三甲基铟的配合物作为三甲基铟的液化试剂，成功实现固体三甲基铟的液化，本成果纯度达到 99.9999%；其蒸汽压稳定，而且动态蒸汽压明显高于一般的固体产品；该独创工艺申报国家发明专利，并已获得授权。 选用性能优良的有机试剂作为二甲基二茂镁的液化试剂，制备得到了高纯溶液甲基二茂镁产品，很好地解决了固体镁源蒸汽压不稳定问题；产品经用户试用，效果良好。有关申报国家发明专利，并已获得授权。 因此，通过本项目的研究，不仅形成了一批高质量的新产品，而且形成了一批具有自主知识产权的高新技术，研究成果显著。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA311120 所属主题/专项 光电子材料和器件 课题负责人 申德振 依托单位 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 课题名称 ZnO激光二极管研制和紫外激射的研究 联系人 申德振 联系电话 0431-5603964 传真 0431-5603964 电子邮件 dzshen@public.cc.jl.cn 重大成果简介： 利用等离子体协助分子束（P-MBE）外延方法，在蓝宝石衬底上制备了高质量的ZnO单晶薄膜，本征载流子浓度最低达到7.6x1016cm-3量级；在国内首次利用光泵浦实现了ZnO薄膜的紫外受激发射。利用P-MBE方法实现了六方相ZnMgO合金薄膜和ZnO/ZnMgO量子阱结构材料，观测到了来自阱层的高效激子发光和明显的量子尺寸效应，并实现了光泵紫外受激发射。利用P-MBE技术、通过NO和N2作为掺杂源分别制备了p型ZnO薄膜材料，载流子浓度最高达到1.2x1019cm-3；在国际上首次报道了利用ZnN氧化制备p-ZnO的方法。利用分子束外延研制了ZnO/GaN异质p-n结，并获得了来自ZnO的室温电泵浦下紫外发光；在蓝宝石衬底上成功地研制出了ZnO同质pn结，在国内率先报道了室温下ZnO同质pn结的直流电泵浦发光。开展了ZnO低维结构的研究，成功地制备出ZnO纳米管、纳米带、纳米柱和纳米晶等结构，研究了这些低维结构中ZnO的受激发射机理，并且在室温下观测到了来自ZnO纳米管的低阈值光泵受激发射。在国内外核心刊物上发表相关文章60余篇，其中国际刊物50多篇，被SCI他引153次；申请发明专利14项，授权2项。本项目按计划完成任务、部分指标超额完成，目前该研究与国外同步发展，在国内器件研制方面处于领先水平。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA313130 所属主题 光电子材料和器件 课题名称 新型非线性光学高分子材料及器件应用研究 课题负责人 王晓工 依托单位 清华大学 联系人 王晓工 联系电话 010－62784561 传真 010-62770304 电子邮件 wxg-dce@mail.tsinghua.edu.cn 重大成果简介： 二阶非线性光学材料是光电信息领域所需的关键材料之一，应用于电光调制器、光开关、频率转换装置等方面，在光通讯、信息处理、射频分配等方面发挥着不可替代的重要作用。二阶非线性光学高分子材料具有高速（宽带）、低驱动电压和优良的加工性能等特点，并具有能与超大规模集成的半导体电子器件很好兼容的优点，在未来应用方面具有明显的潜在优势，是目前国内外研究的热点。 该研究设计并合成了一系列新颖的非线性光学高分子材料，这些聚合物材料在工作波长透明性、非线性光学性和热稳定性等综合性能方面处于国际先进水平。具体成果包括：1）设计出了一系列低g、大生色团，包括：2-给体-6-受体取代薁类衍生物及其共轭延长的衍生物；含环戊二烯基的1,4-苯二取代的一维生色团体系；以吡嗪为母体的X型生色团及其含锁环结构的衍生物，等二十多种，其g在1.56.5D范围，绝大部分设计生色团值均大于典型的一维生色团DANS，最大可达DANS的2倍以上。（2）制备的掺杂膜的最高非线性系数d33＝38.9pm/V，已经达到任务书中规定的比已有X型生色团的极化膜(1627pm/V)提高1020pm/V的考核指标。（3）利用酯化反应、重氮偶合反应等方法合成了多种具有新颖结构的超支化非线性光学高分子，使非线性光学聚合物中生色团基本不存在生色团聚集问题。（4）利用M20S作为交联剂，在电场极化后，进一步交联固化，使材料非线性光学等性能可在200C下稳定，达到了预定100 C下稳定的目标。（5）对聚合物电光调制器进行优化设计，并优化低损耗单模光波导的制造工艺。在光波长为1.31微米（或1.55微米）上制得了3dB光调制带宽  20GHz的电光强度调制器。最近，在器件研究上又取得了重要进展，制得了调制器直流半波电压（Vp）为83.3 V的原型器件。综上所述，上述研究领域获得创新性成果，得到一批具有自主知识产权的新材料、新工艺和新技术。 该项目共投入研究人员22人，其中教授（含研究员）3人，副教授2人，讲师和博士后5人，博士研究生7人，硕士研究生5人。在项目进行期间，上述成果已发表高水平学术论文26篇，另有5篇已经投稿，同时已申请11项专利，其中有1项专利授权，5项专利公开，另有4-5篇专利正在准备当中。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA311080 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 新型深紫外倍频晶体CLBO及实用化技术研究 课题负责人 王晓青 沈德忠 依托单位 清华大学 联系人 王晓青 联系电话 010－62772109 传真 010-62771149 电子邮件 xqwang@tsinghua.edu.cn 重大成果简介： 本课题针对新型非线性光学晶体CLBO实用化存在的问题，开展了晶体生长、器件加工、使用寿命和应用研究，圆满完成或超额完成合同书的各项任务。主要成果有： 解决了晶体生长中管状缺陷问题，能稳定生长大尺寸、高光学质量的CLBO晶体。其中一块尺寸达146×132×118mm3，是目前公开报道中质量最好、尺寸最大的CLBO单晶。 解决了CLBO晶体抛光中水浸蚀和抛光剂残留等难题，加工的CLBO倍频器抗266nm激光损伤阈值大于4.7GW/cm2，尺寸达80×60×10mm3，远远超过任务合同书规定的验收指标。 在瑞士进口的GE-100-XHP激光器系统上进行CLBO四倍频实验，产生1200mW的266nm激光，大大超过该激光器原配四倍频器BBO晶体的额定最大功率180mW, 超额完成合同书200mw的验收指标。 探明CLBO晶体的开裂机理，找到克服晶体开裂，延长使用寿命的简单易行的方法：将CLBO倍频器放置在小恒温套管内，保持温度130C，隔绝水汽进行倍频实验，其使用寿命已超过两年。 与中科院物理所光物理实验室合作，用CLBO倍频器研制成266nm输出1.3W的激光器实用样机，现正在深圳有关企业进行集成电路清洗的工业应用实验。 我们圆满完成本课题任务，在大尺寸、高质量CLBO晶体的生长技术方面处于国际领先水平；在CLBO晶体倍频器件的加工技术与应用方面取得突破性进展；倍频器尺寸、输出功率和使用寿命等可满足CLBO晶体的实用化要求，将大大促进全固态紫外激光器在光电子和集成电路等领域的应用。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA311110 2004AA31g050 所属主题/专项 光电子材料和器件 课题名称 高质量大尺寸自支撑GaN衬底技术 课题负责人 修向前 依托单位 南京大学 联系人 修向前 联系电话 025－3597378 传真 025－3597378 电子邮件 xqxiu@nju.edu.cn 重大成果简介： 在国内率先研制出2英寸毫米级、低位错密度的高质量自支撑GaN衬底，在光照明、光存储、光显示、光探测等半导体光电子器件及微电子器件领域有重要应用。研制出国内第一台用于高质量GaN生长的多源多片氢化物气相外延生长系统；GaN厚膜生长速率超过200μm/h，横向外延GaN薄膜位错密度低于106/cm；2英寸GaN/蓝宝石激光剥离技术快速（不超过30分钟）、稳定、可重复，剥离后获得的GaN衬底表面平整光滑几无翘曲；初步研究并掌握了获得低表面粗糙度的自支撑GaN衬底的表面抛光处理技术。通过本项目的研究，掌握了获得高质量GaN衬底所需的所有关键技术（横向外延、厚膜均匀生长和激光剥离技术等）并拥有全部自主知识产权，已获得国家发明专利8项，正在申请发明专利超过10项。项目执行期间，正式发表学术论文25篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA311150 所属主题/专项 光电子材料与器件技术 课题名称 InP基中远红外量子级联激光器的关键技术研究与开发 课题负责人 徐刚毅 依托单位 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 联系人 徐刚毅 联系电话 021-62511070 传真 021-62524192 电子邮件 gyxu@itsvr.sim.ac.cn 重大成果简介： 研制成功波长7.69-7.78微米的高性能分布反馈量子级联激光器，实现了室温准连续（100K下连续）、单模的超大范围内稳定精细的可调谐（调谐范围90nm）、大功率（室温47mW，77K时0.46W）、超大边模抑制比（32dB）等优异性能，全面达到了国际先进水平。该激光器可高灵敏地检测H2S, NH3, CH4, N2O, NO2, C2H2等环境污染气体和爆炸产生气体C3H5N3O9，以及神经毒气塔崩。已开发出气体检测专用的集成化激光器驱动电源。已开展气体检测实验，取得了阶段性成果。 研制成功一系列波长在4-10微米的室温大功率准连续的多模量子级联激光器。最大功率超过0.7W，最大工作温度大于50℃，室温最大占空比为30％。这些激光器的波长覆盖了更多种类的环境污染气体、绝大多数爆炸产生气体，以及4种最主要的化学神经毒气的吸收谱线。将在环保、工业控制、国家安全等方面发挥重要的不可替代的作用。 在项目完成过程中形成了一批自主知识产权和创新点，已申请国家发明专利12项，其中已授权3项。获2004年中国国际发明奖展览会银奖1项。在国际权威刊物发表SCI论文10多篇，国际学术会议大会特邀报告1篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA311080 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 大尺寸半导体SiC单晶衬底材料 课题负责人 徐现刚、胡小波 依托单位 山东大学 联系人 徐现刚 联系电话 0531-8564260 传真 0531-8564260 电子邮件 xxu@sdu.edu.cn 重大成果简介： 本课题在863的支持下，成功地解决了SiC单晶生长需要的高温环境及其单晶硬度高难以加工的困难，顺利完成和部分超额完成了863的预定目标，为SiC单晶衬底的产业化奠定了基础。 本课题对不同生长条件下SiC单晶生长的温度场进行了模拟，以此为依据设计了适合于大直径SiC单晶生长的坩埚和保温材料。结合晶体生长理论，优化了单晶生长的籽晶温度、温度梯度、生长室压力等工艺参数，获得的SiC单晶直径达到50至55mm。通过优化生长工艺，如成核、生长温度、生长速度等工艺参数，与在生长过程中引入掺氮条纹相结合，使SiC单晶中的微管密度达到低于100个/平方厘米。 碳化硅单晶的加工工艺的瓶颈已经突破，形成了从切割→粗研磨→精研磨→粗抛光（机械抛光）→精抛光（化学机械抛光）的一整条工艺流程。切割出的SiC晶片的最小厚度可以达到200m，翘曲度小于30m，厚度不均匀度小于20m。经过研磨和抛光，得到平整度小于25m、粗糙度小于5nm、无明显表面缺陷的SiC单晶片，经过合作单位的试用，得到了很好的认可。在研究工作的基础上，申请了SiC晶体生长和加工的专利各一项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA313090 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 有机半导体薄膜晶体管材料与器件技术 课题负责人 闫东航 依托单位 中国科学院长春应用化学研究所 联系人 闫东航 联系电话 0431-5262165 传真 0431-5262266 电子邮件 yandh@ciac.jl.cn 重大成果简介： 中国科学院长春应用化学研究所闫东航研究员承担“有机半导体薄膜晶体管材料与器件技术”项目。经过三年的努力研究，在高迁移率有机半导体材料方面，实现了通过两种或两种以上有机共轭分子的层状复合、共晶的物理途径制备高迁移率有机半导体薄膜的新方法，并发展出系列迁移率能够提高一个数量级、综合性能达到非晶硅水平的有机半导体薄膜和能够降低接触电阻的晶体管器件，被美国贝尔实验室发表的进展综述作为六个子题目之一(Reduction of Contact Barriers)加以重点介绍和大段评述与引用。 在有机晶体管及其显示技术方面，发展出三类具有自主知识产权的新型晶体管器件结构(夹心型有机晶体管、双绝缘栅有机晶体管和含缓冲层有机晶体管)，解决了器件性能高与集成加工困难的问题，获得了在上述相关方面的国际最好结果。例如：夹心器件结构可将CuPc的场致迁移率提高2.8倍，达到非晶硅水平，被美国化学会网站Heart Cut评述；高介电性绝缘栅的廉价制备方法被"先进材料"发表的进展综述大段评述与引用；制备出小尺寸高分辨液晶显示器，标志着所发明的器件结构具有前瞻性和实际开发潜力。 申请中国和国际发明专利20余项，其中，获权中国发明专利3项、美国发明专利3项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA313140 所属主题/专项 光电子材料及技术 课题名称 基于氮化镓基发光二极管的白光光源研究 课题负责人 张国义 依托单位 北京大学 联系人 张国义 联系电话 010－62752585 传真 010- 62751615 电子邮件 gyzhang@pku.edu.cn 重大成果简介： 激光剥离、垂直结构LED的制备工艺，设备的研制。在国内首次无损剥离出2英寸GaN基外延片，首次制备出激光剥离、垂直结构的普通LED和功率型LED，首次开发出激光剥离的成套设备。逐片剥离的成品率达到90%，激光剥离的白光LED的发光效率达到40Lm/W。这些成果将大大地推动激光剥离、垂直结构LED技术路线的实用化，实现高发光效率，高可靠性和低成本的目标。而自主研制的激光剥离设备将为国内相关研究机构提供高性价比的设备，从而使国内的企业和研究单位紧跟LED技术进步的步伐。 通过优化MOCVD生长条件，提高GaN外延层的晶体质量，对量子阱有源区结构的优化设计和生长条件，增加了LED内量子效率，成功研制出各种结构的高亮度蓝光、紫外光LED外延片。利用自己生长出的紫光LED外延片制备LED芯片，并封装成管，393nm单管LED功率达到100mW以上 表面微纳结构提高光抽取效率。国际上首次用FIB制备GaN基二维光子晶体，国际上首次制备出二维光子准晶，国内首次实现织构化薄膜转印以提高GaN基LED出光效率。采用了本项技术，使LED的出光效率至少提高至传统发光二极管芯片的1.5倍，还改善了发光二极管的热导特性，使发光二极管在光功率输出的饱和工作电流和效率得到进一步提高。同时可以实现器件表面微纳加工的产业化生产。 高效蓝光用荧光粉和紫光用三基色荧光粉的研制。改进YAG:Ce合成方法，采用和传统方法不同的反应起始物和合成工艺，改善荧光粉的颗粒度、亮度和表面性能。从而得到高效率，高显色指数的白光LED。采用新型的无机荧光材料，研制紫光激发的三基色荧光粉，该三基色白光荧光粉能与不同发射波长GaN芯片的研制紧密配合。以上成果共获得3项国家发明专利。 高效率紫光LED的有源区结构和分立垂直结构芯片的制备。通过提高晶体质量，改进器件结构提高出光效率，在国际上首次同时利用激光剥离和二维光子准晶提高出光效率。在国内首次得到10mW/20mA，110mW/350mA的紫光LED。紫光激发三基色荧光粉是获得白光LED的另一途径，这些成果将使我国在半导体照明上拥有自主知识产权。 高显色指数、功率型白光LED的封装技术。国内首次利用球冠荧光粉涂敷工艺，以得到均匀的色度和光强角分布。分别从光学、电学和热量管理上设计出独特的支架型和金属基板型功率型LED封装结构。有效地提高出光效率，可靠性，降低工艺成本。解决空气隙和封装老化的问题，封装的普通白光LED发光效率为50lm/W，功率型LED发光效率为35lm/W，封装热阻低于20oC/W，为国内领先水平。设计、研制出大功率LED老化寿命测试系统，进行温度、电流加速老化，批量测量LED寿命和老化特性。 产业化成果：对于蓝光芯片制造和蓝白光LED封装、应用等已经在上海蓝光科技有限公司实现产业化，进一步转化所面临的问题主要是生产工艺的稳定，生产技术的研发以及市场的开拓。需要在基础研究问题上进一步投入，积极参与国家组织的科技攻关，积极融资，以提高企业的规模和实力。 功率型芯片成果目前已经实现了部分转化，我们与中科院半导体所联合成立了北京睿源固态照明科技有限公司，实现了大功率LED芯片生产技术的产业化转移。在国家科技攻关项目的支持下，进行倒装焊芯片的研制和产业化，在全国LED芯片评比中，各项验收指标名列前茅，研制的单管蓝光LED功率达到137mW，芯片成品率达到85%。 将白光LED的封装技术在北京宝龙光光电技术有限公司实现了转移，并通过增资扩股，成立了山东天一光电有限责任公司，产能达到100K/月，成品率达到95%以上。 光电子主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA313100 所属主题/专项 光电子 课题名称 氮化镓基激光器 课题负责人 张书明 依托单位 中科院半导体研究所 联系人 张书明 联系电话 010－82304208 传真 010- 82305033 电子邮件 smzhang@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 氮化镓基激光器在信息的光存储、激光打印、激光显示等领域有着广阔的应用前景。氮化镓基激光器与目前DVD和CD-ROM中常用作光记录和读取光源的780nm或650nm红色激光器相比较，其波长短，光点面积小，如果用做光记录和存储可以提高光盘存储密度近1个量级，在一张12cm的光盘上可以实现单层碟片25GB的存储容量，双层碟片的50GB以上存储容量，在一张光盘上可以记录13个小时的普通电视节目或２个小时的高清晰度电视信号；氮化镓基激光器用在激光打印机中，其分辨率可以从现在标准的600dpi提高到1200dpi,打印速度提高8倍；氮化镓基激光器还可以做为彩色显示的标准三基色光源之一─蓝色光源，实现全真彩的显示。 该成果攻克了氮化镓基激光器的材料外延生长、器件图形化工艺、器件性能测试等一系列技术难题。氮化镓材料本底电子浓度小于5X1016/cm3,室温电子迁移率达到1000cm2/VS，处于世界先进水平;获得了高质量的AlGaN/GaN超晶格光限制层材料和GaN/InGaN量子阱结构发光有源区材料 ；用解理的方法形成了性能良好的激光器反射腔面；发展了一套完整的激光器的测试和分析方法。在我国大陆首次研制成功了具有自主知识产权的室温脉冲激射的氮化镓基激光器，并具有了小批量研制生产能力，氮化镓基激光器采用在蓝宝石衬底上外延生长的脊型波导结构, 激射波长为400-415nm,激射阈值电流密度3.5-6KA/cm2。 氮化镓基激光器是目前国际上氮化镓基光电子材料与器件研究领域竞争最激烈,技术难度最大,最具挑战性和标志性的研究课题。在我国大陆首次研制成功具有自主知识产权的室温脉冲激射的氮化镓基激光器，大大的缩短了我国与世界先进水平的差距，使我国氮化镓基光电子材料与器件的研究进入了世界先进行列,提升了我国在国际上这一研究领域的影响力，我国也成为掌握此项技术的少数国家之一。 知识产权 该成果申请国家发明专利2项，发表论文近30篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312160 所属主题/专项 光电子材料及器件技术 课题名称 新型结构全光波长转换器的关键技术及产品化研究 课题负责人 张新亮 依托单位 华中科技大学 联系人 张新亮 联系电话 027－87543355 传真 027－87556188 电子邮件 xlzhang@hust.edu.cn 重大成果简介： 基于自行设计制作的单端耦合半导体光放大器（SOA）研制出固定输出全光波长转换器模块，工作速率可达20Gb/s, 输出消光比大于10dB，转换效率大于0dB, 输入信号光动态范围大于10dB，可用计算机设定和监测工作参数。基于单端SOA研制出可调谐输出全光波长转换器模块，工作速率可达20Gb/s, 可调谐范围大于36nm，输出消光比大于10dB，转换效率大于2dB,可用计算机任意选择转换输出波长。基于SOA环形腔激光器实现40Gb/s、40nm范围内连续可调的全光波长转换。研制出的全光波长转换器在全光波长路由器、动态可重构光分插复用器和全光信号处理中得到实际应用，特别是应用于全光信号处理中，已分别实现了20Gb/s的全光逻辑与门和或非门、重复频率40GHz的超短光脉冲产生和40Gb/sNRZ光信号的全光时钟提取。 项目完成过程中，三项相关成果通过专家鉴定，认为技术方案具有创新性，主要研究结果达到国际先进水平；获授权国家发明专利和实用新型专利各一项，申请国家发明专利两项；获教育部提名国家自然科学一等奖和湖北省优秀博士学位论文各一项；发表标注863项目资助论文27篇，其中SCI收录论文14篇，SCI他引11次；培养教育部新世纪优秀人才1名，校研究生科技十佳2名，博士研究生2名，硕士研究生5名；促进了相关学科的发展，形成稳定的研究方向。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA313050 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 GaN紫外探测器 课题负责人 赵德刚 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 赵德刚 联系电话 010－82304208 传真 010-82305033 电子邮件 dgzhao@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 自从“十五”国家863项目支持以来，我们在GaN紫外探测器的研究方面发现和解决了一系列技术难题，并研制出高性能的可见光盲、太阳光盲两种波段的紫外探测器。具体如下： 在材料生长方面，深入研究了低温GaN缓冲层对外延层材料质量的影响，发现了本征GaN材料中载流子散射的机制，改变了传统生长模式，生长出高质量的本征GaN材料，其室温电子迁移率为1000 cm2/vs，本底电子浓度小于5×1016cm-3，这是目前国际上最好的结果；采取新的激活Mg杂质的方法，并优化P型材料生长参数，得到了自由空穴浓度为7×1017cm-3高质量的P型GaN材料；发现了AlGaN之间的晶格失配导致裂纹产生的重要原因、Al原子寄生反应是影响AlGaN中Al组分的重要因素，针对这些问题，分别采取外加插入层、降低生长压力等方法，得到了无裂纹、Al组分高达60％左右较高质量的AlGaN材料。 在器件研究方面，研制出MSM结构、肖特基结构、PIN结构等多种结构的可见光盲紫外探测器，其峰值响应度都达到或超过了0.2A/W，属于国际上的最好结果之一；还研制出背照射的太阳光盲MSM结构紫外探测器，其响应截止波长小于280nm，峰值响应度为0.05A/W，属于国际先进水平。另外，我们还和中科院上海技术物理所合作，研制出1×64元紫外探测器线阵、32×32紫外探测器面阵。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312150 所属主题/专项 光电子材料与器件 课题名称 宽带波长可调谐半导体激光器的研究与开发 课题负责人 赵玲娟 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 赵玲娟 联系电话 010－82304437 传真 010-82305033 电子邮件 ljzhao@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 本课题研究了四种基于InP材料的单片集成技术（量子阱混杂技术；选区外延生长和量子阱混杂相结合技术；1.3um的体材料捆绑波导结构（集束波导结构）；1.4um的InGaAsP的下波导耦合结构），实现了基于InP衬底的较灵活的能带剪裁，为光电子器件的多功能单片集成打下了基础；采用量子阱混杂技术（专利受理号200410073859.1），成功地实现了75nm的量子阱带隙波长蓝移量, 在此基础上实现了取样光栅分布布拉格反射（SG DBR）宽带可调谐激光器，在增益区电流为150mA时,激光器芯片的输出功率达到了9mW，单模调谐范围最高达41nm，宽带可调谐激光器组件（蝶型封装）输出功率（增益电流为100mA时）大于0dBm； 成功研制出一套基于LabVIEW软件平台的自动化的宽带可调谐SG-DBR激光器波长测试控制系统，提出了一种利用输出光的边模抑制比（SMSR），从调谐数据库中筛选出激光器模式稳定工作点的算法，该系统可自动生成并查询“波长-电流”数据查询表来实现对SG-DBR激光器输出波长的调谐控制；应用该系统对研制的SG-DBR激光器进行了大量的实验测试和波长查询，实验结果表明本系统稳定、可靠、波长控制精度高，波长控制误差不超过±0.02nm； 本课题还研制了可调谐半导体激光器的多路程控电流源，为宽带可调谐激光器的实用化奠定了基础。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA311200 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 Yb系列激光晶体技术：掺镱YAG晶体及其应用技术研究 课题负责人 赵世平 徐天华 依托单位 中国兵器工业第209研究所 联系人 赵世平 联系电话 028-85221312转216 传真 028-85222120 电子邮件 sp_zhao@sohu.com 重大成果简介： 掺镱YAG晶体是用于LD泵浦的大功率高效率激光晶体材料。该晶体用中频感应加热引上法生长，研制了晶体的制备（含晶体生长、配方、后处理、加工及镀膜）、光谱和激光性能；着重研究了特殊构型激光元件的制备技术和扩散键合元件的质量评价方法。已生长出了直径63mm、长度160mm的大尺寸晶体；激光元件尺寸可达直径6～8mm、长度140mm；已制备出不同掺杂浓度，不同几何形状和不同尺寸的激光工作元件。LD泵浦室温连续激光输出122W，光—光转换效率24％；在国内率先实现了该晶体的脉冲激光运转，脉冲输出25mJ，调Q输出10mJ，为国内目前最好水平。按任务合同书的要求全面执行了研究内容，实现了研究目标；考核技术指标已全面达到，多数还大大超过了合同书要求。在任务合同规定之外，还研究了“镱+镁+铬”三掺和“镱+钙+镁+铬”四掺体系，获得1.03μm自调Q的YAG:Yb3+:Cr4+晶体。已申请专利2项，发表学术论文12篇。该项目课题的研究具有重要的学术意义，处于国际先进和国内领先水平。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA313100 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 单色及双色大面阵量子阱红外探测器 课题负责人 种 明 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 种明 联系电话 010－82304752 传真 01-82304040 电子邮件 chongm@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 本课题由半导体研究所和11所合作，通过优化器件结构设计、超薄层材料层结构设计和生长、大面阵芯片工艺设计和器件制备、倒装互联、读出电路设计制作、微制冷技术、测试技术等一系列关键技术的突破，在国内首先制备出长波160×128元GaAs/AlGaAs多量子阱红外焦平面阵列和长波/中波160×128元双色红外探测器。前者在77K时，器件的平均峰值探测率Dλ*=1×1010 cm W-1 Hz1/2，非盲元率为99.88％，不均匀性8－9％；双色红外探测器在77K时，中波Dλ*=1.61×1010cmW-1Hz1/2，长波Dλ*=2.67×1010cmW-1Hz1/2。 本成果在3年时间所完成的长波大面阵焦平面器件的面元数等关键技术指标，已接近我国用40年发展的主流红外探测器的发展水平，充分显示出量子阱红外探测器在长波凝视型红外焦平面中的发展潜力。双色大面阵红外探测器在短时间内的突破性进展，更为多波长、高识别能力的探测打下很好的基础。 该成果的发展和工程化，在民用对地勘测，寻找水源、森林火灾监视、估测大面积农作物的长势和收成等，和国防建设中导弹预警、跟踪、拦截等应用方面都将发挥重大作用。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA312060 所属主题/专项 光电子材料及器件主题 课题名称 10-40Gb/s光收发关键器件芯片技术研究 课题负责人 朱 恩 依托单位 东南大学 联系人 朱恩 联系电话 025-3793303-8101 传真 025-3792882 电子邮件 zhuenpro@seu.edu.cn 重大成果简介： 按课题合同规定和SDH标准，研究和实现了10~40Gb/s的光通讯物理层中复接器、激光驱动器、前置和限幅放大器、时钟恢复和数据判决电路以及分接器六个模块的集成电路，实现了关键性能指标。在国内首次实现了具有国际先进水平的40Gb/s的激光驱动器、分接器和时钟恢复电路芯片，在10Gb/s芯片组上形成了成熟的、可供产品化的技术，在国内外产生了巨大影响。目前，国际10-40Gb/s光通讯芯片市场刚刚起步，研究成果及时地为国内相关产业界打下了一个坚实的技术基础。 通过锻炼，在超高速IC设计领域，东大射光所形成了一支以教师为主、研究生为辅的、国内最大的研究梯队，在芯片研究、设计、流片和测试等各个环节，都有专人把关。为国内培养了5名博士和30多名硕士。 研究中采用了数模混合IC设计方法、微波IC设计方法、模拟IC版图设计方法和EDA方法等多项技术；采用了多种IC工艺，如CMOS、PHEMT和HBT等；采用了多项目晶圆方式，开拓了MOSIS、TSMC、OMMIC等6条工艺渠道，紧密跟踪国际先进工艺，降低了流片费用。 充实了多种工艺的高速逻辑单元库环境，完善了在国内该领域最大的测试系统。 在国内外核心期刊和会议上发表了30多篇论文，取得了4项发明专利。 研究进度控制合理，在流片和测试方面集中使用大比例经费，确保研究的完成。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA312050 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 10Gb/s DFB+EA 集成光源芯片及模块目标产品 课题负责人 朱洪亮 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 朱洪亮 联系电话 010－82304437 传真 010-82305033 电子邮件 zhuhl@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 10Gb/s DFB+EA（EML） 集成光源芯片及其光电收发模块是提升城域网、局域网和光纤接入网系统光传输容量、满足Internet快速发展的重要光信号传输器件. 在今后相当长的一段时间里有着极大的市场需求和发展要求.本课题取得的重大成果如下： 1． 开发了具有自主知识产权的EML集成芯片的关键“芯”片制造核心技术：选择区域外延（SAG）叠层双有源区EML集成结构专利技术（发明专利申请号：200410077863.5正在申办国际专利）该技术实现了以往SAG技术和叠层双有源区技术之间的优势互补,简化了EML集成芯片的制作工艺并提高了器件的整体特性。该技术为国际首创； 2． 开发了平面型DFB内光栅增益耦合结构（发明专利号:ZL 01 1 04431.4）, 成功地解决了集成器件的单模成品率问题. 器件的边模拟制比达到45dB以上； 3． 成功研制出阈值电流小于20mA、出光功率大于10mW、消光比大于12dB、调制响应带宽大于10GHz的EML单片集成芯片和阈值电流小于20mA、出纤功率1.5mW、消光比大于12dB、调制速率达到10Gb/s的EML封装组件及串、并行两种用于SDH系统的10Gb/s光电收发模块目标产品； 4． EML封装组件在10Gb/s的传输速率下成功地进行了10公里、25公里和35公里的光纤传输试验，眼图清晰开阔；收发模块目标产品的各项性能都达到了合同任务指标并符合信息产业部和ITU-T的相关技术标准；圆满完成了项目合同任务。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA312030 所属主题/专项 光电子材料及器件主题 课题名称 光通信用10Gb/s激光器模块及关键技术 课题负责人 祝宁华 依托单位 中国科学院半导体研究所 联系人 祝宁华 联系电话 010－82304385 传真 010-82304385 电子邮件 nhzhu@red.semi.ac.cn 重大成果简介： 在半导体探测器和激光器优化设计方面，突破传统的观念和约束，研制出了实用化的超宽频带TO封装的蝶型封装激光器和光探测器模块，所研制的器件在国家军事工业中已经得到应用。研制出国际通行电接口和光端口规范的光转发器（Transponder),并有小量产品销售。在器件封装过程中，利用封装寄生参数对芯片特征参数的补偿，使封装后器件的性能比封装前芯片的性能还要好。项目研究中所发展起来的技术，创新性的技术突破和培养的技术人才等等,对我国高速光通信技术和光电子器件的发展都具有重要的推动作用。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA311090 2004AA31G110 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 化学计量比LiNbO3、LiTaO3光学超晶格和全固态激光器 课题负责人 祝 世 宁 依托单位 南 京 大 学 联系人 祝世宁 联系电话 025－3597378 传真 025－3597378 电子邮件 zhusn@nju.edu.cn 重大成果简介： 该课题发明和优化了光学超晶格室温极化制备技术，制备出厚度在0.5 — 1.3 mm 之间，具不同微结构的化学计量比光学超晶格钽酸锂晶体，并利用这些晶体研制成新型光学超晶格全固态激光器样机多台。其中: 532纳米绿光激光器输出功率大于3瓦; 660纳米红光激光器输出功率大于2瓦; 440纳米蓝光激光器输出功率大于400毫瓦; 红、黄、绿、蓝四色激光器输出功率大于500毫瓦，超过合同指标，达到国际先进水平, 输出功率达瓦级的红、绿、蓝即准白光全固态激光器属国际首创。 该课题从超晶格微结构设计、材料制备和新型激光器的研制，形成了系列的自主知识产权，实施期间共申请国际、国内发明专利10余项，到完成时己有1项国际、5项国内发明专利获得授权。主要研究成果发表在美国应用物理快报、应用物理学报、光学快报等国际学术刊物上, 课题组成员5人次在国际会议上作邀请报告，培养了博士生、硕士生十余人。该工作推动了“准位相匹配”问题的国际前沿研究，对开拓光学超晶格在全固态激光技术领域的应用，以及将来的产业化做出了积极贡献。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA313140 所属主题/专项 光电子材料与器件 课题名称 光纤光栅传感技术及产业化研究 课题负责人 姜德生 依托单位 武汉理工光科股份有限公司 联系人 姜德生 联系电话 027-87876032 传真 027-87876032 电子邮件 fosrcwut@public.wh.hb.cn 重大成果简介： 本课题通过自主研发，攻克了特种传感光纤光栅、光纤光栅温度和应变传感器、系列光纤光栅波长信号解调器等关键器件和传感系统的规模化生产成套技术与装备及工程应用技术等。取得了一批创新成果，包括5项鉴定成果，均达国际先进水平，其中1项属国内外首创，居国际领先水平；申请发明专利10项，其中2项已授权。其标志性成果“光纤光栅传感系统工业化生产关键技术研究与应用”2004年获国家科技进步二等奖；光纤光栅感温火灾探测技术已编入“光纤火灾探测器国家标准”报审稿。这些成果已产业化，实现了年产特种传感光纤光栅5万支、光纤光栅温度和应变传感探头1万支、解调器500台的批量生产能力，形成了具有我国自主知识产权的成套技术与装备，打破了国外技术封锁与垄断，为加速光纤光栅传感技术在我国的发展奠定了产业化基础和提供了示范。该成果产品已大批量应用于石化、油田、桥梁、大坝、隧道、水下工程、建筑、电力、军工等行业的数十项大型工程的安全监测，为我国提供了新一代安全监测新技术，累计完成销售收入亿元以上，取得了显著的经济效益和社会效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA311080 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 1310/1550nm大功率超辐射发光二极管目标产品与规模化生产 课题负责人 李传文 依托单位 武汉邮电科学研究院 中国科学院半导体研究所 联系人 李传文 联系电话 027-87691458 传真 027-87802735 电子邮件 cwli@wri.com.cn 重大成果简介： 本课题的研究目标是突破针对大功率超辐射发光二极管的量子阱结构设计和材料生长、波导设计与制作工艺，腔面增透膜、保偏对轴耦合、高温度稳定性等关键技术，制作大功率、高稳定性保偏光纤输出超辐射发光二极管组件。通过项目组的努力，所研制的超辐射发光二极管管芯和封装器件的整体指标均达到国际先进水平，并解决了困扰光纤陀螺系统多年的光源国产化和稳定性问题。 在管芯方面采用MOCVD技术生长量子阱结构，并解决了端面镀膜的关键技术问题，在器件的结构和工艺方面均有创新，主要的成果有： 1、采用量子阱有源区结构，能有效提高器件的量子效率，代表超辐射发光二极管的研究方向，具有较强的先进性； 2、采用MOCVD外延是量子阱结构实现的主要技术，也是国际上最先进的生长技术； 3、光学膜淀积技术采用ECR CVD方法代替普通的电子束蒸发技术，折射率和膜厚的控制精度均大大提高，代表国际前沿的技术 在封装方面，采用透镜光纤进行耦合封装，在具体工艺上采用了无胶，无助焊剂，无铅封装技术，均达到了国际先进水平，主要的成果有： 1、在激光焊接工艺上创新采用四光束平衡焊接技术，并开发出四光束激光焊接工作台，改进后的工艺有效减小了焊接后位移，提高了器件的一致性和稳定性； 2、封装工艺中所有的组装均采用无助焊剂焊接技术，实现了无胶封装，在开发工艺的同时考虑到国际社会在环境方面的要求，均采用无铅封装，以减轻工艺和器件对环境造成的影响，符合国际潮流； 3、通过有限元模拟方法分析器件的封装结构，最终达到了极限工作温度-40到90度，全温范围出光功率稳定性优于3％的水平，远超过国际商用器件的技术水平； 4、找到了侧面分辨保偏光纤极轴的方法，结合创新的封装工作台旋转机构实现了保偏光纤对轴耦合，达到国内先进水平； 5、按照国际通行的Telcordia标准，对器件进行可靠性考核，并通过所有测试条目，达到了国进先进水平； 6、按照系统要求，对器件进行了稳定性考核，所有测试条目，达到了国内先进水平。 通过本项目的开发，项目组解决了多项重要的技术问题，获得了6项专利，样品的可靠性和一致性得到了系统单位的高度评价，在光纤陀螺系统上进行了使用，取得了成功，有望解决光纤陀螺系统的这一瓶颈问题，实现全系统国产化的目标，同时将大大减低系统成本，推动光纤陀螺系统尽快用在国家的国防中，提升我们国家的国防实力。2005年上半年，项目组提供的样品在组装成的光纤陀螺系统正式载弹飞行，成功的实现了全程导航，达到了预定的精度，在光纤陀螺领域引起轰动，从这方面看，本项目开发产品——超辐射发光二极管器件将成为民品军用的一个典型。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA312310 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 超宽带(S+C+L)光纤放大器 课题负责人 龙浩 依托单位 武汉邮电科学研究院 联系人 龙浩 联系电话 027-87691458 传真 027-87802735 电子邮件 hlong@wri.com.cn 重大成果简介： 本课题主要的研究内容是超宽带（S+C+L波段）光纤放大器和相关无源器件。在课题的研究过程中，课题组解决了光放大器在光学结构优化，测试方案选取，复用方案等方面、光学器件方面在提高器件工作带宽以及提高子带复用/解复用器的隔离度等方面的技术难题，完成了L波段EDFA产品化、S波段TDFA科研样机及C波段EDFA产品的性能改善提高；通过子带复用/解利用技术实现了超宽带（S+C+L波段）的光放大；实现了ASE方案的S波段掺铥放大器（TDFA），并申请1项发明专利；研制并生产了超宽带光放大器用系列光无源器件，实现了器件自产配置，提高放大器性价比；所开发的C+L波段光纤放大器已应用到1.6Tb/s（160×10Gb/s）传输系统以及3000公里超长距离的传输系统。课题在经济效益方面也取得了巨大的成绩，目前年产各类EDFA的能力达到一万台，并大量出口到欧洲，北美，及韩国日本等地，创造了巨大的社会效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA312140 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 新型通信光纤（S+C+L） 课题负责人 罗杰 依托单位 长飞光纤光缆有限公司 联系人 罗杰 联系电话 027－87802541 传真 027-87424548 电子邮件 luojie@yofc.com 重大成果简介： S+C+L三波段光纤是符合ITU-T最新标准G.656建议的新型通信光纤，是能够同时应用于城域网和长途干线的新一代光纤。 S+C+L三波段光纤是一种色散平坦型非零色散位移光纤。应用这种光纤能同时开通S、C、L三个波段，使光纤的实际利用带宽大大提高，可满足人们对带宽需求的不断增长。 本课题研发的光纤的各项指标都达到或超过课题任务合同规定的技术指标，并且开发出了基本消除水吸收峰的G.656光纤。产品指标达到国际同类产品的先进水平。工艺成熟，年生产能力可达到500万公里以上。产品已开始向市场推广。 本课题申请了两项国家发明专利和一项美国发明专利。中国专利授权号为：03125221.4；03118463.4；美国专利公开号为：20040146261A1，并且已得到同意授权的通知。 在标准方面, 2003年，长飞公司同德拉克光纤科技公司（荷兰）合作，对ITU-TG.656建议草案共同提交了一份修改草案，对G.656光纤的技术标准，提出了我们自己的意见。同时，我们同武汉邮电科学研究院和邮电部五所合作，代表中国信息产业部也提交了一份类似的修改草案。最终，我们的意见得到了采纳，并且促成了ITU-TG.656标准在2004年得以通过。 利用本项目研制的光纤，在烽火通信公司成功进行了40Gb/s传输6×80km的系统传输试验。 本项目的两名主要成员，以该课题为基础，在完成本项目任务的同时，完成了博士论文的工作，即将取得华中科技大学的博士学位。本课题在执行过程中共发表相关论文7篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA312110 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 25GHz光梳状分波器研制 课题负责人 罗勇 依托单位 武汉邮电科学研究院 联系人 罗勇 联系电话 027-87691321 传真 027-87802735 电子邮件 LuoY@wri.com.cn 重大成果简介： 本课题是研究可把25GHz间隔的光波信号分为50GHz间隔光波信号的光梳状分波器件(Interleaver)，该器件是实现超大容量的DWDM系统和DWDM系统扩容升级的关键器件。在研制过程中，课题组采用新型的偏振光干涉滤波结构及PMD补偿、色散补偿、相位调整等技术研制成功了25GHz光梳状分波器，具有隔离度高、损耗小、器件结构简洁的优点，此技术方案属国内外首创，拥有自主知识产权，先后申请了4项专利，已授权3项，其中发明专利2项（包括美国发明专利1项）及实用新型专利1项。该器件各项性能指标达到或优于计划任务书要求，通过了相关Telcordia可靠性试验，产品性能稳定可靠。 该项目的研制成功和投入生产填补了国内空白，为我国制作50GHz DWDM或25GHz DWDM波分复用器件及开发相应传输系统的研发提供器件基础，提高了我国高新技术开发领域特别是光纤通信方面的水平，增强我国DWDM的市场竞争力和占有率。该项目的产业化向社会提供新的就业机会，促进我国相关产业的发展。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312110 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 无源光网络（EPON）的突发式光收发模块 课题负责人 马朝晖 潘素敏 依托单位 863上海光电子技术研究开发中心 联系人 易河清 联系电话 021-50802141/50802214 传真 021-50802141 电子邮件 Scop863@sina.com 重大成果简介： 本课题成果为原创性成果，从理论推导到技术实现均拥有完全自主知识产权。课题包括突发式光发送模块和突发式光接收模块两部分。 突发式光发送模块：采用独创的“自动消光比控制”方法来实现LD的输出功率稳定和所需消光比。要点是利用发送光信号与其中交流信号分量两者的差值来控制LD的偏置电流。具有完全自适应功能，且不丢失信号，同样可用于连续平稳流模式工作。 突发式光接收模块采用AC耦合输入方式，从而消除输入信号中的直流分量变化对突发信号再生器运算的影响。具有以下优势： a：该突发接收机具有自适应功能，无需系统提供Reset信号，简化了系统设计； b：传统的“可变门限”突发接收机在建立和复位门限过程中会丢失信号，而该突发光接收机并不丢失信号，可适应EPON、GPON和A/BPON所有国际标准； c：采用AC耦合输入，大大提高了对前置放大器和ONU光发送的适应性，并不要求系统关断ONU光发送中LD的Bias，从而进一步简化了PON系统的设计，可提高PON系统的带宽利用率； d：该突发光接收机实际上是一种全新的逐比特再生技术，它可以承受较严重的码间干扰，这一点是任何现有的数字接收机都不具备的优点； e：高灵敏度是该突发接收机的突破性进步，在155Mb/s时灵敏度可优于-40dBm（采用PIN光检测器），是迄今为止灵敏度最高的光接收机。该突发接收机用于PON系统中，在155Mb/s上行速率下，分路比可达1：128或1：256，而采用传统技术则分路比只能达1：16（均以ONU发送功率为0dBm计算）。采用该突发接收机可使PON系统分路比提高10倍以上，可大大降低网络成本，加速全球FTTH的进程。开发的1.25Gb/s突发接收机，灵敏度优于-27dBm（PIN），按我们计算，应该还有优化提高的空间，可以达到-30dBm。该突发接收机易于升级到2.5Gb/s的速率，仅须在1.25Gb/s的基础上改变积分时间常数等参数即可实现，目前尚无任何传统技术可将突发接收机的速率提升至2.5Gb/s。 f： 该突发接收机与现有技术兼容，可在不对系统设计作任何改变的情况下，取代现有技术并大大提高系统性能。 本课题已申请多项发明专利，其中申请美国发明专利2项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312140 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 平面光波导器件的自动化耦合封装关键技术 课题负责人 马卫东 依托单位 武汉邮电科学研究院 联系人 马卫东 联系电话 027-87691172 传真 027-87802735 电子邮件 mwd@wri.com.cn 重大成果简介： 本项目的主要目的是开发出一套包括波导芯片和光纤阵列自动对准、测试、粘接和固化等过程的自动化封装系统和混合式快速自动对准软件。项目组开发并掌握了多项波导器件自动对准的核心技术，申请了三项发明专利，所研制的波导器件自动化耦合封装采用了机器视觉、混合自动对准算法等先进技术，并采用了精密电动微调架，实现下述四项技术指标： （1）系统对准精确度：该系统所实现的波导器件对准附加损耗小于0.15 dB。 （2）系统的重复性：同一波导器件的三次重复对准，器件各通道的损耗值变化小于0.05 dB。 （3）系统的时间稳定性：波导器件和光纤阵列对准后，器件各通道的损耗值在10分钟之内的变化小于0.05 dB。 （4）系统的效率：在利用CCD等手段实现波导器件和光纤阵列的粗对准后，每个波导器件的精确对准时间约2分钟。 本项目开发出具有自主知识产权的实用化平面光波导器件自动化耦合封装系统，获得并掌握了一系列的用于波导器件自动化封装的关键技术，改变了国内长期以来低效率的手动耦合封装方式，实现了平面光波导器件的自动化规模生产，形成申请了有关光波导器件和光纤阵列的自动对准和耦合封装技术方面等4项发明专利。该项目的实施完成，大大提高平面光波导器件的封装效率，降低集成光波导器件的成本，并且大大提升光波导器件的质量，增加集成光波导器件在光通信市场上的竞争力。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA311060 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 半导体照明产业化在线测试关键技术与设备研究 课题负责人 潘建根 依托单位 杭州远方光电信息有限公司 联系人 潘建根 联系电话 传真 电子邮件 everfine@everfine.net 重大成果简介 该课题主要取得了以下三大成果： LED标准校准源：利用热电制冷技术、精密恒流驱动技术、恒结电压精密控温技术、积分式光学引擎技术和光纤导光输出技术，实现了极高稳定度的LED标准校准源。可应用于LED测试的各个领域，包括实验室校准和在线快速测试的实时动态校准，各项技术指标处于国际领先地位。该成果的意义不仅在于解决了LED的标准校准源的问题，更为重要的是，由于LED标准校准源具备比传统标准光辐射源高1～2个数量级稳定度的潜力，LED标准校准源将极有可能替代传统标准光辐射源，为人类的整个光辐射测量事业带来一场革命。该项成果已通过省级鉴定。 LED芯片在线检测系统：实现了对LED芯片的快速检测，由计算机自动完成对LED芯片的质量分级。该成果填补了国内空白，如果实现国产化，可创造5亿元左右的产值，而且随着LED产业的发展，LED芯片检测设备的市场前景将更加十分广阔。 LED在线测试系统：在国际现有先进LED在线测试技术的基础上，采用了独创的在线实时动态校准技术、分光积分测量技术和高性能光信号采集技术，测量结果准确度达到了国际同类先进水平，整个系统技术密集程度和复杂程度均较高。该成果为我国自主拥有自己特色的先进照明LED在线测试技术奠定了基础，经产业化完善后，可大量应用于我国的半导体照明产业。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA312030 所属主题/专项 光电子材料及器件技术 课题名称 10千兆以太网用小型化、热插拔光收发器件及模块 课题负责人 沈坤 依托单位 武汉邮电科学研究院 联系人 沈坤 联系电话 027-87691371 传真 027-87803010 电子邮件 shk@wtd.com.cn 重大成果简介： 本课题在自主开发高速可插拔光发射器件、高速可插拔光接收器件和高速可插拔模块等三个方向上取得了重大的研究成果。 10千兆以太网用小型化、可插拔光发射器件，具有自主知识产权。利用同样拥有自主知识产权的、自制的无制冷高速激光器管芯开发出来。它具有体积小、可插拔、成本低、使用方便的特点。设计开发了高速信号下的低微波反射和低寄生效应的高频管壳，设计有良好性能光路器件结构。在狭小的空间里完成直流偏置加载和高速信号的导入，使高速激光器管芯工作在直接调制状态下。 可插拔的探测器接收器件，具有自主的知识产权。着重解决了以下几个关键技术：高速信号的同轴封装，噪声的基底处理，同轴封装高密度元件间的电源去耦，高频滤波以及探测器结电容、引线电感和阻尼电阻等谐振回路的响应等。 小型化的插拔模块拥有自主的知识产权，重点解决了以下几个关键技术：高速光电系统电路的设计和调试方法，高速信号的板级处理和EMI/EMC处理，模块抖动性能的优化，高速大信号对高速小信号的影响，信号的串扰控制，模块的热设计，模块的智能化管理和控制以及软件的编写和调试等 成果已获得国家发明专利三项，编写国家标准一项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA313160 所属主题/专项 光电子材料与器件 课题名称 石油物探和振动监测光纤传感器研制与产业化 课题负责人 谭成忠 依托单位 法尔胜集团公司 联系人 谭成忠 联系电话 传真 电子邮件 cztan@nju.edu.cn 重大成果简介： 目前石油地震勘探普遍采用24位Δ－Σ技术，动态记录范围可达120dB，同时在国内外石油物探行业广泛使用的是传统的“活动线圈速度型检波器”，可记录的最大动态范围约为60dB，接收信号的畸变大，响应频带窄，需几个至几十个组合以降低噪音干扰，这样加大了油气勘探的成本。随着勘探目的层深度的加大，石油地震反射信号高频信号衰减快，主要表现为低频特征，而传统“活动线圈速度型检波器”对却低频信号（特别是6Hz的信号）接收能力差。同时，其高频响应随着频率的提高衰减加快，不利于高分辨率勘探，因此检波器技术成为高精度和深部地震勘探技术的一瓶颈环节。高分辨率地震勘探要求检波器类型从速度型向加速度型发展；从单分量向多分量发展；从模拟型向数字型发展；从低灵敏度、小动态范围向高灵敏度大动态范围发展；由组合接收方式向单点接收方式发展（即单道单只检波器接收信号）；检波器施工方法由大道距多只检波器串并组合方向向单道单只小道距接收方式发展。 本课题研制的光学检波器为单点接收加速度型检波器,可通用于石油物探和振动监测, 频率范围：0.1－800Hz; 加速度灵敏度：~1（V/ms-2）。光学检波器由一个替代传统检波器的24个组合，因此极大减少了地震勘探的野外工作量，由传统的多只检波器串并联组合发展成为单道单只检波器接收信号，这为高精度小道距地震勘探提供了技术支持。光学检波器的频谱范围比传统检波器宽，数据频率信息丰富，因此光学检波器有利于高精度、高分辨率的地震勘探，这是光学检波器重要的特征之一。通过对研制的光学检波器进行了一系列的物理性能测试, 并且在重庆、贵州、江苏、新疆和内蒙古进行了六次野外对比试验,由中石化华东石油局第六物探大队出具的野外测试报告和用户报告的结论为: 本课题研制的光学检波器为高精度石油地震勘探提供了一种新的技术，可以实现由单只光学检波器替代传统的多只检波器串并组合，并与现在使用的数据采集装置接口吻合，动态范围广，频谱范围宽，数据频率信息丰富，浅层分辨率高,为高精度小道距地震勘探提供了技术支持。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312050 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 色散补偿光纤及模块的研究 课题负责人 王 铁 军 依托单位 长飞光纤光缆有限公司 联系人 王铁军 联系电话 027-87802541 传真 027-87424548 电子邮件 tiejunw@public.wh.hb.cn 重大成果简介： 色散补偿模块是通信传输中必不可少的关键产品。该产品的成功开发打破了国外对该类产品的垄断局面,使国内通信厂家方便取得该产品，并能根据要求优化通信系统结构，对提高通信系统性能,降低成本，推动产业进步，起到了积极作用。 在经济效益方面，本课题的成果——色散补偿模块，在国内年需求量为2000个，按平均每个模块2000美圆计算的话，价值达4百万美圆。如果进一步开拓国际市场，将会有巨大的经济效益。成本低，售价比国外同类产品低20%以上。 具体成果汇报如下: 1） 开发出了商用色散补偿模块。性能指标达到或超过国际同类产品水平。FOM值不小于200 ps/nm/dB，偏振模色散不大于0.5ps/√km。性能价格比优于国外同类产品。 2） 实现年产2000个模块的生产能力。实现模块产品的系列化，提供能够补偿20公里，80公里等不同长度的色散补偿模块。适应大容量光通信发展的要求，研制出精确补偿色散，并实现二阶色散的补偿。 3） 本课题在研制过程中，共申请了三个发明专利。目前，获得通过的国际发明和国内发明专利各一个。 4） 成果转化情况:目前长飞公司已具备DCM生产能力2000件/年，如有更大需求，可随时增加生产能力。 5） 市场推广情况:目前华为、中兴等国内几家大的通讯设备制造商都使用了我们的DCM产品，且反应很好。国外出口到韩国等国家。目前,美国等用户正在试用我们的DCM产品。 主题（专项）题课验收重大成果简介 课题编号 2002AA313110 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 光纤光栅传感器网络关键技术研究和工程化应用 课题负责人 韦春龙 依托单位 上海紫珊光电技术有限公司 联系人 韦春龙 联系电话 021-64653118-113 传真 021-64658398 电子邮件 wave@synetoptics.com 重大成果简介： 本课题申请专利共22项，发表论文85篇，实现产品销售额516万元。完成示范工程1项，典型附加工程2项。课题成果达到国际先进水平1项。①首次在国内进行10通道100Hz的同步在线基于光纤光栅传感网络的桥梁结构健康监测；②首次在国内实现高压开关柜温度监测的规模化应用（十个配电站，共714个测点）。 本课题解决了光纤光栅传感器网络中的关键技术问题并进行了多项工程化应用，形成了拥有自主知识产权的以光纤光栅应变、温度和冰压力传感器为基础的新型光纤传感器系列产品以及相应的光纤光栅传感网络解调设备及系统集成系列产品。其中，传感器系列产品主要包括：①光纤光栅表面安装式/埋入式应变传感器，②光纤光栅加速度传感器，③光纤光栅电力/土木温度传感器，④光纤光栅（冰）压力传感器；解调设备系列产品包括：①FONA-5064A多通道1Hz（可达64通道）光纤光栅传感网络分析仪，②FONA-2004D多通道300Hz光纤光栅传感网络分析仪，③FONA-2004H多通道2kHz光纤光栅传感网络分析仪；系统集成产品包括：①电力温度监测系统e-Smart1115，②油罐区火灾探测系统i-Smart1115。以上系列产品业已广泛应用于桥梁、建筑等领域的结构健康监测以及航空航天军事领域，为这些领域的发展注入了新的活力。此外，这一系列产品开始应用于石化、电力等行业中的火灾报警和温度监控，有效解决了这些行业的本征安全和抗强电磁场干扰的温度报警和监测的老大难问题，为安全生产保驾护航。实现了经济和社会效益双丰收。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312210 所属主题/专项 光电子材料与器件 课题名称 光纤预制棒产业化新技术 课题负责人 吴兴坤 依托单位 富通集团有限公司 联系人 杭萍 联系电话 0571-63366142 传真 0571-63326488 电子邮件 fthp@ftjt.net 重大成果简介： 富通集团突破国外技术壁垒封锁，研究开发的光纤预制棒产业化新技术，其核心——芯棒沉积技术——对于整个预制棒生产过程至关重要，直接决定了预制棒的各项性能指标，是实现大尺寸光纤预制棒量产技术的基础。在总工吴兴坤博士领导下，以博士、硕士为主体的富通研究开发团队，采用计算机模拟技术数字化预制棒沉积过程中压力场温度场的分布，改造反应炉形状及排气系统以提高其稳定性；深入研究原料粉尘气相沉积原理，通过传统氢氧焰喷灯水解反应区域的形状和效率分析，研制成功了具有自主知识产权的新型高效多重管喷灯，并设计开发出能精确控制光纤预制棒芯包层几何尺寸和折射率分布的沉积系统，将芯棒沉积效率由30%提高到55%；同时采用激光控制系统，大大提高了芯棒轴向稳定性，从而成功地掌握了大尺寸光纤预制棒的量产化技术。目前，富通已成功制造岀直径达120mm长度1400mm的大尺寸光纤预制棒，可一次拉丝得到1300km以上光纤。大尺寸光纤预制棒全合成技术，具有芯棒沉积速度高（达 6 g/min）， 几何尺寸稳定， 对原料气体纯度要求较低，原材料可全部实现国产化等优点，有效地控制了预制棒生产成本，大大增强了产品市场竞争力。 在开发产业化新技术制造低水峰光纤预制棒的过程中，富通开创性的将元素分析技术引入产品分析，以多种先进科学测试分析仪器为后盾，通过大量的实验及样品测试，经过缜密地科学分析和讨论，进一步了解光纤中“水峰”产生的机理，并制作了国内首份预制棒在生产过程中氢元素迁移图，为消除水峰奠定下扎实的理论基础。经过反复试验改进工艺，改造适当的设备，终于克服了横在研发人员面前的技术难关，消除了1383nm附近的水峰，富通光纤实现了全波段传输，完全符合ITU-T G.652C光纤和国标GB/T9771.3-2000的要求。该工艺具有产品质量稳定、性能优异、生产成本低、易于实现等优点。现在，由全合成工艺制造的低水峰光纤已经全面推向市场，成为富通的主力产品。开发的低水峰光纤预制棒生产工艺也已获得国家发明专利授权。 在项目实施过程中，富通并没有满足引进美、日等国家先进制造设备，合理化改造进行扩大生产规模，而是遵循引进——吸收——改造——创新的原则逐步实现预制棒生产设备的国产化。富通自行研制开发的具有自主知识产权的芯棒沉积装置，配以新型专利喷灯，沉积全程实现激光控制，可高精度控制预制棒的几何尺寸，高效稳定地生产岀合格的预制棒芯棒。而富通自主开发的预制棒包层生产设备，沉积速率更是比国外同类机型提高50％，材料利用率提高30％。引进与国产化双管齐下，富通现在不但具备了年生产光纤预制棒40吨/年的生产能力，更在国内率先具备了设计开发预制棒生产设备系统的技术能力。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA311020 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 MO源产业化现代测试技术及合成、纯化的高效生产技术 课题负责人 徐 昕 依托单位 江苏南大光电材料股份有限公司 联系人 徐昕 联系电话 0512-62520998转120 传真 0512-62527116 电子邮件 xuxin@natachem.com 重大成果简介： 近十多年来，随着金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术产业化的突破，化合物半导体材料的应用越来越多，而发展MOCVD技术的关键之一就是必须有高纯度的金属有机化合物（MO源）。江苏南大光电材料股份有限公司的这项成果研究了MO源产业化生产过程中的质量监控及最终产品的检测，通过ICP-OES和ICP-MS配合使用检测近50种元素，检测的杂质元素种类以及主要杂质元素的检测灵敏度达到国际先进水平；同时研究了MO源高效的合成、纯化生产技术，特别是目前使用量最大的MO源——三甲基镓的大批量生产技术，采用了先进的配合物纯化技术，建成了我国第一条规模化制造MO源的不锈钢管道式生产线。该生产线完全自主设计、制造，生产工艺合理，质量稳定可靠。目前三甲基镓在国内市场已稳居主导地位，批量供应厦门三安电子、深圳方大福科、中电第十八研究所等量产企业，并且进入台湾、韩国、日本及欧洲市场。我公司的三甲基镓已成功地应用在各种不同外延结构的生产中：如GaAlInP外延（红黄光）、GaN外延（蓝光）、GaAs外延（太阳能电池）、GaAlAs外延（激光器）等；并且在Aixtron、Veeco、Thomas swan以及Nippon Sanso、Ninex自制机台等各种品牌的MOCVD机台上均获得好的结果。本成果打破了西方对MO源的垄断，实现了真正意义上的MO源国产化，有力保障了我国生产、科研特别是军工领域研究的供应，彻底摆脱了对进口MO源的依赖。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA212020 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 40通道阵列波导光栅（AWG）复用/解复用器芯片及模块目标产品 课题负责人 许远忠 依托单位 武汉邮电科学研究院 联系人 许远忠 联系电话 027-87691922 传真 027-87802735 电子邮件 yzxu@wri.com.cn 重大成果简介： 平面光子集成技术(PLC/PIC)是新一代通信光电子器件技术最重要的发展方向之一，也是中国必须攻克和掌握的战略高技术。阵列波导光栅(AWG)器件是基于PLC技术的典型器件，也是“十五”863计划中重点支持的研究课题。本课题深入研究了波导阵列光栅（AWG）设计的束传播方法（BPM），结合商用软件成功进行了AWG的优化设计，总结出一套完整的成熟的AWG设计理论和设计方法；系统研究了平面光波导器件工艺，实验验证了设计的正确性，最终研制出各项技术指标均满足合同要求的AWG芯片，并建立建成一条集设计、掩模、光刻、氧化、成膜、刻蚀、退火、切片、抛光、耦合、封装、测试于一体完整的平面光波导（PLC）器件生产线和一套具有自主知识产权的AWG器件自动封装系统，可快速进行光纤阵列与AWG芯片之间的耦合、对准和测试工作，为AWG器件的量产打下了良好的基础；进行了热稳定AWG模块制作技术的研究，解决了温控电路的设计与制作、热稳定AWG模块的可靠性等问题，成功制作了热稳定AWG模块。通过课题的开展，培养了一批具备了AWG等PLC器件的设计、工艺制作、耦合封装等方面成熟的人才队伍。在课题开展中共申请各类专利多项，在国内外重点刊物上发表文章六篇，其中SCI三篇。 本课题主要创新点在于研制出具有自主知识产权的波导阵列光栅器件，是“十五”863期间，中国在PLC技术和器件方面的一个重要标志性成果。AWG器件产品的成功开发，打破了国外公司对我国DWDM的技术封锁及市场冲击，提高了我国PLC器件的整体竞争力。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA312270 所属主题/专项 光电子材料及器件 课题名称 14XXnm泵浦激光器与喇曼光纤放大器关键技术 课题负责人 印新达 依托单位 武汉邮电科学研究院 联系人 印新达 联系电话 027-87691485 传真 027-87802735 电子邮件 xdyin@wri.com.cn 重大成果简介： 喇曼光纤放大器是实现高速率、大容量和超长距离传输的光纤通信系统的关键器件之一。课题组依靠创新的产品设计技术，利用自己研制的配套光无源器件和高可靠性的半导体激光器，紧密结合实际的光传输系统，以现有技术基础和产品基础为依托，向全方位、全系列发展喇曼光纤放大器以及相关产品，最终开发出有自己特色和市场竞争力的商用产品，其中：  在基本器件方面，创造性地开发出小尺寸的喇曼放大器用泵浦 消偏器及混合功能器件；  在喇曼放大器的产品设计方面，提出了崭新的若干喇曼泵浦源的结构方案及优化的设计参数等；  在产品的应用技术方面，提出了新型的实用的喇曼放大器的信号检测与安全实现技术，提出了基于自发辐射谱特征的喇曼增益检测与控制技术等；  推动产品应用和系统技术发展：率先应用于国家干线工程、有力支持信息领域3000公里无电中继超长距离传输重大项目；  项目产品已经形成一定的产业规模，并荣获中国通信学会科技进步二等奖，项目累计申请专利10件，包括美国发明专利1件，共发表文章11篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA312171 所属主题/专项 光电子材料及器件技术 课题名称 10Gb/s光电收发模块 课题负责人 邹行川 依托单位 武汉邮电科学研究院 联系人 邹行川 联系电话 027-87693470-8859 传真 027-87803010 电子邮件 xczou@wri.com.cn 重大成果简介： 10Gb/s光电收发模块是一个双向的高速模块器件,适用于光物理与电段层之间提供标准的电光接口. 它采用高速CMOS方案设计和非线性温度控制电路,实现模块低功耗(典型值4.5瓦),可稳定工作于-5～75oC范围;运用信号完整性方法和自动判决门限设计,实现高接收灵敏度;它具有优异的抖动性能（典型值0.05UIpp@4MHz-80MHz;0.1UIpp@20kHz-80MHz）。 该产品按照应用可分为长距离、中程和短程三种系列产品,可覆盖几乎所有光传输需求.传输代价小于2分贝.它可工作于不同的传输速率,可广泛应用于以太网、高速城域网、SDH/DWDM传输网络.目前,该系列产品已通过国内外众多系统制造厂商测试,得到广泛的应用. 到目前为止，该系列产品已实现生产总值超过2000万元. 依托项目开发的10Gb/s自主开发的高速激光器管芯和光电直调器件及时填补国内空白和国外同类产品同时面向市场,取得良好的市场和社会效益. 依托项目,项目组起草并通过两个国家行业标准同时申请获得一项国家发明专利. 该项目成果通过了湖北省科技厅和信息产业部组织的鉴定,认为该成果达到了国内领先水平和国际同类产品的先进水平,获得省部科技进步二等奖. 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA331030 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 耐热镁合金及其在汽车上应用研究 课题负责人 卢晨 依托单位 上海交通大学 联系人 曾小勤 联系电话 021－62932113 传真 021－62932113 电子邮件 xqzeng@mail.sjtu.edu.cn 重大成果简介： 本课题利用我国丰富的稀土资源和镁合金资源，研制出低成本耐175℃高温镁合金和4种镁-稀土中间合金，形成了年产1000吨低成本镁-稀土中间合金生产技术及3000吨高温镁合金的生产能力，开发出高温镁合金压铸成型工艺及模具，形成年产30万套轿车用变速箱生产技术。其中合金的力学性能指标将达到：室温力学性能：σb≥210MPa, σ0.2≥110MPa,δ≥3%;抗蠕变性能：175℃力学性能：70MPa拉伸蠕变条件下，100h的总蠕变量ε≤0.1%；压力蠕变性能：符合上海大众P-VW2501技术要求；耐蚀性能：盐雾试验0.1-0.25mg/cm2/day;成本指标：不超过目前工业上最常用的AZ91镁合金成本的10%。从实验和数值计算两个方面系统研究了新型耐热镁合金的铸造工艺性能。研究了各种合金的流动性能、热裂倾向等。完成了自动变速箱壳体铸造过程的充型、凝固模拟，并准确预测了缺陷的发生。成功试制了耐热镁合金自动变速箱壳体，形成了成熟的压铸生产工艺。所试制的自动变速箱壳体已经通过台架试验，进入批量试制阶段。 自主开发了陶瓷过滤、精炼剂净化等耐热镁合金净化处理技术，研制成功了适合于镁液净化和废料回收的系列净化剂和陶瓷过滤块。净化后镁液的氯含量10ppm，杂质总量0.01%，指标达到合同要求。镁合金废料经净化处理后完全可以重新使用。成功开发了无铬磷酸盐转化膜、无铬阳极氧化、镍磷化学镀等镁合金表面处理技术。能够有效改善镁合金表面的耐腐蚀性能和耐磨性能。项目执行过程中共申请发明专利27项，已获授权12项， 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA33G010 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 500MPa碳素钢先进工业化制造技术开发 课题负责人 刘相华 依托单位 东北大学 联系人 杜林秀 联系电话 024-83686420 传真 024-23906472 电子邮件 Du_linxiu@21cn.com 重大成果简介： 本课题开发了300-500MPa超级钢带材、中厚板、棒线材的实用生产技术，并在国内很多钢厂推广应用。到2005年底推广各类超级钢400多万吨，创造经济效益2亿多元，并取得了节省资源能源、减少钢材用量、降低结构重量、降低用户成本等社会效益。 在理论研究方面，确定了超级钢板带材和棒线材的化学成分体系，提出了适度细晶化、复合强化的技术路线和柔性钢种开发的思想，揭示了超级钢轧制过程组织变化规律和纳米级析出物的析出规律，研究了超级钢轧制过程中再结晶、相变等物理冶金现象，建立了细晶粒钢的组织性能演变与控制理论。 在实用技术开发方面，发明了棒线材超快速冷却装置，解决了超级钢棒线材轧制过程的生产节奏、屈强比、焊接性能等难题，在节省合金元素的前提下大幅度提高了棒线材性能。开发了超级钢带材适度高温进精轧机组，通过道次间冷却控制终轧温度的生产技术。对超级钢的综合力学性能、成型性能、焊接性能与焊接工艺等进行了系统的研究。并成功地开发出超级钢车轮钢、低成本细晶粒双相钢等产品，超级钢带钢、中厚板、棒线材生产技术得到了大规模的推广应用。 本课题申报国家发明专利22项，其中已获授权的10项，已经形成自有知识产权的保护网。课题的相关成果获得省部级科技进步一等奖1项、二等奖1项、三等奖1项，市级科技进步一等奖2项；课题取得了多项创新成果，形成了具有自主知识产权的成套技术，项目成果已经转化为生产力，为我国钢材品种的升级换代和钢铁工业的技术进步做出了重要贡献。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA333020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 抗热冲击、耐侵蚀特种陶瓷蒸发舟的研制与开发 课题负责人 王为民 依托单位 武汉理工大学 联系人 王为民 联系电话 027-87215421 传真 027-87879468 电子邮件 wangwm@hotmail.com 重大成果简介： 武汉理工大学承担“抗热冲击、耐侵蚀特种陶瓷蒸发舟的研制与开发”项目，抗热冲击、耐侵蚀导电陶瓷蒸发舟广泛使用于各种材料表面金属化和表面改性，在包装材料、多层膜电容器及显像管玻壳金属化等方面大量使用，是真空蒸镀行业的关键耗材。目前，大尺寸（长度12cm）蒸发坩埚全部依赖从美国和德国进口。本项目根据使用条件对材料的要求，确定了材料的基本体系，建立了材料组成—制备工艺—材料性能关系数据库，设计和研制出计算机在线监控的大电流高效快速烧结装备，完成了大型工业化设备的设计、制造和运行等系统研究工作；开展了陶瓷复合材料蒸发坩埚的制备工艺优化研究，保证材料制备过程工艺短、效率高、稳定性好，实现了低温、快速烧结。研制和生产的陶瓷复合材料蒸发舟产品填补了国内高品质蒸发舟的空白，替代进口。本课题共获得国家发明专利2项、申请国家发明专利6项，获得省部级科技进步奖3项，建立企业标准2项；建立了年产10吨二硼化钛陶瓷微粉生产线和年产10万只陶瓷蒸发舟生产线，二项产品填补了国内空白。批量化生产的产品经多家用户单位使用，证明产品质量和使用性能优良，综合性能与美国ACC公司和德国ESK公司的产品性能相当，达到国际先进水平，产品成本仅为进口产品售价的三分之一。已占领部分国际和国内市场。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA334020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 特种工程塑料制备及应用新技术 课题负责人 顾 宜 依托单位 四川大学 联系人 顾 宜 联系电话 028-85405138 传真 028-85405138 电子邮件 guyi@pridns.scu.edu.cn 重大成果简介： 特种工程塑料研发取得显著进展并参与国际竞争。成功完成了高分子量聚芳硫醚砜树脂及改性料的合成研究、高纯度树脂的制备以及聚芳硫醚砜复合材料加工工艺研究、聚芳硫醚砜薄膜的制备与性能等研究，目前正与企业合作，在四川省级工程中心的平台上共同进行聚芳硫醚砜40吨/年中试装置的建设工作。通过亲核取代反应，采用了溶液三元共聚合成路线，合成聚醚醚酮酮树脂，合成装置规模为50吨/年。聚醚醚酮酮树脂具有强度高、模量大以及优良的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性、尺寸稳定性、加工成形性等，其主要性能指标为：1．Tg：159.2℃2．Tm: 362.1℃ 3．拉伸强度：118MPa 4．断裂伸长率：50.6% 5．弯曲强度：164MPa 6．体积电阻：1.7×1016Ω.cm 7．热分解温度：543℃（TGA法，失重2.5%）。 含杂萘联苯结构系列高性能树脂建成500吨/年的树脂生产装置，顺利实现一次试车成功，相继开发成功成本更低的杂萘联苯聚醚双酮(PPEKK)及其共聚物PPESKK；以及可功能化和可交联的带有－CN侧基杂萘联苯聚醚腈砜酮(PPENSK)和杂萘联苯聚醚腈酮酮(PPENKK)。同时已成功制得含二氮杂萘酮联苯结构二胺、二酸和二酐等系列新单体，进而研制成功含二氮杂萘酮联苯结构的新型聚芳酰胺(PPEA)、聚酰亚胺(PPEI)、聚酰胺酰亚胺(PPEAI)、聚芳酯(PPE)等几个系列的耐高温可溶解新型高性能树脂，综合性能均优良，形成了一个独具特色的高聚物体系。部分产品在军工装备上得到应用。已累计销售收入达到9000多万元。课题获得四项发明专利授权，其中国际专利一项，日本专利一项，另有五项发明专利申请已经受理， PPESK及其制备法获得国家技术发明二等奖和省科学技术发明一等奖各一项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA334050 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 新一代高性能复合高分子材料—轻质高性能聚酰胺66改性树脂 课题负责人 阳明书 依托单位 中国科学院化学研究所 联系人 阳明书 联系电话 010-82615665 传真 010-82615665 电子邮件 yms@sklep.iccas.ac.cn 重大成果简介： 由中科院化学所和中石油辽阳分公司承担的“新一代高性能复合型高分子材料—轻质高性能聚酰胺66改性树脂”课题突破了纳米分散复合的关键技术，对现有的国产通用聚酰胺66进行改性，将耐800C普通尼龙66材料提高到耐热1600C尼龙复合材料，使其升级为高性能工程塑料，具有高强度、高刚性、高耐热性、高尺寸稳定性、低吸水率、抗冲击等优良综合性能，同时加工性好、密度小的聚酰胺66改性产品，完成了2000立升反应釜的工业化及其辅助设备的工业化试验，系统进行连续化生产时，每日改性黏土产能300kg以上。Φ58螺杆挤出机组进行了扩充，形成了从原材料处理、复合加工造粒、干燥、混仓、包装一体化连续运行的生产线。2004年该项技术已实现工业化生产。项目承担各方联合聚酰胺66原料企业，共同投资1800万元注册成立了辽阳辽化工程塑料有限公司，建立了一条年产2000吨改性聚酰胺66工程塑料生产线。目前产品在机械、电子电器等工程塑料领域正式产品销售超过1000吨，同时在出口枪械上得到应用。申请并获国家发明专利授权2项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA335020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 车用树脂基复合材料大型结构件制造关键技术 课题负责人 李新华 依托单位 北京玻璃钢研究设计院 联系人 高国强 联系电话 13501148425 传真 010-61162500 电子邮件 ggqbj@263.net 重大成果简介： 北京玻璃钢研究设计院承担的“车用树脂基复合材料大型构件制造关键技术”课题成功突破了包括模具设计与制造技术、结构优化设计技术等制约复合材料低成本制造的瓶颈技术，解决了大型构件快速成型技术、液体模塑成型工艺、低成本模具设计制造技术及其复合材料模具表面金属化问题，建立了液体模塑成型过程分析与模拟的专家系统，各项指标的实验结果与模拟结果相对偏差小于10%，大大提高了产品的质量及成品率。同时，设计了复合材料计算机辅助集成制造系统，建立了工业化集成制造系统，生产大型结构件的制造周期缩短到40分钟。 应用课题专有技术直接进行转化，开发了飞龙重卡散热器面罩、黄河王子商用车面罩、STEYR重卡高顶、豪沃导风罩等一系列车用复合材料结构部件，其中，飞龙重卡散热器面罩、STEYR重卡高顶等产品通过重汽集团的各项检验指标。目前已经建立的生产线生产面罩的周期为40分钟/件，日产量为30件，年产量可以达到1万件。目前飞龙散热器面罩，黄河王子前围护面（一套4件），豪沃导风罩(1套2件)三种产品为重汽批量供货，课题依托单位已经成为重汽集团配套产品正式供应商；目前已经形成稳定的供货能力，并提供产品3000件。目前设计年生产能力为1.5万套的重卡高顶生产线目前正在建设中。开发重汽两个车型5种复合材料部件已经全部通过相关汽车产品试验，且完成定型并于2004年开始供货。课题执行期间申请了6项国家专利，在国内外学术杂志上发表论文70多篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA335030 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高性能树脂基碳纤维拉挤复合材料的制备及工业应用成套技术 课题负责人 杨小平 依托单位 北京化工大学 联系人 王运花 联系电话 010－64412084 传真 01064412084 电子邮件 yxp@public.bta.net.cn 重大成果简介： 北京化工大学承担的“高性能树脂基碳纤维拉挤复合材料的制备及工业应用成套技术”课题，重点对碳纤维拉挤复合材料的工艺性和耐温性之间的匹配问题做研究，得到了耐温90℃乙烯基酯树脂/碳纤维复合材料、耐温120℃共混性乙烯基酯树脂/碳纤维复合材料和耐温150℃互穿网络结构的环氧/乙烯基树脂的碳纤维复合材料拉挤制备技术；实现了耐温90℃碳纤维拉挤技术的产业化和120℃碳纤维拉挤中试生产，设计了专用软件，建立具有自主知识产权碳纤维拉挤复合材料、北京化工大学和胜利油田工程机械总厂共同进行了碳纤维抽油杆接头和碳纤维连续抽油杆作业车的制造和应用（02235734.3; 02117884.4，200410039473.9的专利申请及授权），制定了碳纤维连续抽油杆的国家行业标准。建立了年产50万米碳纤维拉挤复合材料的生产线，已制造5万米提供给用户，完成了在胜利油田的胜利采油厂、东幸采油厂、河口采油厂、纯梁采油厂、孤岛采油厂等五家采油厂20口油井的现场应用试验，连续正常使用的碳纤维抽油杆超过了20个月，最大下井深度为2800米，实际应用中抽油机节能35-50%、降低1-2个抽油机型号，提高了采油系统的效率。正在开展的碳纤维连续抽油杆的动态服役行为研究和碳纤维杆的油井适应性评价和采油井工况监测与控制技术的研究，将进一步推动碳纤维连续抽油杆的应用。课题执行期间申请国家专利5项，发表学术论文30多篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA336010 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高性能低成本复合材料在现代土木工程中应用的关键技术与材料研究开发 课题负责人 岳清瑞 依托单位 冶金集团建筑研究总院 联系人 杨勇新 联系电话 010－82229326 传真 01082229326 电子邮件 Yangyongxin@tsinghua.org.cn 重大成果简介： 以冶金部建筑设计研究院对FRP材料在土木工程中的应用进行了系统研究，解决了纤维混杂改性技术、FRP材料制备技术及与混凝土结构加固技术、FRP混凝土结构和组合结构设计等工程应用技术。建立了FRP材料在土木工程中的应用性能评价系统并研究解决了相关性能测试技术、开发了相应的检测设备。开发出FRP新产品共9个品种30多个规格的FRP片材、筋（索）材、管材、型材以及适用于不同环境的粘结材料，实现了低成本材料生产，大部分替代了进口材料；开发出预应力张拉设备、预应力锚夹具、试验模具等7种设备，基本建立了FRP材料在土木工程中应用的技术标准规范体系。为我国在土木工程中推广应用FRP材料奠定了基础。 本课题在常规加固方法的基础上，开展了采用预应力片材、预应力筋、预应力索等新型预应力技术进行结构加固的技术研究，目前在碳纤维布预应力加固、体外碳纤维索预应力加固方面已形成具有自主知识产权的配套成熟技术。利用这些技术成果目前已完成200多个工程项目的加固、修复、检测及建设，完成产值约7540万元。已有FRP片材生产线投入生产，2004年年产片材已达40万平米左右。课题组开展了典型环境下应用FRP材料的试点工程工作，主要有：在江苏建成我国第一个跨度为30＋18.4m的CFRP拉索斜拉桥，目前已建成投入使用；在金川集团公司冶炼车间的腐蚀环境中应用FRP型材进行建设，已完成第一期工程的施工；在西藏高寒地区进行了桥梁加固修复的材料检测等。在本课题实施过程中申请国家发明专利4项、申请国家实用新型专利9 项，已授权8项；编制的国家标准、行业标准6项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA337060 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高可靠性陶瓷部件批量化成型关键技术及装备的研究 课题负责人 杨金龙 依托单位 清华大学 联系人 杨金龙 联系电话 010-62772857 传真 010-62772857 电子邮件 jlyang@mail.tsinghua.edu.cn 重大成果简介： 由清华大学承担的“高可靠性陶瓷部件批量化成型关键技术及装备”项目主要研究和开发陶瓷微珠，用于无机非金属矿超细粉体的研磨，涂料、油漆、油墨的分散，以及金属零件的区毛刺和抛光，食品和制药行业的无污染研磨等领域，市场潜力巨大。项目攻克了胶态注射成型生产线关键技术，批量化陶瓷水基瘠性浆料关键工艺参数的调控技术，浆料的抑泡、消泡技术以及模具的排气结构控制，浆料储存的稳定性技术，陶瓷坯体的有害缺陷控制技术，陶瓷复杂异形零部件在成型和烧结过程中的质量控制技术，无应力陶瓷坯体的控制技术，高精度陶瓷无滚珠轴承和笔珠专用加工设备的研制等。建立了年产5000吨陶瓷微珠的生产线，完成了8种型号、60余台工业化装备的制造，形成大规模批量生产能力，产品在60余家生产企业得到应用，出口至日本、韩国、台湾等国家和地区。2004年10月份法国圣戈班集团寻求合作，在2005年9月份正式与世界500强法国圣戈班集团完成交割。这也是进驻邯郸的第一家世界500强企业，对邯郸当地的经济发展起到了重要的作用。圣戈班集团将在邯郸建立世界最大、最强的陶瓷微珠及上下游产品生产基地，预计年销售额至少在3亿元人民币以上。本项目获得国家发明专利4项，申请国家发明专利10项，“陶瓷胶态成型新工艺”获国家技术发明二等奖。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA339030 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 钢铁材料连铸-热轧过程组织性能预报及监测系统 课题负责人 干勇 依托单位 钢铁研究总院 联系人 刘正东 联系电话 010-62182795 传真 010-62182795 电子邮件 liu_zhengdong@263.net 重大成果简介： 由钢铁研究总院、东北大学、北京科技大学、中科院金属研究所、宝钢股份有限公司、鞍山钢铁公司、广州珠江钢铁责任有限公司、首都钢铁公司等承担的“钢铁材料连铸-热轧过程组织性能预报及监测系统”课题依托广州珠江钢铁责任有限公司的CSP生产线建立了连铸过程组织性能预报模型系统，包括铸态组织的预报模型、析出物模型和铸坯缺陷模型等，已在珠江钢厂CSP生产线获得应用；依托宝钢股份有限公司2050热轧生产线，建立了针对该生产线从加热炉开始到卷带结束全过程的组织性能预报系统，包括温度场、应力－应变场和组织演变过程以及性能预报。经现场1000余炉次数据验证，该系统的温度场预报精度相当令人满意，最终力学性能预报结果基本上在±21MPa误差带内。该软件V1.0版已获得国家软件著作权（2005SR08147），具有自主知识产权。依托珠江CSP热连轧生产线，建立了针对“短流程”的从均热炉开始到卷带结束全过程的组织性能预报模拟系统，经现场500余炉次数据验证，在生产现场获得应用，指导现场的生产和新工艺新品种开发。该软件V1.0版已获得国家软件著作权（2005SR06660），具有我国自主知识产权。依托鞍山钢铁公司ASP1780热轧生产线，建立了从加热炉开始到卷带结束全过程的组织性能预报模型系统。经现场生产数据验证，该软件系统的力学性能预报精度基本上在±21MPa的误差带之内。该软件V1.0版已获得国家软件著作权，具有我国自主知识产权。依托济南钢铁公司中厚板生产线，开发了残余应力快速检测方法、晶粒尺寸在线检测技术以及中厚板表面缺陷等在线检测系统，已经在工业现场实现系统的安装使用。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA331080 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高耐蚀耐磨非晶纳米晶复合涂层材料及制备技术 课题负责人 孙冬柏 依托单位 北京科技大学 联系人 孙冬柏 联系电话 010－62333751 传真 010－62347649 电子邮件 dbsun@mater.ustb.edu.cn 重大成果简介： 北京科技大学承担的“高耐蚀耐磨非晶纳米晶复合涂层材料及制备技术”课题开发了高耐蚀耐磨非晶纳米晶复合涂层的制备技术，具有两个重要特点：一是可直接获得非晶纳米晶粉体材料，并在喷涂过程中保证粉体材料结构不发生改变，获取非晶纳米晶复合涂层；二是对非晶粉体材料，通过控制喷涂技术参数，在喷涂过程中改变、调节粉体组织结构，使得形成的喷涂涂层具有非晶纳米晶复合结构。开发了新型熔-喷硬质合金涂层的制备技术与装备，具有涂层结合强度高、组织结构致密均匀、耐腐蚀、耐磨损、耐高温、抗冲击、抗疲劳性好等特点，并可实现功能不同的梯度涂层。在北京顺义建立了热喷涂示范生产线；在哈尔滨电机厂开展了涂层性能的台架试验，对高耐蚀耐磨非晶纳米晶复合涂层在水轮机叶片上的应用开展研究，取得良好效果；在河北省梯级水电站对拟报废旧转轮进行修复，经一个汛期（三个月）的实地使用考察，涂层表现优良，获得电站专家的高度评价。申请发明专利9项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA331130 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 钢结构超薄膨胀型防腐防火双功能涂料 课题负责人 王国建 依托单位 同济大学 联系人 王国建 联系电话 021-65989010 传真 021-65985385 电子邮件 wanggj@mail.tongji.edu.cn 重大成果简介： 本课题在技术问题上重点解决涂料的防火性能和防腐蚀性能之间的矛盾。涂料的防火性能要求涂层中含有大量的防火助剂，涂层比较疏松，才能有利于涂层的发泡膨胀。而防腐蚀性能要求涂层较紧密，才能较好抵御外来腐蚀性介质的侵袭。通过对涂料中各组分（树脂、填料、防火助剂和其他助剂）的筛选比较，选择有一定粒度级配的防火助剂和填料，反复进行配方实验，解决了上述制约防火防腐涂料性能的瓶颈问题。 （1）在2003年上半年得到了第一个完全符合国家防火标准，可供工业化生产的配方和工艺。并申请了中国发明专利，2005年已获授权（专利号：ZL 02137038.9）。其中自行合成了耐高温有机硅聚合物作为提供涂料中的辅助基料，对涂层的防火和防腐蚀性能的提高有十分重要的作用。该有机硅聚合物已经申请中国发明专利（申请号：03141606.3）。 （2）2005年进一步对所研制的产品的配方和工艺进行调整，使产品质量更上一个台阶。使产品在涂层厚度为1.98mm时，耐火极限达98min，耐酸碱性分别达到840h，耐盐雾性达30次。 （3）在此基础上，进一步开发了具有良好装饰效果的饰面型钢结构防火防腐涂料和以含氟聚合物乳液为基料的超薄膨胀型钢结构防烃类火涂料，并分别申请了中国发明专利（申请号分别为：200510029420.3和200510029418.6）。 本课题共申请国家发明专利5项，其中已授权1项。 由于使用了防火防腐涂料后，不仅可减少每平方米8元的防腐蚀涂料成本，而且每年可大量减少因钢结构腐蚀造成的损失，并可减少因火灾引起的经济损失和人员伤亡。本项目在2003年5月至2005年8月的三个年度中，共生产涂料870吨，所销售的产品在32个工程中应用，施工面积345,700m2。三年来产值共计1305万元，创造利润156.6万元。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA332070 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 大尺寸先进陶瓷部件制备及应用技术 课题负责人 王 树 海 依托单位 山东工业陶瓷研究设计院 联系人 王 树 海 联系电话 0533-3161601 传真 0533-3161604 电子邮件 wangsh@zoomber.com 重大成果简介： 山东工业陶瓷研究设计院开展了大尺寸陶瓷部件工业化制备关键技术与开发研究，大尺寸薄壁陶瓷部件在烧成过程中极易发生开裂、变形、各部位收缩不一致等缺陷。针对大尺寸薄壁石英陶瓷坩埚制品不同缺陷产生的原因，探索研究确定了一整套完善的工艺控制制度，有效地解决了坯体开裂、变形、各部位收缩不一致、出模困难等缺陷，保证了生产的产品一致性和可靠性。研究和解决的关键技术包括：高固相含量、高稳定性、流动性好的注凝料浆的制备技术，优选了一种PC-02分散剂，在保证料浆的高固相含量、高稳定性的前提下大大改善了料浆的流动性；动态注凝成型技术，将陶瓷的注凝成型与动态的物理场作用结合起来，使注凝成型陶瓷料浆或成型模型单一地或有重叠地受物理场(如机械振动、超声波等)的作用，从而实现注凝成型过程的动态化；模具的设计及加工技术研究，采用自行设计的专用的模具工装保证制品脱模高效、成品率高；均收缩无(少)变形干燥及烧结技术，保证了生产的产品一致性和可靠性。开发出太阳能多晶硅熔炼用方坩埚、冶金行业用大尺寸坩埚等超大尺寸结构陶瓷制品研究，均已投入批量生产，获得国家发明专利2项，年生产各类大尺寸陶瓷制品能力达到1000吨，累计实现产值2300余万元。多晶硅熔炼用大尺寸薄壁高纯石英陶瓷方坩埚被评为2004年度国家级重点新产品，720×720×420mm太阳能多晶硅用薄壁大尺寸石英陶瓷方坩埚已经销往美国、意大利。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA333020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高性能阻尼材料的基础研究及应用开发 课题负责人 吴驰飞 依托单位 华东理工大学 联系人 吴驰飞 联系电话 021-64252569 传真 021-64252569 电子邮件 wucf@ECUST.EDU.CN 重大成果简介： 由华东理工大学承担的“高性能阻尼材料的基础研究及应用开发”课题，提出了有机高分子与受阻酚、受阻胺等功能性有机小分子杂化制备高性能阻尼材料的新概念，成功地应用到高阻尼材料设计上，开发出性能优良的阻尼材料。与日本住友橡胶合作开发的使用了超阻尼性受阻酚的F1赛车用轮胎，行驶一周缩短0.3秒。利用受阻酚富相的二级转变引起的高阻尼性而开发的阻尼橡胶，与日本清水建设合作用在高层建筑抗震防风的阻尼器上，已批量生产；取代沥青基阻尼材料已在本田汽车上完成试车。已在160km/h高档车减振降噪已装置3节车辆（沥青阻尼材料：沥青阻尼材料+阻尼涂料；丁基橡胶阻尼材料）。承担单位和合作单位分别和合作申请国家专利共9项，发表学术论文20多篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA333040 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 稀土顺丁橡胶的产业化关键技术 课题负责人 张学全 依托单位 中科院长春应化所 联系人 张学全 联系电话 0431-5262303 传真 0431-5265653 电子邮件 xqzhang@ciac.jl.cn 重大成果简介 稀土催化剂合成双烯烃橡胶是我国在20世纪首创的新材料之一，突破了传统的Ziegler-Natta催化剂的定义，开辟了稀土催化剂在高分子合成中的应用。稀土顺丁橡胶的全面综合性能优于镍系顺丁橡胶，而且随着轮胎子午化的进程，替代镍系顺丁橡胶应用于子午线轮胎的制造，在生热、耐磨、抗湿滑、耐疲劳等方面表现出更为优异的使用性能。我国稀土顺丁橡胶的需求约在30-60万吨/年左右。中国科学院长春应用化学研究所和中国石油锦州石化股份有限公司合作开发的稀土顺丁橡胶产业化的关键技术，应用改进的稀土催化剂制备技术和生产工艺， 2004年底在锦州万吨级镍胶生产装置上进行了稀土顺丁橡胶的第四次工业化生产，工艺技术流程已打通，已逐渐完善了生产工艺和设备，在镍系万吨级装置上生产出获得不同牌号的稀土顺丁橡胶200多吨（累计已达1700多吨）。对稀土顺丁橡胶进行全面性能分析和测试，物理机械性能超过意大利EniChem公司稀土顺丁橡胶水平，世界上最大的轮胎制造公司——法国Michelin公司对锦州石化稀土顺丁橡胶长达一年多的评估，其结论为：“锦州石化稀土顺丁橡胶在子午胎侧和胎面配方中可以全面替代Michelin公司正在生产中使用的稀土顺丁胶”。已申请11项，其中中国专利10项（5项已获授权），美国专利1项。同时在稀土顺丁橡胶分子量分布控制方面取得突破性进展，对我国现有七套镍系顺丁橡胶、生产同一牌号（BR9000）的生产装置的升级改造和产品更新换代，提高我国顺丁橡胶的国际竞争力，促进我国橡胶生产企业产品技术进步的具有重要的价值。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA333100 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术 课题负责人 何和智 依托单位 华南理工大学 联系人 何和智 联系电话 020-87113746 传真 020-87112503 电子邮件 pmhzhe@scut.edu.cn 重大成果简介： 聚合物/无机物复合材料作为一种重要的复合材料，本课题的研究成果是开发了一种制备聚合物/无机物复合材料的全新技术。通过物理场（超重力场和振动力场）使部分基体高分子材料可控降解产生的活性低聚物对无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散，实现不加或少加其它化学改性剂的情况下无机物改性、包覆、分散一体化和聚合物/无机物复合材料制备过程连续化。制备出年产达6万吨的高无机物填充的高性能、低成本聚合物/无机物复合材料，为国家新增利税达3600万元。并且制备的聚合物/无机物复合材料具有优良的物理性能： （1）拉伸强度：≥45 MPa； （2）悬臂梁缺口冲击强度：≥12 KJ/m2； （3）弯曲强度：≥50MPa； （4）断裂伸长率：≥30%； （5）热变形温度（1.86 MPa）：≥100℃ 本研究成果缩短高分子无机复合材料制备流程、减少中间包装储运环节和对环境的污染，大幅提高生产效率和效果，降低生产成本。该技术还可节约石油资源。取得我国独立的知识产权，申请了三项中国发明专利。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA334060 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 先进层状复合材料及其制备技术 课题负责人 姚广春 依托单位 东北大学 联系人 姚广春 联系电话 024-83686996 传真 024-23906316 电子邮件 gcyao@mail.neu.edu.cn 重大成果简介： 东北大学承担的“先进层状复合材料及其制备技术”课题研究了泡沫铝材料的性能及影响因素，控制泡沫铝材料密度和孔径、无泡层形成原因和抑制措施、泡沫铝大块体中裂纹与大空腔产生原因等。在2004年建设了年产2500吨规模工业试验线，进行了半工业性试验研究，研究了制造气孔均匀、孔璧完整光滑、无裂纹的泡沫铝产品的工艺条件，制造出1000 mm×2000 mm×500mm规格的泡沫铝大块， 切割成800mm×1800mm任意厚度的标准工业规格泡沫铝裸板，与铝板复合制成泡沫铝夹心板材。2005年扩建到年产5000吨泡沫铝材料示范工程规模，现已经投入试生产。开发了在高速列车、普通列车、地铁列车、汽车、公路与城铁轨道隔音屏、奥运场馆与高层建筑等应用市场。该项目已被沈阳市政府确定为重点发展产业，明年在沈阳建设年产2万吨生产规模，在北京建设年产2万吨泡沫铝材料生产厂。课题执行期间申请5项国家专利。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA335020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 西部高海拔、高寒地区抗盐渍侵蚀建筑材料与技术研究 课题负责人 刘连新 依托单位 青海大学 联系人 刘连新 联系电话 0971-5310405 传真 0971-5310405 电子邮件 qhdxjzgcx@163.com 重大成果简介： 课题对我国盐湖地区的环境条件下混凝土和钢筋混凝土结构的耐久性进行了深入的调查研究,重点分析了盐湖及超盐渍土地区化学作用和物理作用对混凝土侵蚀破坏的机理，按国家标准《土工试验方法标准》(GB/T50123—1999)和《土工试验规程》(SL237—1999),首次比较系统地对青藏高原的盐渍土的含盐成分进行了分析测定。在理论上修正了Fick第二扩散定律，推导出综合考虑混凝土的氯离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性和混凝土结构微缺陷影响的新扩散方程，建立了考虑多种因素作用下的混凝土氯离子扩散理论模型，确定了5个模型参数的取值规律，建立了理论模型的实用化数据库，实现了严酷环境条件下混凝土服役寿命的科学预测。运用提出的氯离子扩散理论新体系和实验得到的模型参数数据，研究了我国典型氯盐环境中混凝土结构（OPC30与HPC80）的服役寿命问题。当采用高强度等级的HPC80时，其服役寿命规律为：在除冰盐环境中接近50a，在海洋环境能够达到100a以上，在盐湖卤水和大气环境可以达到40~50a，在盐湖强盐渍土环境不足5a，如果增加混凝土的保护层厚度为60mm时，则在盐湖强盐渍土环境中接近50a。该研究具有明显的理论创新和实用价值。提出增强研究区内混凝土工程耐久性的措施，提供了适合于青藏高原严酷环境条件下耐腐蚀高性能混凝土配合比的设计，针对怎样遏制或减小盐湖卤水及盐渍土对混凝土建筑物结构的强烈腐蚀，配制的KYZ系列混凝土外加剂填补了我国外加剂种类的空白。研究成果对今后在西部高海拔、高寒地区修建混凝土建筑物及其它材质的建筑物提供科学理论依据，配制的高性能混凝土将用在国家西部大开发的首批十大项目之一：青海百万吨钾肥二期项目主厂房、散装库和销售综合楼等配套基础设施工程建设中，应用实施将延长上述工程结构的使用寿命10年～20年，维护和重建费用大大减小。为西部高原地区重大基础设施建设工程提供技术支撑。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA335050 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 低环境负荷型水泥及胶凝材料关键制备技术 课题负责人 马保国 依托单位 武汉理工大学 联系人 马保国 联系电话 027-87347797 传真 027-87347797 电子邮件 mbgjob@sohu.com 重大成果简介 武汉理工大学和华南理工大学承担的“低环境负荷型水泥及胶凝材料关键制备技术”课题包括低环境负荷型高效水泥熟料制备技术、低环境负荷型高性能复合水泥制备技术和碱激发碳酸盐矿灌浆材料三方面。课题完成了新型干法水泥相关科学问题和关键技术的研究，建立了低环境负荷水泥熟料体系设计专家系统，按吨水泥计，与目前42.5等级普通硅酸盐水泥对比，本课题制备低环境负荷型水泥，在不同的条件下，分别可以石灰石用量减少20-38%；或者煤耗减少20-35%；或者CO2排放减少30-36%。在新型高效分解-预烧炉系统、水泥熟料煅烧循环预烧工艺及装置、新型高效低污染水泥工业用燃烧器等多项技术上取得了突破性进展，特别是拥有世界第一条万吨线的泰国豪森水泥有限公司经考察比较应用该系列燃烧器取代世界知名的丹麦史密斯燃烧器；针对西部高原特点和丰富的劣质煤资源，开发了水泥熟料煅烧循环预烧工艺及装置。该装置与入窑全硫大于3.0%高硫煤适应好；且与传统的高原地区新型干法水泥生产线相比，本成果可使产量提高50%以上，且吨水泥熟料投资为133元，已应用于云南思茅泰裕水泥熟料生产线。目前该成果已成功应用于华新宜都水泥有限公司、华新恩施水泥有限公司、华新黄石有限公司、华新钢花年产60万吨水泥粉磨站和华新武汉年产200万吨高性能水泥生产示范线等水泥熟料和水泥生产线上应用并得到很好的效果，年产值5亿元人民币。本项目申请国家发明专利28项，授权专利7项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA335070 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 水泥窑用环境友好碱性耐火材料 课题负责人 袁 林 依托单位 中国建筑材料科学研究院 联系人 袁 林 联系电话 010－65749475 传真 010-65713724 电子邮件 yl@bjruitai.com 重大成果简介： 我国水泥回转窑主要使用镁铬砖作为高温带窑衬，砖中部分三价铬在使用中会转变成剧毒和致癌的六价铬。水泥窑镁铬砖排放的Cr6+含量最高达2.58kg/T，平均达1.0kg/T；每年全国的水泥转窑排放镁铬残砖约10万吨。水泥工业排放的六价铬严重污染了环境。本小组研发的方镁石-镁铝尖晶石-锆酸镧是原创性新型耐火材料体系，该材料具有良好的抗热震、耐侵蚀、挂窑皮、耐高温和机械强度性能，不会产生Cr+6的污染，是环境友好碱性耐火材料的重大发展。研发的方镁石-镁铝铁尖晶石-锆酸镧材料生产成本更低，性能良好，但其烧成温度较镁铝系碱性耐火材料低100℃左右，且范围较窄。因此，镁铁锆砖适合用于水泥窑温度较低，窑皮稳定的区段。目前在辽宁大石桥华耐镁砖公司已形成年产万吨级生产能力，项目研制的方镁石－镁铝尖晶石－锆酸镧系耐火材料在山东淄博宝山集团1200t/d新型干法水泥窑已使用12个月。使用一年后，无铬碱性砖的蚀损仅40mm，剩余高度还有140mm，预期材料还可以使用0.5年以上。实验结果表明：新材料的使用寿命明显超过直接结合镁铬砖6-8个月的水平。可避免镁铬砖严重的环境污染，此成果将推动我国水泥窑碱性耐火材料的无铬化进程。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA336110 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 新型高氮Cr-Mn-N双相不锈钢无缝管短流程制备技术 课题负责人 韩维新 依托单位 中国科学院金属研究所 联系人 韩维新 联系电话 024-23971283 传真 024-23891320 电子邮件 wxhan@imr.ac.cn 重大成果简介： 本项863课题研制出新型高氮Cr-Mn-N双相不锈钢，N 0.25%-0.35%。耐蚀、耐磨性能优于0Cr17Mn14Mo2N不锈钢20%以上，抗拉强度达到850MPa以上。研制出Cr-Mn-N双相不锈钢无缝管制备新工艺，无缝钢管的成材率达到65%以上，流程短生产成本与传统工艺相比降低40%。 解决了Cr-Mn-N双相不锈钢热塑性差，热加工成材率低的问题。在Cr-Mn-N双相不锈钢热加工方面实现了突破，研究得出加热过程高温氧化是造成Cr-Mn-N双相不锈钢热塑性低的主要原因。采取特殊的加热工艺，实现了铸管热挤无缝管成材率达到65%。 目前该项目成果已经在四川长城特殊钢有限公司得到应用，已经生产出5吨多0Cr17Mn14Mo2N 双相不锈钢无缝管，无缝管材尺寸为￠25×2.5mm。产品应用到山东联盟化工股份有限公司、贵州兴义化工总厂。获得授权专利3项。 Cr-Mn-N不锈钢热加工方面实现了突破，解决了技术难题。研究了Cr-Mn-N不锈钢热热塑性低的原因，解决Cr-Mn-N不锈钢热加工问题。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA331020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 低成本高性能超细组织微合金结构钢系列 课题负责人 尚成嘉 依托单位 北京科技大学 联系人 尚成嘉 联系电话 010-62334910 传真 010-62327283 电子邮件 cjshang@mater.ustb.edu.cn 重大成果简介： 由北京科技大学和钢铁研究总院承担的“低成本高性能超细组织微合金结构钢系列”课题研发了一系列微合金钢。完成了高性能600-700MPa级微合金钢中板的化学成分设计，发展了Mn-Nb-Cu-B系微合金钢，进一步降低了成本。对于600-700MPa级低碳贝氏体钢，掌握了各成分钢在不同连续冷却条件下的组织类型。打通超细化技术生产高性能600-700MPa级微合金钢工艺路线，进行批量试生产，600-700MPa钢已在武钢和鞍钢批量生产生产累计十万多吨厚钢板。500－600MPa级耐大气腐蚀钢系统地研究了Nb与变形诱导铁素体相变的耦合关系。对传统Cu-P-Cr-Ni系耐候钢进行Nb微合金化处理，采用未再结晶控轧和变形诱导铁素体相变控制技术，生产出铁素体晶粒尺寸约4.0微米的超细晶钢板，屈服强度从345MPa提高到500MPa。该钢具有优异的韧性、焊接和耐大气腐蚀等性能，满足高强度集装箱钢和铁道车辆用钢的要求。目前该钢开始批量化生产，合计产量已超过千吨，具备了年产10万吨的能力。采用V-N微合金化技术在薄板坯连铸连轧流程上开发了晶粒尺寸达到3.0-4.0微米的超细晶粒钢，材料的屈服强度达到600MPa。该钢具有优异的韧性、焊接和冷弯成形等性能，可应用于集装箱梁、托挂运输车架、焊接H型钢等结构，在中集集团已广泛使用，产量达4000吨。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA331030 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高性能低成本冷镦钢的研究 课题负责人 蒋建清 依托单位 东南大学 联系人 蒋建清 联系电话 025-83792703 传真 025-83792703 电子邮件 jqjiang@seu.edu.cn 重大成果简介： 由东南大学、马钢股份有限公司、江苏沙钢集团有限公司、东北大学、钢铁研究总院和安徽工业大学承担的”高性能低成本冷镦钢的研究”课题针对性研究了高性能冷镦钢的铁水预处理—转炉（电炉）冶炼－炉外精炼－连铸等冶金生产技术，全程跟踪冷镦钢的生产过程及使用过程，在线收集了高性能冷镦钢的冷镦失效断口，提高了钢的纯净度，对钢中的夹杂物进行变性处理，最终获得无表面缺陷和成分均匀的冷镦钢线材。实现8.8级冷镦钢的免球化退火生产，优化设计了SWRCH35K冷镦钢的成分控制范围，在热模试验机上以中碳钢SWRCH35K为研究对象，开展了热模拟轧后控冷工艺的研究；江苏沙钢集团进行冷镦钢控冷工艺参数的优化试验，形成了成套的免球化退火冷镦钢的控制工艺参数，在江苏沙钢集团公司生产线上实现了在线软化SWRCH35K的批量生产。本课题累计生产销售≥8.8级标准件用高性能低成本冷镦钢盘条约36.7万吨，实现销售收入11.48亿元，利润2.11亿元，税收2.12亿元。目前，马鞍山钢铁公司和江苏沙钢集团已形成年产20万吨高性能低成本的中碳和中碳合金冷镦钢盘条生产能力。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA331060 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高效超临界火电机组关键用材研制 课题负责人 刘正东 依托单位 钢铁研究总院 联系人 刘正东 联系电话 010-62182795 传真 010-62182795 电子邮件 liu_zhengdong@263.net 重大成果简介： 由钢铁研究总院和宝钢股份特殊钢分公司承担的“高效超临界火电机组关键用材研制”课题已试制出HCM12A钢和Super304H钢样管，通过研究确定了HCM12A钢中氮含量处于中下限0.060%，钒含量在0.19%，铜含量在0.90%时，HCM12A钢具有最佳力学性能。确定了HCM12A钢的最佳热加工工艺为1050℃奥氏体化+770℃回火。通过研究Super304H钢中Cu含量变化对其组织与性能的影响，确定了铜含量4.0%时，Super304H钢具有最佳力学性能。上钢五厂与钢铁研究总院共同制订了Super304H钢热加工工艺。对大生产试制Super304H钢，进行了650℃高温抗热腐蚀性能试验，结果表明Super304H钢具有足够的抗热腐蚀性能。 课题成果目前已开始向大型企业应用转化：如宝钢股份特殊钢分公司T122（HCM12A）钢冶炼及制管、攀长钢HCM12A钢冶炼及制管、宝钢股份特殊钢分公司Super304H钢冶炼及制管、攀长钢Super304H钢冶炼及制管、哈尔滨锅炉厂HCM12A钢钢管加工及焊接、哈尔滨锅炉厂Super304H钢钢管加工及焊接。HCM12A铁素体耐热钢和Super304H奥氏体耐热钢的研制成功，填补了我国超超临界机组用钢的空白。两钢种国产化后将能够缓解我国目前超超临界机组用耐热钢基本依靠进口的依赖性。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA331070 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高强度高抗震高耐火耐候超大规格方矩形管及连接件研究 课题负责人 郁 竑 依托单位 上海钢铁工艺技术研究所 联系人 郁 竑 联系电话 021-62403990 传真 021-62401044 电子邮件 siist001@vip.163.com 重大成果简介： 课题首次完成研发并在大生产成功应用了定弯曲弧度变化弯点位置的直接成方冷弯工艺，解决了生产大规格高强度冷弯型钢成型过程中容易出现角部微裂纹缺陷的技术难题，确立了直接成方工艺在我国发展大规格冷弯型钢技术中的主导地位。采用直接成方的排辊及辊弯技术，研制成功大规格冷弯型钢生产线，并根据我国资源条件和生产特点，完成研发并在大生产成功应用了钢带边部处理工艺、能供两条线使用的水平螺旋活套，提升了我国冷弯型钢装备制造的技术水平。采用上述成果建设的大规格冷弯型钢生产线已于2005年初投产，产品最大规格500×500×19mm、最高抗拉强度630MPa、屈强比小于0.8、最小边厚比8，质量符合相关的国家和国际标准，可以替代传统的冲压、折弯成型或用四块钢板拼焊成管，应用于建筑领域和制造领域，取得提高强度、节约钢材、减轻自重、降低能耗的显著效果。大规格生产线2005年产量14758吨，并出口3500吨。产品已成功应用于北京奥运会场馆——天津奥林匹克中心、铁路上海南站、秦山核电站二期、南京长江三桥、上海中环线高架桥、黄河滨州大桥等重点工程。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA331080 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 先进冷加工金属板材性能及表面质量在线监测与监控技术 课题负责人 毛卫民 依托单位 北京科技大学 联系人 毛卫民 联系电话 010-62333600 传真 010-82384332 电子邮件 wmmao@mater.ustb.edu.cn 重大成果简介： 1. 表面质量在线检测关键技术 传统检测带钢表面缺陷采用人眼目测的方法，该方法存在着检出率低、检测速度、工人劳动强度大等问题。本课题采用光源、CCD摄像机与图像采集卡等组成的图像采集装置在线采集带钢的表面图像，并通过快速图像处理算法对图像进行实时处理，从而判定钢板表面是否存在着缺陷，并对缺陷的大小、部位、类型、等级进行标定。本课题成果可应用于带钢表面缺陷的在线检测，并根据缺陷统计结果判定带卷的表面质量等级，解决钢板轧制过程中的表面质量控制与表面质量评估问题。本课题的关键技术包括高速运动带钢的图像摄取技术、图像数据的并行处理技术、缺陷的自动检测与自动分类算法等。缺陷的检测精度为0.3毫米×0.3毫米，缺陷的检出率在90%以上，缺陷的识别率在80以上。目前，本成果已经在武钢、济钢、唐钢等国内大型钢铁企业的轧钢生产线上得到成功应用，解决了传统的人工检测方法存在的问题，提高了表面缺陷的检出率与检测速度，减轻了工人的劳动强度并改善劳动环境，给企业带来了经济效益。 2. 板材织构在线检测关键技术 传统织构快速检测技术的弱点在于不能同时很好地兼顾测量的高速度和高精确度。本课题以二维X射线检测系统为测量设备，针对冶金企业相应板材产品的织构特点，采用透射检测方法有选择地测量板材织构代表性衍射数据，由此得出板材织构全貌并可对织构组分作出定量计算。本检测方法能够在数秒钟内获得包括板材不同厚度部位的整体织构信息，属于快速、准确、定量、全面的织构测量；优于现存的所有同类技术，适合于冶金企业相应板材产品织构的全程在线检测和监控。本课题技术适用于对板材织构有质量要求、厚度 1.2毫米以下钢板、厚度3毫米以下铝板、其他相应金属板材的织构在线连续定量检测和监控。目前已与布鲁克(BRUKER)X射线检测设备公司就合作制作在线检测设备的事宜进行了讨论，布鲁克公司认为发展在线检测设备是将来的必然趋势，初步认为本技术已基本成熟，同意在进行充分的市场需求调查的基础上，合作进行商业化开发，并愿与我们就相关软技术开发进行合作。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA331130 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 电热爆炸超高速喷涂法制备超细晶、纳米晶涂层 课题负责人 刘宗德 依托单位 华北电力大学 联系人 刘宗德 联系电话 010-80798725 传真 010-80798469 电子邮件 zdliu@263.net 重大成果简介： 课题组在电热爆炸-电磁加速超高速喷涂关键技术方面取得重大突破。在国际上首次开发了电热爆炸-电磁加速超高速喷涂技术（ETE-EA-UHSST），利用电磁力对爆炸片和熔融颗粒的作用，使电爆炸后的熔融粒子受到指向枪口方向的电磁力作用，从而使喷涂沉积率和粒子运动速度显著提高,喷涂速度高达3000-6000m/s。 还在国际上首次开发了电爆炸-电磁加速等离子喷涂技术（EE-EMAPST)。该技术采用了对粉末二级加速方法。EE-EMAPST 技术的优点在于可喷涂导电和不导电的粉末材料，可制备出高光洁度的具有纳米晶结构的涂层，涂层与基体可达到冶金结合，可实现自动化生产。 采用ETE-EA-UHSST工艺制备FeAl、FeCrAl、FeCrAlRE三种喷涂层， FeCrAlRE电爆喷涂层在不同的温度区间均表现出了良好的抗蚀效果。FeCrAlRE涂层的耐蚀性明显好于未添加Cr及RE元素的FeAl涂层。 截至2005年2月，已利用ETE-UHSST、ETE-EA-UHSST工艺制备出了100余个具有耐磨涂层的磨损部件，大部分部件已在电厂投入运行显著提高了电厂的安全、经济运行水平。 本课题共申请国家发明专利4项；申请国家实用新型专利5项，已授权3项。开发的电热爆炸-电磁加速超高速喷涂技术已于2004年开始转化为生产力。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA333010 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高性能低成本聚氯乙烯化学建材专用料制备和晶须复合材料 课题负责人 郭少云 依托单位 四川大学 联系人 郭少云 联系电话 028-85405135 传真 028-85402465 电子邮件 nic7702@scu.edu.cn 重大成果简介： 由四川大学承担的“高性能低成本聚氯乙烯化学建材专用料制备和晶须复合材料”课题通过固态力化学技术消除PVC的石榴结构，并诱导其微晶结构发生改变，解决其难加工的问题，实现PVC自增塑，提高其制品的长期稳定性和耐腐蚀性。PVC力化学自增塑已形成产业化技术，建成了年产500吨MC100 PVC自增塑加工助剂生产线，通过PVC自增塑技术制备高性能低成本聚氯乙烯化学建材专用料已成功实现产业化，与川路塑胶集团、成实福田塑胶有限公司、湖北凯乐科技有限公司、四川川大殷民新材料有限公司、山东新科高分子材料科技有限公司，成都新兴富皇高分子材料科技有限公司、广东东莞银禧塑胶有限公司合作生产了上万吨PVC化学建材和汽车用高耐热PVC硬质合金及PVC热塑性弹性体, 实现产值1亿多元。 研制出环保性复合稳定剂，与进口同类材料相比，其在200℃的热稳定时间从9分钟提高到14分钟，使PVC脱出HCl的速度和 释放出的HCl总量降低了10～20倍，其烟密度从85%降至48%，其氧指数从47增加到60，将提高PVC的热稳定性和阻燃抑烟性能合二为一。 本课题组开发的PTW混杂协同增强PTFE新材料，大幅度提高了中高压压缩机密封元件的耐磨性能，设计使用寿命4000-8000小时，经在高压的天然气压缩机和高温的吹塑（瓶）机以及氢气压缩机上使用表明有的已达到国外同类产品的寿命，是国内同类产品的2-4倍，而价格仅是国外同类产品的1/5-1/10。目前我们的研发的中高压活塞环产品销往多个省、市，价值2800余万元。课题申请专利7项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA333040 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 生产高强度纤维素纤维的无污染、低成本新技术和工艺 课题负责人 陈辉 依托单位 湖北化纤有限集团 、武汉大学 联系人 张俐娜 联系电话 027-87216311 传真 027-68756661 电子邮件 lnzhang@public.wh.hb.cn 重大成果简介： 利用最丰富的可再生资源－纤维素为原料，在国际上首次创建了纤维素的新溶剂体系，并用它们成功纺出新型纤维素丝。两种纤维素的新溶剂体系是氢氧化钠和尿素水溶液和氢氧化钠硫脲水溶液。这两种溶液经预冷至零下8－10 ℃ 后可在室温环境下迅速溶解纤维素，从而制备出均匀的纤维素纺丝液。利用我们自己设计和制造的中试设备，成功地将上述两种纤维素溶液纺出新型纤维素纤维。它们具有类似天然蚕丝的圆形截面、均匀的结构和优良的力学性能。这两种新型纤维具有比粘胶丝高的染色性，且含硫量几乎为零，远远低于粘胶丝。该成果属原始创新，具有自主创新的核心技术，申报和获准共20项专利，教育部自然科学二等奖，目前已着手在江苏建厂生产纤维素丝、玻璃纸及无纺布。该项目完成后可望取代粘胶法生产丝、膜、无纺布、中空纤维、色谱柱填料等，可以解决我国粘胶法的污染问题。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA333060 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 特种弹性体复合材料及油田深采用封隔器胶筒的制备技术 课题负责人 张立群 依托单位 北京化工大学 联系人 张立群 联系电话 010-64434860 传真 010-64433964 电子邮件 zhangliqunghp@yahoo.com 重大成果简介： 北京化工大学承担的“特种弹性体复合材料及油田深采用封隔器胶筒的制备技术” 研制了用于封隔器胶筒的特种弹性体复合材料。采用有限元分析方法，对封隔器胶筒在井下工作时复杂的受力－变形行为进行了分析，发明了一种新型的芳纶桨粕预处理方法，有效解决了其在HNBR中的分散问题，开发了纳米二氧化硅在氢化丁腈橡胶体系中的原位改性分散技术。以纳米二氧化硅和芳纶桨粕作为增强剂，制备了一种耐高温老化、耐高温油、高温高强的特种弹性体复合材料，成功地开发了2种特种弹性体复合材料，其高温（160C）下的撕裂强度分别为32.8KN/M和26.4KN/M。硬胶的高温（160C）下的拉伸强度可达13.6MPa，制备了能够在160C下的高温油井中工作的封隔器胶筒，在北京北化新橡科技发展有限公司建立了一个可年产100吨特种弹性体复合材料的生产基地，在中原油田采油工程技术研究院建立可年产10000套高性能封隔器胶筒生产基地，制备了高性能封隔器胶筒1500套以上，已经生产出物理机械性能达到要求的特种弹性体复合材料，供应给中原油田、辽河油田、胜利油田等。申请了2项发明专利。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA333090 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 红外热波无损检测技术在复合材料研究中的应用 课题负责人 张存林 依托单位 首都师范大学 联系人 张存林 联系电话 13910021720 传真 68902178 电子邮件 cunlin_zhang@mail.cnu.edu.cn 重大成果简介： 首都师范大学承担的“红外热波无损检测技术在复合材料研究中的应用”课题研制了红外热波无损检测系统；通过对多用途、个性化自主控制式热激励方法设计和应用、热波图像处理技术及相应算法、系统控制、热波图像处理的软件实现、计算机模拟和计算机仿真的进一步实现等关键技术的研究，成功将红外热波无损检测用于复合材料。设计并制造了红外热波检测研究的专用标准试件，包括预埋缺陷的碳纤维层压板、铝合金板、铝蒙皮/铝蜂窝结构、玻璃纤维层压板、玻璃纤维蒙皮/纸蜂窝结构以及钢、塑料、铝等材料的平底洞实验试件等20余件，检测结果优于采用超声、射线检测方法所得结果。开发的热波无损检测技术已经成功用于航天2院国家某型号项目试件检测、航天703所国家某重点型号产品现场检测、西北工业大学国家某重点型号产品现场检测、航空621所承担的空军某重点型号产品现场检测、与西飞集团检测中心合作现场检测试验、北京卫星制造厂铝蒙皮铝核芯蜂窝板检测、航空611所国家重点型号的检测等，取得良好结果。本课题的成果为复合材料的无损检测提供了一个新的方法。课题申请发明专利3项；软件著作权2项；制订企业标准3项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA336090 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 电子材料精铝制备新工艺及成套设备研制 课题负责人 卢惠民 依托单位 新疆众和股份有限公司 联系人 卢惠民 联系电话 13001928041 传真 010-62322845 电子邮件 lhm0862002@yahoo.com.cn 重大成果简介： 北京科技大学和新疆众和股份有限公司组成的科研队伍系统地研究了精铝电解技术，他们以新疆众和股份有限公司精铝厂为工业化基地，研制开发了电子级高纯铝关键制造技术和设备，所制备的精铝电解槽容量已经达到80kA（目前世界上最大的精铝电解槽），电流密度为0.4~0.5A/cm2，阴极电流效率为98~99%，电解温度为720~740℃，电子级高纯铝生产直流电耗14000kWh/吨、生产成本为17712元/吨；使用新型纯氟化物电解质体系，阴极采用异型固体精铝阴极，电解过程连续化和机械化，实现了清洁生产，大幅度降低了能耗。；电子级高纯铝纯度为4N—5N，其他指标符合GB/T8644-2000（高于GB/T8644-88）；特级品率为95%；目前已申请国家发明专利3项，课题成果获教育部科技进步二等奖、中国有色金属工业科技进步二等奖、新疆维吾尔自治区科技进步一等奖。建造了5000吨电子级高纯铝生产线。2005年产品销售额超过1亿元、利税达到了近2000万元/年，基本满足了我国电子制造行业对电子级高纯铝原料的紧迫需求。已申请国家发明专利4项，实用新型3项， 现在新疆众和股份有限公司年产精铝达到1.7万吨，占国内产量的85%，仅次于俄罗斯、挪威，居世界第三位。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA33G020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 轨道交通减振用高性能复合弹性结构材料的应用 课题负责人 杨 军 依托单位 株洲时代股份有限公司 联系人 杨军 联系电话 0733-2884702 传真 0733-2884725 电子邮件 helloyhjp@163.net 重大成果简介： 由时代新材公司承担的“轨道交通减振用高性能复合弹性结构材料的应用”课题主要是 “炭黑/白炭黑的原位接枝改性技术”在高性能复合弹性材料中的产业化应用，使得减振弹性元件产品的动静刚度提高，承载能力满足车厢实现“弹性悬挂”的要求；材料的抗蠕变性能大幅度提高，压缩永久变形及各项抗老化性能较目前提高50%～1倍，满足橡胶-金属复合减振器使用寿命大于10年的要求；复合弹性结构材料在高速列车运行条件下，疲劳升热大幅度降低（不超过90℃）；材料耐老化性能（包括抗疲劳、耐热氧老化、耐紫外线、耐臭氧老化等）和抗蠕变性能比现有水平提高50%以上，与发达国家的先进水平相当。 本课题自2001年底开展研究以来，承担单位和合作单位分别和合作申请国家专利共10项，其中发明专利2项，实用新型8项，课题新开发产品包括：橡胶车钩缓冲器、汽车推力杆、轴箱橡胶垫以及汽车减振器用橡胶球铰系列等，部分新产品已经形成批量销售。至2005年5月，本课题产品已实现销售达8000多万元，出口创汇200余万美元，实现利润1800余万元，为国家重点工程高速轨道交通的发展提供了技术保障。产品现已在株洲电力机车厂高速机车“奥运之星”上进行装车试用；工程塑料挡板产品已在青藏铁路等工程中得到规模应用并产生良好的经济效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA331160 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高速铁路用车轮材料及关键技术研究 课题负责人 张建平 依托单位 马鞍山钢铁股份有限公司 联系人 张建平 联系电话 0555-2886724 传真 0555-2886070 电子邮件 cyh-2002@vip.sina.com 重大成果简介： 马鞍山钢铁股份有限公司承担的“高速铁路用车轮材料及关键技术的研究”课题研究适合我国高速铁路用辗钢车轮材料，掌握高速轮轨铁路的关键材料技术，包括新型车轮的研制和生产、轮轨匹配关系的确立，建立高速车轮生产和使用规范。本课题研制的高速试验车轮已在200－320km/h条件下进行了约60万公里的装车运行考验，未产生任何不良影响。中碳铁素体珠光体车轮钢的成分设计及强韧化机理研究成果已在200km/h级车轮的制造过程中得到应用，实现了产业化。表面检测技术已用于生产过程中产品的质量监控。压轧过程数值模拟技术已用于各类产品的轧钢工艺优化设计。 该成果从研发成功到2004年，马钢共向铁道部提供200km/h高速车轮约1700件，主要运行于广深线、秦沈线和沪宁线。除200km/h HSQ和KDQ两个牌号非动力车轮外，马钢还开发了200km/h速度等级的动力车轮，其中包括200km/h动力分散型交流传动电动车组的动车轮和200km/h动力集中式交流传动电动车组用的动车轮。马钢共向浦镇车辆厂和长春客车厂提供这两种动车轮224件，分别用于“先锋”和“蓝箭”号。前者的最高试验速度达240km/h，后者的最高试验速度达235km/h。本课题编写了国家标准、行业和企业标准1项；获得冶金科学技术奖二等奖一项，安徽省科技进步奖三等奖两项。申请国家发明专利3项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA331180 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 现代轨道交通用长寿命高性能弹簧钢的研究开发 课题负责人 俞亚鹏 依托单位 江苏泰富兴澄特殊钢有限公司 联系人 俞亚鹏 联系电话 0510-6286450 传真 0510-6195245 电子邮件 kaifb.tg@publicl.wx.js.cn 重大成果简介： 由江苏泰富兴澄特殊钢有限公司承担的“现代轨道交通用长寿命高性能弹簧钢的研究开发”（2003AA331180）和“高速交通用关键金属材料及其应用”（2004AA33G060）课题在国内首家采用“四位一体”短流程工艺生产高质量弹簧钢，氧含量平均在8ppm左右，氮含量低于50ppm，S+P含量低于0.015%,达到纯净钢的要求，采用夹杂物变性处理，可以较大幅度提高弹簧钢的疲劳寿命。采用了计算机成份微调技术，保证了有效成份目标命中率并控制在较窄范围内，稳定弹簧钢的力学性能。应用连铸结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌相结合的复合电磁搅拌技术，并严格控制浇注过热度，抑制了结晶过程中的偏析，使300方坯结晶组织均匀致密。所研发的长寿命高性能弹簧钢的Rm≥1900MPa、屈服强度Rp0.2≥1700MPa、A≥9%、Z≥30%，弹簧的疲劳寿命达到了`500万次未断。2005年生产的铁路提速弹簧圆钢销量达到2.7万吨，比传统工艺可节省生产成本200元/吨，目前市场占有率达到70%左右。主要用户有铁道部齐齐哈尔车辆厂、贵阳车辆厂、包头路通弹簧厂、眉山车辆厂、西安车辆厂等11家铁道部认可的弹簧厂，产品质量得到了用户的好评。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA332010 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 氧化锆增韧高档骨质瓷的研究与开发 课题负责人 陈爱华 依托单位 山东淄博华光陶瓷股份有限公司 联系人 陈爱华 联系电话 0533-3586905 传真 0533-3582026 电子邮件 chedward@163.net 重大成果简介： 山东淄博华光陶瓷股份有限公司承担“氧化锆增韧高档骨质瓷的研究与开发”项目，采用廉价的硅酸锆为原料通过工艺和配方设计与控制，实现硅酸锆的低温分解生成氧化锆，从而对骨质瓷进行强韧化，实现陶瓷新材料高新技术在传统陶瓷领域的嫁接，彻底改变骨质瓷抗弯强度低，断裂韧性小的缺点。推出一批在国际市场上具有竞争力的新一代产品。项目实现了硅酸锆的低温分解，传统研究一般认为硅酸锆分解温度高于1500℃，本研究通过对硅酸锆原材料的优选，添加一定数量和种类的促进剂，使硅酸锆较低于1300℃的温度下分解，首次将价格低廉的硅酸锆代替价格昂贵的氧化锆，实现氧化锆增韧，开辟了一个全新领域；实现了氧化锆增韧高档骨质瓷的产业化，产品成品率达到93%以上。经过增韧后骨质瓷的性能均得到大幅度提高，其中抗弯强度和断裂韧性均提高60%以上，从已有资料来看处于国际最好水平。建立起年产1000万件氧化锆增韧高档骨质瓷的生产线，实现销售收入过亿元。本项目获得国家发明专利4项，申请国家发明专利3项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA333020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 热塑性弹性体SEBS成套技术开发 课题负责人 邬智勇 依托单位 中国石化集团巴陵石油化工有限责任公司 联系人 邬智勇 联系电话 0730-8498197 传真 0730-8482881 电子邮件 zhiyong.wu@blsh.net 重大成果简介： 由中国石化集团巴陵石油化工有限责任公司和四川大学联合承担的“热塑性弹性体SEBS成套技术开发”课题研究了SEBS基础胶和SEBS微观结构的表征及微观结构的聚合控制技术、SEBS助剂体系的研究、SEBS基础胶聚合釜的开发、SEBS基础胶加氢釜的开发、和SEBS应用与高性能化的研究等四个关键技术，开发了热塑性弹性体SEBS成套工业化技术含原材料精制（溶剂、氢气、氮气、助剂等）、SEBS基础胶聚合、SEBS基础胶加氢、加氢胶液终止、助剂的加入、凝聚、后处理干燥、成型包装等九个单元技术，在300吨/年SEBS中试装置生产SEBS产品的质量与国外同类产品相当，其中独创品种星型SEBS由于其良好的力学性能与加工性能受到广大用户的推崇。中试装置目前已生产销售SEBS产品1100吨，产销率100%。巴陵石油化工有限责任公司投资1.8亿元建设的国内第一套2万吨/年SEBS工业化装置已投产，所开发的80m3聚合釜、50m3加氢釜具有国际先进水平，其中80m3聚合釜是国际最大的单台SBS聚合反应釜。共申请国家发明专利11项，其中已授权7项；发表研究论文11 篇，编写的企业标准 1 项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA333030 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 特种聚酯薄膜工程化研究 课题负责人 罗春明 依托单位 四川东材企业集团有限公司 联系人 罗春明 联系电话 0816-2282713 传真 0816-2283562 电子邮件 dclcm@163.com 重大成果简介： 特种聚酯薄膜在特种电机行业和柔韧印刷电路行业得到广泛应用，在行输出变压器行业和柔性印刷电路行业的推广应用工作也取得了较大的进展，其特种聚酯薄膜的应用前景将十分广阔。本课题开发了一种具有端羧基含量小和二甘醇含量低等特点的高性能的薄膜级聚酯树脂，采用该树脂生产的聚酯薄膜产品具有较低的二甲苯萃取率、较好的尺寸稳定性、良好的阻燃性等优异性能。以该树脂为基体树脂生产出了许多高性能的薄膜产品。如：显示器、彩电、B超等的行输出变压器用聚酯薄膜、电脑开关专用聚酯薄膜、柔性印刷电路聚酯薄膜、耐冷媒聚酯薄膜等。本课题技术生产的树脂及其聚酯薄膜参照美国、日本公司等国际先进技术标准。 课题试制的产品作为产品已通过沈阳华润三洋公司、上海日立公司、广州三菱公司、四川长虹电器集团公司、松下万宝有限公司等单位的性能测试并达到了各公司的技术要求，并通过了工艺试验，目前已经开始批量使用。本课题的特种聚酯薄膜产品较国外同类产品价格低10％左右， 2005年年底特种聚酯薄膜总销量已达500吨，产值1700余万元，创利税500万元以上。课题申请国家发明专利2项，其中已授权一项；编写国家标准2项、企业标准3项； 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA337010 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高性能粉末冶金材料温压精密成形技术 课题负责人 李元元 依托单位 华南理工大学 联系人 李元元 联系电话 020-87112948 传真 020-87112948 电子邮件 mehjli@scut.edu.cn 重大成果简介： 本课题根据材料制备与零件制造一体化的原则，通过揭示温压的致密化机理，指导国产温压粉末的设计和制备，解决了零件温压高致密化成形中的若干关键技术难题，使材料成本降低50%；开拓性地进行了温压颗粒增强钢铁基复合材料、不锈钢材料、100℃以下低温温压、模壁润滑技术、温压工艺软件和材料数据库的研制开发，提出和完善了相关的基础理论；通过对各种温压零件成形特点的深入分析，设计和研制出先进的温压成形设备；通过以上三者的结合，形成了拥有自主知识产权和从材料、工艺技术到设备的一整套先进而实用的核心技术，应用该技术研制出一系列高致密、高性能、低成本的钢铁基粉末冶金材料及零件，根据不同的需要，温压零件密度可达7.25-7.60g/cm3,抗拉强度500-1440MPa，并且实现了产业化，经济和社会效益显著。本项目的完成标志着我国温压粉末、工艺技术、成形装备取得了重要突破，有力地推动了我国粉末冶金行业的科技进步。本项目申请发明专利18项，获授权7项，申请实用新型专利4项，已授权4项。本项目的主要成果获2004年国家科技进步二等奖。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA33G080 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 7xxx系高强高韧铝合金预拉伸厚板关键制造技术 课题负责人 王涛 依托单位 东北轻合金有限责任公司 联系人 刘显东 联系电话 0451-86564074 传真 0451-86802670 电子邮件 liuxiandong@nelat.com 重大成果简介： 由我国铝加工行业中的大型国有骨干企业东北轻合金有限责任公司与北京有色金属研究总院、东北大学、中南大学等单位联合开展研究工作，研究开发成功具有自主知识产权的电磁外场作用下大尺寸、高合金化坯料的半连续铸造技术，大幅度提高了高强高韧铝合金大尺寸坯料的铸锭成品率、改善了铸锭的内部组织；系统研究了以7B04合金等为代表的7000系高强高韧铝合金方坯的均匀化处理技术、厚板控温/控轧技术、厚板固溶处理与辊底式喷淋淬火技术、厚板预拉伸去除应力技术、厚板强韧化时效处理技术等，结合高强高韧铝合金高纯净熔炼和精密控制半连铸装备、辊底式喷淋淬火装备等新型关键设备的建设，形成了高强高韧铝合金预拉伸厚板成套关键制造技术并已申报了4项国家发明专利，在国内外学术刊物上发表论文20余篇，目前已累计生产、并向承担国防XX重点型号制造任务的工厂提供了近1000吨高质量的7B04合金预拉伸厚板，满足了国防武器装备型号生产制造的紧迫需求；同时，还向国内外交通运输车辆制造、机械制造、工模具制造等民品领域累计提供了超过6000吨的各类高强高韧铝合金预拉伸厚板，创造销售额近3亿元、利税6000万元以上。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA333020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高性能阻尼材料的基础研究及应用开发 课题负责人 吴驰飞 依托单位 华东理工大学 联系人 吴驰飞 联系电话 021-64252569 传真 021-64252569 电子邮件 wucf@ECUST.EDU.CN 重大成果简介： 由华东理工大学承担的“高性能阻尼材料的基础研究及应用开发”课题，提出了有机高分子与受阻酚、受阻胺等功能性有机小分子杂化制备高性能阻尼材料的新概念，成功地应用到高阻尼材料设计上，开发出性能优良的阻尼材料。与日本住友橡胶合作开发的使用了超阻尼性受阻酚的F1赛车用轮胎，行驶一周缩短0.3秒。利用受阻酚富相的二级转变引起的高阻尼性而开发的阻尼橡胶，与日本清水建设合作用在高层建筑抗震防风的阻尼器上，已批量生产；取代沥青基阻尼材料已在本田汽车上完成试车。已在160km/h高档车减振降噪已装置3节车辆（沥青阻尼材料：沥青阻尼材料+阻尼涂料；丁基橡胶阻尼材料）。承担单位和合作单位分别和合作申请国家专利共9项，发表学术论文20多篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA333110 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 聚酯/无机纳米粒子高性能复合材料 课题负责人 崔平 田兴友 依托单位 中科院宁波材料所 中科院固体物理所 联系人 张瑞丽 联系电话 0574-87911123 电子邮件 rlzhang@issp.ac.cn 传真 0574-87910728 成果简介： 对于广泛使用的高分子材料，特别是工业丝材料，由于加工过程中的拉伸和快速固化，使分子链取向，从而具有一定的强度和模量，但对于这些取向的材料，还有一个重要的性能就是干热收缩率，干热收缩率小，尺寸稳定性就好。当今世界尺寸稳定性好（高模量低收缩）的聚酯工业丝的生产技术和设备只掌握在少数几家生产厂家的手中，要从这些厂家获得高模量低收缩聚酯工业丝的生产设备和技术软件，必须花费昂贵的费用。如美国HONEYWELL公司、德国KOSA公司、荷兰ACORDIS公司有关一步法的生产专利只允许内部使用，三家共享，或建立合资企业才能得到转让，他们对生产高模量低收缩聚酯工业丝的知识产权保护非常重视。因此，我们通过纳米改性聚酯切片，利用我国现有的纺丝和牵伸设备获得高模量低收缩聚酯工业丝具有重要的经济价值和社会价值。另外，本项目的研究和开发还对进一步制备和开发高强低伸型、高强低缩型、高强高模超低收缩型的工业丝具有直接的指导意义，同时对轮胎行业、汽车行业和聚酯行业的发展都具有重要意义。 本项目通过原位接枝聚合的方法把无机刚性纳米粒子（SiO2）均匀地分散在聚对苯二甲酸乙二醇酯的基体中，纳米粒子的粒径可控制在10nm左右。然后在传统的纺丝和牵伸设备上制得纳米粒子改性的复合材料工业丝，工业丝具有如下性能：干热收缩率（0.05cN/dtex预张力下，177℃，2分钟时间）为3.36％；断裂强度为7.69cN/dtex；0.04N/dtex定负荷伸长为3.7％；5％定伸长时的强度为5.29cN/dtex。综合性能也明显优于世界先进水平的公司产品性能（见表1）。2003年底已进行年产50吨的复合材料中试生产线，生产出的复合材料具有优于小试产品的综合性能。对复合材料也进行了多次中试规模（500kg）的纺丝实验，中试产品的性能也达到了预定的指标，对中试的工业丝进行织布和浸胶，浸胶性能很好，甚至超过了航空轮胎的使用要求。复合材料帘子布已进行轮胎的制作实验性能检测实验，结果很好。本项目具有自主知识产权，具有国家发明专利4项，多项技术成果。利用本项目的改性聚酯切片，在现有国产纺丝牵伸设备上就可以得到高模量低收缩的聚酯工业丝，，无须花巨资引进高速纺丝设备和相关技术，具有明显的市场竞争优势，有利于大规模的推广使用。 附表1 本项目工业丝产品与国际大公司产品性能比较 断裂强度 （cN/dtex） 4cN定负荷伸长 (%) 干热收缩率(%) (0.05cN/dtex, 177oC, 2min) 项目计划指标 ≥6.8 ≤5 ≤4.5 本项目完成指标 7.69 3.7 3.36 美国honeywell公司 7.0 5 4.5 德国Hoechst公司 7.15 4.6 6.8 荷兰Akzo公司 7.0 4.9 3.8 韩国晓星公司 7.04 6.2 7.0 日本尤尼吉卡公司 7.58 6.6 7.3 附表2 本项目中试帘布产品性能与其它帘布性能比较 单位 现有HMLS帘布性能 本项目HMLS帘布性能 航空胎用HMLS帘布性能要求 普通聚酯 帘子布 断裂强力 N ≥196 192 ≥225 ≥206 66.6N定负荷伸长率 % 5±1.0 4.0 ≤4.5 4.5±1.0 H抽出力 N ≥142 190 ≥170 ≥142 断裂伸长率 % 17±2 12.3 ≤15.6 15±2 干热收缩率 % ≤2.5(180℃5min) 1.6(150℃30 min) ≤1.7 ≤4.0 直径 mm 0.68±0.03 0.65 0.65±0.03 0.65±0.03 附吸量 % 3.0±1.0 4.8 ≥3.5 3.0±1.0 初捻 T/1m 370±15 377 385 400±15 复捻 T/1m 370±15 356 370 400±15 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA233080 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高品质氮化硅超细粉末的低成本规模化制备技术 课题负责人 葛昌纯 依托单位 北京科技大学 联系人 葛昌纯 联系电话 010-62332472 电子邮件 ccge@mater.ustb.edu.cn 传真 010-62332472 成果简介： 目前氮化硅粉末主要是在高温条件下由硅粉和氮化合而成，反应时间长达72小时以上，周期长，耗能多，粉末成本高. 因而严重限制了Si3N4推广应用。燃烧合成Si3N4由于其耗能少，成本低廉，反应迅速，产品纯度高，是很有前途的低成本制备Si3N4的先进技术。本项目自1990年开展研究以来，申请者针对燃烧合成氮化硅陶瓷产业化的关键性问题，在气--固体系氮化硅基陶瓷的燃烧合成热力学、动力学和形成机制等方面进行了系统的研究，取得了一系列创新成果。所制备出的氮化硅陶瓷粉体纯度达98%以上，粒度细小(微米级)，价格低廉(生产成本仅为一般商品粉的50-60 %)，具有广阔的市场前景。 本产品发明人是国际上著名的氮化硅陶瓷专家，具有将自己的发明进行产业化的成功经验，而且本发明于1999年获得北京市科技进步奖三等奖，无论是在基础理论上，还是在制备实践上都具有雄厚的基础。更重要的是，本项目产品的价格低廉，具有强大的市场竞争力。这是本单位实施该项目的优势。所存在的风险在于市场的开拓，需要争夺国内、外产品所占领的市场并开拓新的应用领域。本项目产品在实验室已研制成功，已进入中试阶段，现具有年产1吨以上的生产能力。 氮化硅陶瓷是新材料中发展较快的材料之一，具有高强高硬、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、优良的高温性能和电绝缘性以及低密度等优越的性能，引起了人们广泛的重视。由镍铬合金制成的叶片最高工作温度约1050℃，而氮化硅陶瓷叶片可将工作温度提高到1370℃，这样在同样的输出功率下可节约40%的燃料。另外，氮化硅陶瓷还广泛运用于切削刀具、轴承、陶瓷发动机、柱塞、喷嘴、密封环、模具等。本项目产品粒度细小，为微米级，性能稳定，粉体分散性好，粒级分布窄，价格低廉(生产成本仅为一般商品粉的40-50%)，具有广阔的市场前景。 我国的Si3N4陶瓷刀片上产业化规模很小，其产量不足硬质合金的3%,远低于工业发达国家5-10%的水平,发展潜力巨大。国内现有氮化硅陶瓷刀片生产能力估计已达一百万片，多个陶瓷轴承的规模化生产线已在我国建立。随着我国汽车、航天航空等工业的发展和实现本项目后氮化硅粉末价格的大幅度下降，氮化硅陶瓷粉末和陶瓷产品的市场需求的递增速度将越来越快。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA333080 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 高品质氮化硅和碳氮化钛超细粉体的低成本制备技术 课题负责人 赫晓东 依托单位 哈尔滨工业大学 联系人 郑永挺 联系电话 0451-86402392 13091898492 电子邮件 zhengyt@hit.edu.cn 传真 0451-86402392 成果简介： 本项目采用燃烧合成工艺，制备亚微米级碳氮化钛粉末，成本低、纯度高，填补了国内空白。结合理论分析，通过大量试验，揭示了配碳量、氮气压力、稀释剂含量等工艺参数的影响规律，并给出了燃烧反应的机理。 TiCxN1-x的成分x在0-1实现大范围内稳定可调, 在0.4-0.7范围内误差在5%之内，超额完成合同的要求；产品的平均粒度在0.2-1.5m可调，实现了合同要求的0.5m的要求，且粒度分布、比表面积均在合同的要求范围内氧含量小于5%,自由碳含量小于4%。 高质量亚微米级Ti(C,N)粉末是制备高质量Ti(C,N)基金属陶瓷的重要原料。Ti(C,N)基金属陶瓷具有强度高、硬度大、抗氧化性好,热传导率也较高等优良性能。采用Ti(C,N)硬质合金刀具进行高速研磨、粗加工、半加工碳合金和无应力钢，能获得优良的抛光表面和精密公差，该系列刀具所占市场份额逐年扩大。本项目的产品-高质量亚微米级Ti(C,N)粉末具有良好的市场前景。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA331040 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 二硅化钼基复合材料的开发及其在发热体中的应用 课题负责人 江莞 依托单位 中科院上海硅酸盐研究所 联系人 江莞 联系电话 021-52411118 电子邮件 wanjiang@mail.sic.ac.cn 传真 021-52411118 成果简介： 高性能普通二硅化钼发热体 针对目前市场上发热体的韧性差、强度和可靠性低的缺点，我们从自蔓延粉体合成技术出发，添加稀土La2O3使粉体大大细化，且合成粉体烧结性和活性都有很大提高。以自身可塑性好且与MoSi2润湿性好的铝硅酸盐为粘结剂进行挤出成型。为了挤出高密度、低气孔率和低缺陷的棒材坯体毛坯，采用了真空式双螺旋连续挤出成型方法，坯体先置于温度和湿度可控的干燥室内自然干燥以保证坯体内外同时干燥，防止过快干燥导致表面开裂，然后经强制干燥后，在1650℃下烧结成为密度为5.6～5.7g/cm3的MoSi2发热体棒材。最后进行表面喷砂和成膜处理，从而得到MoSi2发热体棒材。由上述工艺得到的发热体棒材，其相对密度可达99％以上，平均抗弯强度大于400MPa（为现国内市场流通发热体的2倍），断裂韧性约5.3～5.7MPa?m1/2（比现国内市场流通发热体提高50％以上）。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA334030 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 反应挤出法制备高性能动态全交联热塑性硫化胶的生产与应用技术 课题负责人 宋国君 依托单位 青岛大学 联系人 宋国君 联系电话 13012532042 电子邮件 songguojun@qdcnc.com 传真 0532－85953260 成果简介： 动态全交联热塑性硫化胶是一类高科技新材料，它综合了传统橡胶的高弹性和热塑性塑料的易加工性。与传统的橡胶相比，它的突出特点是在常温下具有橡胶的高弹性，而在高温下又可象塑料一样进行挤出、注塑、吹塑、压延和焊接等制品生产，可实现生产的自动化和连续化，生产效率提高数十倍，而且无污染、无废料，边角料和废品重复利用性能不变。同时它的弹性和耐热性等远高于普通的热塑性弹性体。它的推出，彻底改变了传统橡胶的复杂费时、严重污染的生产工艺，是二十一世纪传统橡胶的最佳替代材料。本新材料可广泛用于汽车、摩托车、家电配件、电线电缆外皮、建筑用防水卷材、各种密封条、体育器材等等，几乎所有橡胶制品均可替代。该材料特别适用于同规格大批量和结构复杂的异形制品生产。本成果在国家支持下，攻克了多项关键技术，建立了千吨级自动化连续化生产线，已批量生产，替代进口，深受青睐。本成果已获得国家发明专利 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA333040 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 洁净煤先进电厂高温气体净化用陶瓷过滤器 课题负责人 田贵山 依托单位 山东理工大学 联系人 唐竹兴 联系电话 0533-2781321 电子邮件 tangzx@sdut.edu.cn 传真 0533-2781665 成果简介： 我国目前工业煤的耗量9亿多吨，大气污染70％来自然煤锅炉。另外有许多大小型电厂，这些都是造成大气污染的主要原因，如不治理国家提出的环保计划以及改善生态环境将是一句空话。高温陶瓷过滤器的推广应用，无疑会给这些企业带来生机。据预测，2010年，我国在热煤气净化领域的高温陶瓷过滤材料的市场将达到数5亿元，到2020年将达到10亿元以上。高温陶瓷过滤器在国内的推广应用，不仅对于环境保护、减小大气污染，而且对节约能源，都具有重大的社会意义和经济意义。 863计划“洁净煤先进电厂高温气体净化用陶瓷过滤器”项目是一种用于高温煤气净化的陶瓷过滤器技术和多孔陶瓷材料的制备工艺。主要包括陶过滤器装置的设计和工艺实施方案，高温陶瓷过滤元件的制备方法，具有脱硫作用的陶瓷过滤元件的制备工艺，完成了实验室和工业应用试验，2004年8月份通过了现场汇报（绵阳），10月份通过了现场验收，陶瓷过滤器的技术指标达到了国际先进水平，价格比国外产品低80%。已申报国家发明专利9项，发表学术论文44篇。 该项目是由我校主持，由山东工业陶瓷研究设计院和西安交通大学联合完成的，并在山东工业陶瓷研究设计院建立了多孔陶瓷过滤器元件的制备工业化生产线。山东省教育厅于2005年10月15日在山东理工大学组织了“高温气体净化用陶瓷过滤器的研制”项目技术鉴定会。鉴定委员会听取了课题组的工作报告和技术报告，并对提供的文件资料进行了认真审查，对研制的产品进行了现场考察，经讨论形成一致的鉴定意见如下： 1、提供鉴定的技术资料齐全、完整、统一，数据正确可靠，符合技术鉴定要求。 2、“高温气体净化用陶瓷过滤器的研制”课题采用等静压、注浆等成型技术在1260℃下烧成Ø60×10×1000的工业试验用梯度孔陶瓷过滤元件。陶瓷过滤元件的耐急热急冷性能为900℃~室温十次不裂，过滤层孔隙率63.5%、过滤元件的弯曲强度17.8MPa、高温抗弯强度（900℃）13.1 MPa，抗压强度40.2 MPa、耐酸度97.5%、耐碱度99.6%，并动用了梯度孔陶瓷纤维复合膜层结构，制备了孔径较大、强度较高的多孔陶瓷支撑体层和孔径较小、孔隙率较高的陶瓷纤维复合膜过滤层。 3、该项目完成了适合于高温气体净化用陶瓷过滤器的成套制造技术，其中包括不同材料体系、活性催化材料选择及陶瓷过滤元件制备工艺研究等。详细探讨了震动浇注与热浇注CVI等工艺，选择震动浇注与热浇注相结合的成型工艺，解决了粗颗粒、大孔径、薄壁膜支撑体的成型与结构均匀性问题。基本解决了陶瓷过滤元件与支撑板之间的密封结构设计和密封材料的选择，在实现装置及过滤元件在线再生的自动控制方面具有独创性。 4、整体高温煤气净化过滤器设计独特，制作精密，安装使用方便，符合机械设计及压力容器制作要求。 5、高温过滤技术是高温气体净化的关键技术，该项目实施及现场应用结果表明，该技术成果将明显提升我国高温含尘气体的净化技术水平，扩展了高温过滤材料及过滤装置的使用范围，在关键元器件方面，有望替代进口产品，具有广阔的应用前景。 6、该项目填补了国内外空白，研制技术达到了国际先进水平。 7、建议加大应用推广力度，开发系列化产品，创造更大的经济和社会效益。 目前，已分别在淄博某公司石膏建材厂、邹平华星热能环保设备有限公司、863能源技术领域燃气轮机重大专项课题“100kW微型燃气轮机设计研制（2002AA503020）”进行了成果的转化，预计成果创产值5000万元，创利润1000万元。 淄博某石膏建材厂的某条生产线，因煤气发生炉产生的粗热煤气中的尘粒、焦油等浓度过高，严重污染了石膏板，导致产品不合格。该生产线采用一段式煤气发生炉XM2.4、煤气出口温度400~500℃、出口压力980~1470Pa（表压）（通过煤气加压风机后，压力达到3 kPa（表压））、额定煤气产量4000 m3/h。为了保证石膏板的质量，必须对热煤气进行净化处理，理想的热煤气净化处理方式是采用高温陶瓷过滤器。我们针对石膏板生产工艺要求，完成了陶瓷过滤器的设计、制造任务。该公司买进我们的全套陶瓷过滤器设备后，还进行了安装、调试，取得了很好的效果。经淄博市环境监测中心站采用3011H+皮托管自动烟尘采样仪，对高温粗煤气的部分参数进行测量的结果为：入口烟尘含量302.5mg/Nm3, 出口烟尘含量0.3 mg/Nm3，烟气温度498℃，流量4136 m3/h，工作压力0.04MPa（表压），除尘效率99.9%，压降3.468kPa。预计使用寿命可达到1万小时以上。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA334020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 特种工程塑料制备及应用新技术 课题负责人 顾宜 依托单位 四川大学 联系人 杨杰 联系电话 028-85412866 电子邮件 ppsf@scu.edu.cn 传真 028-85412866 成果简介： 聚芳硫醚自润滑复合材料 聚 芳 （ 苯 ） 硫 醚 树 脂 具 有 耐 热 性 能 优 异 ， 机 械性 能 好 ， 表 面 硬 度 高 ， 刚 性 极 强 等 特 点 ， 其 优异 的 耐 蠕 变 性 、 耐 疲 劳 性 和 耐 磨 性 也 十 分 突 出。 通 过 在 聚 芳 （ 苯 ） 硫 醚 树 脂 中 加 入 一 些 有 机和 无 机 的 润 滑 材 料 或 助 剂 对 其 进 行 改 性 ， 可 进一 步 提 高 其 自 润 滑 性 及 耐 磨 性 ， 从 而 制 成 优 良的 耐 高 温 自 润 滑 复 合 材 料 。 本 成 果 主 要 采 用 熔融 共 混 法 制 备 聚 芳 （ 苯 ） 硫 醚 自 润 滑 复 合 材 料， 制 得 的 复 合 材 料 具 有 自 润 滑 性 能 好 、 膨 胀 系数 低 、 耐 磨 性 较 好 、 易 成 型 、 摩 擦 性 能 稳 定 以及 使 用 寿 命 长 等 特 点 ， 将 其 注 塑 成 型 ， 可 制 成为 自 润 滑 轴 承 ， 该 轴 承 的 使 用 效 果 十 分 理 想 ，满 足 了 以 下 要 求 ： （ 1 ） 运 行 时 稳 定 、 无 振 动、 无 噪音。 （2）、轴承受到较大震动或增大载荷时转速稳定；（3）适合于温差变化较大的条件下运行。聚芳（苯）硫醚自润滑复合材料作为一种新型的耐高温自润滑材料，具有很好的应用前景及广阔的应用市场。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA334020 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 特种工程塑料制备及应用新技术 课题负责人 顾宜 依托单位 中国科学院化学研究所 联系人 杨士勇 联系电话 010-62564819 电子邮件 shiyang@iccas.ac.cn 传真 010-62564819 成果简介： 功能性聚酰亚胺薄膜专用树脂 功 能 性 聚 酰 亚 胺 专 用 树 脂 为 均 相 粘 稠 的 溶 液 ，主 要 用 于 双 向 拉 伸 聚 酰 亚 胺 薄 膜 生 产 线 制 造 低热 膨 胀 性 的 聚 酰 亚 胺 薄 膜 ， 该 薄 膜 是 微 电 子 工业 的 关 键 性 材 料 ， 主 要 用 于 柔 性 印 刷 电 路 板 的基 板 ， 超 大 规 模 集 成 电 路 的 封 装 基 板 等 。 功 能性 聚 酰 亚 胺 专 用 树 脂 由 芳 香 族 四 酸 二 酐 混 合 物与 芳 香 族 二 胺 混 合 物 在 溶 液 中 通 过 缩 聚 反 应 得到 ， 具 有 成 型 工 艺 性 能 好 、 储 存 稳 定 等 优 点 。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA332060 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 自增韧氮化硅及其陶瓷轧辊制备技术 课题负责人 杨晓战 依托单位 清华大学 联系人 杨晓战 联系电话 010-62772848 电子邮件 Yxz02@tsinghua.edu.cn 传真 010-62772848 成果简介： 本成果研制的自增韧氮化硅陶瓷材料，是在氮化硅原料中添加一定量的稀土氧化物中β氮化硅晶种通过热压烧结而制备。它是一种新型陶瓷材料，具有良好的强度、韧性、硬度、抗热冲击、抗氧化等综和性能。其采用的β氮化硅晶种相对于现有技术具有形貌好、无需酸碱处理。适于工业化生产等特点。该材料是一种有广泛应用前景的高温结构材料，可应用于冶金，化工，机械、航天及军事领域。所研制的自增韧氮化硅陶瓷轧辊相对于合金轧辊具有耐磨损、寿命长等优点。对于提高速线材生产效率、提高产品质量、降低生产成本有良好的推动作用，是新一代线材轧辊。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA332050 所属主题/专项 高性能结构材料技术主题 课题名称 氮化物基复合陶瓷特种热电偶保护管低成本制备技术 课题负责人 郑永挺 依托单位 哈尔滨工业大学 联系人 郑永挺 联系电话 0451-86402392 13091898492 电子邮件 zhengyt@hit.edu.cn 传真 0451-86402392 成果简介： 成果简介 BN-SiC特种陶瓷保护管 采用燃烧合成热等静压工艺，制备了氮化硼-碳化硅陶瓷热电偶保护管，具有生产成本低、制备周期短，保护管高温性能优异等优点。以理论分析和大量工艺实验为基础，明晰了燃烧反应的反应机理和致密化机理，优化了工艺，获得性能优异的氮化硼基特种陶瓷保护管。 现已制备的氮化硼-碳化硅陶瓷热电偶保护管长350mm，外径20mm，内径8mm，尺寸根据用需求可变。致密度90%；室温抗弯强度为65MPa，室温断裂韧性1.4MPa•m1/2，1350℃高温强度为55MPa，2000℃高温强度为50MPa，产物性能各向同性，克服了热压制品各向异性的不足。 氮化硼-碳化硅陶瓷热电偶保护管具有优良的耐高温及抗热震性，且对金属溶液不润湿，是铝、铜溶液测温的理想选择，在惰性或真空环境下，使用温度可达2000-2500度。由于该产品性能优良，成本低廉，具有广阔的应用前景。 Si3N4-SiC特种陶瓷保护管 采用燃烧合成热等静压工艺，制备了氮化硅-碳化硅陶瓷热电偶保护管，具有生产成本低、制备周期短，保护管高温性能优异等优点。以理论分析和大量工艺实验为基础，明晰了燃烧反应的反应机理和致密化机理，优化了工艺，获得性能优异的氮化硅基特种陶瓷保护管。 现已制备的氮化硼-碳化硅陶瓷热电偶保护管长350mm，外径20mm，内径8mm，尺寸根据用需求可变。致密度95%；室温抗弯强度为500MPa，室温断裂韧性2.8MPa•m1/2，1350℃高温强度为300MPa。 氮化硅-碳化硅陶瓷热电偶保护管具有优良的耐高温及抗热震性，高硬度、高耐磨、耐腐蚀，在垃圾焚烧炉、水泥窑炉等极端苛刻的环境下稳定工作，可大规模替代进口特种陶瓷保护管。亦可应用于在其他领域，如铝、铜溶液防护、测温。该产品性能优良，成本低廉，具有广阔的应用前景。 AlN-TiB2特种陶瓷保护管 采用燃烧合成热等静压工艺，制备了氮化铝-硼化钛陶瓷热电偶保护管，具有生产成本低、制备周期短，保护管高温性能优异等优点。以理论分析和大量工艺实验为基础，明晰了燃烧反应的反应机理和致密化机理，优化了工艺，获得性能优异的氮化铝基特种陶瓷保护管。 现已制备的氮化铝-硼化钛陶瓷热电偶保护管长350mm，外径20mm，内径8mm，尺寸根据用需求可变。致密度95%；室温抗弯强度为350MPa，室温断裂韧性2.1MPa•m1/2，1350℃高温强度为200-250MPa。 氮化铝-硼化钛陶瓷热电偶保护管具有优良的耐高温及抗热震性，高硬度、高耐磨、耐腐蚀，适用于连铸连轧生产中钢水的连续测温，可大幅改善其工艺精度，提高产品质量。对金属溶液不润湿，是铝、铜溶液测温的理想选择。在惰性气氛下，使用温度可达2000度。由于该产品性能优良，成本低廉，具有广阔的应用前景。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA322100 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 蓄水渗膜材料 课题负责人 张增志 依托单位 中国矿业大学（北京校区） 联系人 张增志 联系电话 62331956 传真 电子邮件 z.zengzhi@263.net 重大成果简介： 蓄水渗膜材料是专门用于荒漠化地区生态恢复的功能导水纤维复合膜材。导水纤维的功能特性来自天然植物纤维表面上具有分子传水功能化复合涂层，使纤维从膜内包装水到膜外土壤形成水势梯度差，根据植物学生长规律由复合涂层材料设计确定的膜外端的水势，保证苗木正常生长的最低土壤湿度；同时，导水纤维能够根据土湿度变化通过分子传水自动调节出合理的渗水速度。 该种材料具有以下特点：1）渗水速度能够根据不同苗木种类和不同立地条件实现人为设计，能够按照苗木生长需水规律提供合理的动态渗水量。2）根据苗木根部土壤湿度变化，膜材的渗水速度具有自我调节功能。当土壤趋于干旱时，渗水速度加快；当土壤过湿（如雨水）时，渗水减慢或停止，保证了树苗的成活和存活。3）根据不同立地条件和不同苗木种类计算植物存活需水量后一次性配水，免再浇水，造林用水量仅是传统的1/40～1/20，而苗木的成活率和存活率均比传统造林高20％～50％，造林综合成本下降50％，生长量也具明显优势。4）与传统抗旱节水造林技术相比，蓄水渗膜材料综合性能价格比具有显著竞争优势。 配合国家林业工程，课题成果已在内蒙古、新疆、河北、山西、甘肃、陕西、青海、北京、辽宁、吉林等10省（自治区）推广应用达72.05万亩，造林区包括干旱区、沙化区、荒山、荒滩渗漏区和风蚀农牧交错带等5种典型荒漠化地带，36个典型的造林现场，栽种苗木29种，树苗成活或存活率均比当地未使用该产品的苗木平均高出20～50％，生长量也具明显优势，而造林用水量仅是传统的1/40～1/20。 课题成果申请国家发明专利项目3项，实用新型4项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA323020 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 低成本双复合锰酸锂研究和中试 课题负责人 卢世刚 依托单位 北京有色金属研究总院 联系人 卢世刚 联系电话 82241309 传真 电子邮件 lusg@mail.grinm.com.cn 重大成果简介： 该课题研究了锂离子电池正极材料尖晶石锰酸锂的合成工艺，确定了以二氧化锰和碳酸锂为原料合成尖晶石锰酸锂的工艺路线，进而进行了尖晶石锰酸锂的改性机理的研究，确定了以尖晶石锰酸锂和少量其它化合物高温反应为基础制备双复合锰酸锂的复合体系，通过对尖晶石锰酸锂的改性，改善了其表面特性、粒度分布和结构特征，其电化学性能尤其是循环性能比传统的尖晶石锰酸锂得到了较大的改善，实现了技术的创新性，该成果已获得了两项国家发明专利。该课题重点研究了双复合锰酸锂中试工艺和设备以及在电池中的应用技术，现已建成包括原材料的前处理、混和、热合成、分级、性能检测及成品包装在内的全套中试线，并形成了整套中试技术，年产双复合锰酸锂150吨，中试线经过多次试运行，已经正常生产，批量制备的双复合锰酸锂材料比容量达到110mAh/g以上，循环1000次容量保持80%以上，材料综合性能达到了国内外同类产品先进水平。该材料现已批量用于电动自行车电池的生产，另外还用于研制混合动力城市客车用336V电池组，电池组进行了综合性能测试，各项性能均满足电动车对电池的要求。该项成果于2003年12月通过了由中国有色金属学会组织的专家鉴定，鉴定专家一致认为，该成果以LiMn2O4与其它化合物的高温固相反应为基础合成双复合锰酸锂，该材料结构稳定，高温循环性能好，已建成了年产150吨材料中试线，本成果具有创新性；材料综合性能达到国外同类产品先进水平。 层状锰酸锂研究工作中，创制了新型层柱结构锰酸锂，系统研究了合成条件和工艺、结构、性能之间的关系，创制了锂离子电池正极材料层状锰酸锂的氧化－插层制备方法，可逆容量200mAh/g，实现了材料结构和合成技术的创新，获得发明专利2项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA324010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 高性能稀土永磁材料．制备和表面处理关键技术 课题负责人 李 卫 依托单位 钢铁研究总院 联系人 朱明刚 联系电话 62184522 传真 电子邮件 weili@public3.bta.net.cn 重大成果简介： 研究出国家急需的高温磁体，钐钴高温磁体做到500°C时磁能积超过9.5MGOe（兆高奥），低温度系数磁体达到稳定性优于钐钴磁体二分之一的水平（磁性能相同条件下），属国际先进水平。 项目攻克了100吨级钕铁氮磁粉生产线的关键技术，磁粉性能达到：内禀矫顽力＞5kOe；剩磁9-10kGs；最大磁能积15-20MGOe，处于国际领先水平。突破了千吨N53档钕铁硼生产中铸片速凝成型和N55档钕铁硼磁体成分配方等核心技术，高档烧结钕铁硼磁体N50~N53系列产品达到批量生产水平。高档产品打破了发达国家的市场垄断，已应用在“神州”号系列飞船、卫星、核磁共振成像仪和音圈电机（VCM）及多种高端产品的关键部件中。 本项目对相关材料和产业化关键技术进行了深入研究，高性能永磁材料机理研究取得突破。针对速凝薄带成分偏析等问题，进行创新探索，发展并提出了“速凝工艺结合双合金技术”理论和技术。合成十多个新型磁性稀土化合物，合成化合物SmCo7-xMx(M=Cu,Ga)，预计可开发成为新型永磁材料或高温磁体。 注射各向同性粘结钕铁硼永磁的磁能积达到5-6 MGOe；注射各向异性粘结钐铁氮的磁能积达到8-9 MGOe。多元HDDR各向异性NdFeB磁粉和磁体的性能分别为： Jr=1.37T、Hc=1260kA/m、(BH)max=39.86MGOe 和(BH)max=19.2MGOe、Hci=1191kA／m、 Br=0.949T。研究钕铁硼磁体超声化学镀表面防护技术，能达到湿热试验（85℃，85%相对湿度）1008小时以上。电镀出暗镍/铜/亮镍三层复合镀层，其耐腐蚀性能达到在5%的NaCl溶液中浸泡1203小时而不腐蚀。 项目实施带动稀土原材料、高性能应用产品和相关装备行业的大发展，新建或改建八条生产线，增加生产能力5000吨，产能占到世界的70%，产品也由原来的中低档提升为中高档，新增产值近十亿，全球销售收入由最初的20%升至40%。中国已成为全球最大的钕铁硼磁体生产基地，全球最大的钕铁硼磁体潜在市场，全稀土永磁材料研发中心。 项目获国内、外发明专利7项。“间隙原子效应及新型磁性材料研究”2003年获国家自然科学二等奖，项目还获得北京市科技进步一等奖和冶金科学技术二等奖各一项。技术成果转让3项。在国内外期刊上发表论文50余篇，被SCI、EI等检索30余篇，出版专著1部。项目的实施培养了一支高素质、稳定的研发、生产队伍。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA324070 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新型结构可控性烯烃聚合催化剂的研制 课题负责人 唐 勇 依托单位 中科院上海有机所 联系人 唐 勇 联系电话 13651970327 传真 021-64166128 电子邮件 tangy@pub.sioc.ac.cn 重大成果简介： 该课题组研究开发了一类制备工艺简单、成本低廉、高效并结构可控的新型烯烃聚合催化剂。成功进行了主催化剂的合成路线优化及中试生产研究，目前已合成了公斤级主催化剂，可供生产数十吨聚乙烯产品。开展了催化剂负载化工艺研究并进行了中试装置建设，建成了负载型非茂金属催化剂制备中试装置(SPC装置，设计规模为每批次制备负载型催化剂5公斤以上，年产1吨以上)。完成了适合工业化的淤浆聚合工艺中试装置(300升聚合反应釜)的建设并进行了中试生产，已得到数百公斤聚合物产品。研究了催化剂结构与聚合物结构和性能的关系，对工业化中试生产的聚烯烃产品的性能、加工及其应用进行了研究，发现了很好的力学性能，具有良好的市场前景。 课题成果共申请4项国家发明专利和1项国际发明专利，并有2项国家发明专利得到授权。研究成果为该系列催化剂的工业化生产奠定了坚实的基础, 其催化剂技术具有很好的工业化应用前景，可望形成我国具有自主知识产权的新一代聚烯烃催化剂技术。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA325010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新一代高性能低成本多层陶瓷片式电容器（MLCC）材料与工艺 课题负责人 王晓慧 依托单位 清华大学 联系人 王晓慧 联系电话 62784579 传真 62781346 电子邮件 wxh@tsinghua.edu.cn 重大成果简介： 该课题组在高性能低成本大容量贱金属内电极片式电容（BME MLCC）、大容量高可靠高稳定性军用片式电容材料及其制备技术方面取得了高水平的研究成果和自主知识产权的专利。 突破了新一代高性能BME MLCC薄层化、微型化关键技术：纳米粉体技术（30?100nm）；亚微米级细晶化技术（陶瓷晶粒100?400 nm）；微米级薄层流延技术（单层膜厚度 3?5μm）和高层数叠层技术。已研制出具有自主知识产权的、性能指标居国际同类产品领先水平的BME MLCC亚微米晶抗还原（X7R和Y5V型）材料。开发出具有细晶结构特性的军用高介、高可靠性X7R型MLCC瓷料，综合性能达到国际先进水平。 成果已在山东国腾、风华、宇阳公司、715厂成功转化，生产出一系列高性能BME MLCC电容器产品，介质单层厚度3?5微米；制备出军用高可靠大容量MLCC产品，已在国防军工等部门使用。形成以广东风华为核心的高水平贱金属内电极MLCC示范生产线(产能为220亿只/年)。 课题成果共申请国家发明专利19项，美国专利2两项。该成果为我国实现高端片式电容材料的国产化，促进我国片式电容器产业产品结构的升级换代，提高国际市场竞争力提供了关键的材料与技术，具有重要的战略意义。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA325110 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新型微波介质陶瓷材料与元件的研制 课题负责人 陈湘明 依托单位 浙江大学 联系人 陈湘明 联系电话 0571-87952112 传真 0571-87951358 电子邮件 xmchen@cmsce.zju.edu.cn 重大成果简介： 该课题在高介电常数微波介质陶瓷的系列化、中介电常数微波介质陶瓷的系列化、低介电常数微波介质陶瓷的系列化、新型微波介质陶瓷元件的结构设计及测试技术等方面取得一系列显著成果。 新型微波介质陶瓷元件的结构设计与加工方面的成果如下：1)采用电磁场理论和微波网络理论分析滤波器激励耦合机理，建立了等效电路模型，研究介质滤波器结构参数与其性能间相互关系的理论依据；2)采用高频结构模拟软件对微波介质滤波器结构进行模拟仿真，并讨论滤波器中心频率，插入损耗，外界品质因数，频率漂移系数等随滤波器谐振孔内外径比、输入输出电极大小及位置、耦合槽直径等的变化规律。3)解决了复杂形状陶瓷元件制备工艺难题。同时，还开发了低温烧结片式微波谐振器与滤波器。 此外，还成功地开发出了微波介电性能测试评价技术与系统。其中，开腔法适合于介电常数及谐振频率温度系数的精确评价，而闭腔法(反射法)适合于低损耗材料Q值的评价。 课题成果申请发明专利28项，其中7项已获授权, 自主专利范围已覆盖介电常数8-175的微波介质陶瓷体系以及相关元件，为国产微波介质陶瓷产业提供了完整的知识产权保护网。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA326030 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新型介入性治疗支架材料的研制 课题负责人 范德增 依托单位 钢铁研究总院 联系人 范德增 联系电话 62187201 传真 电子邮件 fandezeng@atmcn.com 重大成果简介： 在国家863计划的支持和功能材料组专家指导下，课题组在仿细胞膜药物涂层支架和层-层自组装药物涂层支架的研究中取得了突破性的成果： 1. 优化支架几何设计并采用高精度激光切割冠状动脉支架200多枚；并进行后处理研究； 2. 研究成功制备了一种仿细胞膜的含磷酸胆碱四元聚合物涂层材料，在保证材料和血液高度相容的前提下，定向释放高浓度的抗凝血和抗组织增生药物。该创新性研究形成了具有自主知识产权的技术。 3. 利用现代超分子技术和表面技术结合，研究采用聚阳离子和阴离子药物层-层组装，形成了全新的静电自组装药物涂层技术，可在支架材料表面形成药物和控释材料交替的纳米层结构，实现高活性生物药物的精确控释。 4. 采用喷雾法，在高精度支架表面形成均一、光滑的药物涂层，在支架消毒、释放、扩张过程中不开裂、不脱落。 5. 经过动物实验和临床试验验证，该支架可有效抑制再狭窄。目前已经具备批量生产条件，最终实现产业化生产。 6. 截至目前申请专利4项，获批3项。发表论文22篇，其中国际重点期刊10篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA327050 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 面向应用过程的陶瓷膜材料设计与制备技术研究 课题负责人 徐南平 依托单位 南京工业大学 联系人 杨刚 联系电话 025 -83587173 传真 025 -83300345 电子邮件 yanggang@njut.edu.cn 重大成果简介： 针对陶瓷膜应用过程中膜通量快速下降的普遍问题，以及中药与植物加工醇沉工艺资源、能源消耗高的现状，提出陶瓷膜法新工艺，希望通过材料与过程的交叉研究，实现陶瓷膜新技术在中药与植物提取领域的大规模工业应用。 提出面向应用过程的陶瓷膜材料设计与制备的新构思和陶瓷膜法中药加工新工艺，获得发明专利11项。 初步构建了面向颗粒体系与胶体体系的陶瓷膜材料的设计方法，专著“面向应用过程的陶瓷膜材料设计与制备”由科学出版社出版；开发出低温烧结支撑体制备技术，成本降低70－90％；陶瓷膜法中药加工新工艺节约乙醇2/3以上，缩短加工周期40％。 建成5000平方米/年低温烧结陶瓷膜生产线，占国内产品市场2/3以上，迫使国外产品价格降到原来的1/3左右。实现了陶瓷膜在中药与植物提取等领域的成功应用，推广应用数十项工程，经济、社会效益显著。研究成果获得国家发明二等奖、中国石化行业技术发明一等奖。 面向国家资源、能源、环境领域的重大需求，开发专用的陶瓷膜材料，通过材料与过程的交叉研究，实现陶瓷膜新技术在化工、水资源、能源领域的大规模应用。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA327120 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 层柱无机功能材料的超分子插层组装研究及工程技术开发 课题负责人 段 雪 依托单位 北京化工大学 联系人 李峰 联系电话 13611154746 传真 电子邮件 lifeng_70@163.com 成果简介： 阴离子型超分子插层结构材料是目前国际上竞相研究和开发的新型功能材料。基于国际相关领域发展前沿，考虑对我国传统产业的提升和对东部沿海及西部盐湖优势镁资源的充分利用，本课题开发了7类具有原创性的超分子插层结构无机功能材料。 根据层状双羟基复合氧化物(LDHs)的结构和性能特征，经调变其主体层板化学组成和层间客体种类，创制了具有新型结构的选择性红外吸收材料、高抑烟无卤阻燃剂、选择性紫外阻隔材料和无毒热稳定剂等插层结构无机功能材料。 为实现创新结构，建成了年产100吨插层结构无机功能材料的通用技术平台，依托此平台，先后提出并突破了全返混液膜反应器成核、程序控温动态晶化、非平衡晶化、超分子插层组装、插层表面改性、连续晶化和卤水法制备等系列关键技术。 插层结构选择性红外吸收材料已应用于功能性农膜以提高其保温性能，插层结构高抑烟无卤阻燃剂应用于合成材料以提高其阻燃抑烟性能，插层结构选择性紫外阻隔材料应用于涂料体系以提高光稳定性，插层结构无毒热稳定剂应用于PVC制品替代了传统含重金属的热稳定剂。特别是插层结构高抑烟无卤阻燃剂和插层结构无毒热稳定剂的应用，为突破欧盟有关电子电气设备中禁止使用含6种有毒有害元素材料的绿色壁垒奠定了技术基础。 以“863”成果作为创新源，进一步在国家产业化计划的支持下，系列插层结构无机功能材料实现了成果转化，建成了两套年产万吨级工业生产装置。围绕创新结构、共性关键制备技术和应用技术，申报国际发明专利5项和国家发明专利15项，构筑了较为完整的自主知识产权体系。2001年，“新型层状及层柱结构功能材料”获得国家科技进步二等奖；2004年，“系列新型结构镁基无卤高抑烟无机阻燃剂”获国家技术发明二等奖。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA321010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新型结构介孔及其复合材料的制备与催化应用 课题负责人 赵东元 依托单位 复旦大学 联系人 赵东元 联系电话 021-65642036 传真 021-65641740 电子邮件 dyzhao@fudan.edu.cn 重大成果简介： 介孔材料具有大的比表面积和孔径在石油化工、大分子催化转化具有重要的应用价值。但其水热稳定性低，阻碍了在催化领域的应用。本项目通过开发自主创新的合成路线，提高了介孔材料的水热稳定性；不仅形成了产业化规模，而且将其用于聚酯生产和汽车尾气处理，取得了良好的效果。 本项目开拓了催化剂材料新的制备方法，发明了一系列具有自主知识产权的以复旦大学命名的新型催化剂材料。成果作为封面报道在Nature Materials等国际顶尖刊物发表，在国际相关领域得到广泛关注，获得2004年国家自然科学二等奖。 技术突破： 成功合成了具有目前最大孔径（27 nm）的立方相介孔氧化硅材料。提出了由“酸碱对”配伍自我调节组装合成的多组分大孔径氧化物介孔材料的新方法。拓展了介孔催化材料的组成范围和结构类型，提高了介孔催化材料的热稳定性。 重要应用： 将新型介孔催化材料产业化，并制备了新型高效钛系催化剂，中试催化活性是传统催化剂的6倍以上，聚酯品质完全达到优级品标准。将新型介孔催化材料用于汽车尾气处理，实现了对CO、NO、碳氢化合物等汽车尾气的高效转化。研制成功了一种以氧化锆介孔复合材料为主体、低的贵金属含量、全金属外壳、蜂窝陶状汽车尾气催化转化器。 产业化或重大影响： 产品销售到美国、东南亚泰国等世界各地，完成了聚酯催化剂的中试评价，提升了我国传统聚酯纤维的生产水平，拓展了差别化纤维品种与质量。研制的整体汽车尾气转化器通过了国家汽车质量监督检验中心的工况排放测试，CO以及碳氢化合物的排放量达到了国家Ⅲ标准，氮氧化物的排放值达到现行的国家Ⅱ标准。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA321020 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 用于清洁生产的烃类选择氧化催化新材料 课题负责人 徐杰 依托单位 中国科学院大连化学物理 研究所 联系人 徐杰 联系电话 0411-4379245 传真 电子邮件 xujie@dicp.ac.cn 重大成果简介： 该课题所开发研制的固体复合金属氧化物催化剂，应用于环己烷选择氧化合成环己酮 /醇中，具有活性高、选择性好、反应条件温和等特点。2002 年10月项目通过中石化总公司组织的评议鉴定；2004年完成每批次100Kg的中试规模制备和应用，转化率为6.4%，选择性为 92.8%，远高于现有工业指标。 所开发研制的非金属催化剂，应用于甲苯选择氧化合成苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸中，转化率达 20.9%，选择性为98.8%，副产物减少5种。2004年8月项目通过中石化组织的专家鉴定；该非金属催化剂应用于环己烷选择氧化合成环己酮/醇中，完成了1400L反应规模的工业侧线连续氧化反应实验，在催化剂用量减少到1×10-4以下，环己烷处理量达到20m3/天，单程转化率达到 6.31%，比现有工业装置效率提高40%以上；选择性达到88.7% ，比现有工业装置的物耗降低5%以上，形成完整的环己烷选择氧化新工艺路线和选择氧化技术工艺包。 上述技术成果已在国内外核心期刊上发表论文 24篇，申请国家发明专利21项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA322010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 多元复合稀土-钨电极材料产业化关键技术研究 课题负责人 胡福成 依托单位 北京矿冶研究总院 联系人 胡福成 联系电话 010-68333366-2110 传真 010-68321362 电子邮件 hufucheng6545@sina.com 重大成果简介： 钨电极广泛应用于惰性气体保护焊、等离子焊接、切割以及热喷涂等领域，是国民经济和国防军工中不可替代的关键功能材料。目前使用较多的电极以钍钨电极为主，钍钨电极中含有具有放射性的钍元素，其生产和使用过程中会造成环境污染，危害人类健康，美国、欧盟的相关生产商正在放弃钍钨材料的生产或将生产转移到发展中国家，我国长期以来进行替代钍钨的研究工作，先后开发出铈钨、镧钨等多种电极，近期研制的多元复合稀土钨电极，小规模试验研究表明综合焊接性能达到并超过了同规格的钍钨电极，开展该类电极的产业化关键技术研究显得尤为迫切。 在国际上首次实现多元复合稀土钨电极的工业生产和全球市场销售。具体创新在： 1 具有自主知识产权的成分设计。 2 突破了工业生产技术难点。 3 成功替代了钍钨电极，实现了钨电极的清洁生产和环境友好。 课题经过多次试验，突破了多元复合稀土钨电极的产业化关键技术，综合成品率达到75%以上，实现了该产品的稳定生产。具体技术创新表现在： 1） 取消煅烧的APT液-固掺杂。 既降低了生产成本又实现了均匀掺杂。 2） 大温度梯度还原。可以实现还原粉末粒度调控。 3） 低电流垂熔烧结。即节约能源，降低成本又能降低烧损。 4） 塑性变形加工新技术。提高了产品的综合成品率。 目前电极生产企业利用该技术生产了近百批电极，产品综合成品率稳定，均在75%以上，生产稳定。多元复合稀土钨电极目前已经批量销往欧洲、日、韩等国家，国内市场和美、日、韩等国家市场正在扩大。通过对典型用户进行产品性能意见调查，用户普遍反映，多元复合稀土钨电极综合焊接性能优于钍钨电极，可焊接各种母材，适应性好。鉴于该产品的优异焊接性能，已被应用于“神五”宇宙飞船焊接中。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA325020 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 器件微型化功能材料各向异性导电胶膜ACF 课题负责人 于洁 依托单位 湖北省化学研究院 联系人 于洁 联系电话 027-87427927 传真 电子邮件 yj173767@public.wh.hb.cn 重大成果简介： 立项背景：我国电子器件组装所使用的各向异性连接材料（ACF）基本被日本垄断，ACF是精细线路连接和器件微型化所必备的关键材料，湖北省化学研究院对该材料的研究拥有多项专利，是863产业化基地，对研究开发该项目具有良好的基础。 创新点：原创性各向异性连接新材料体系，成膜物质和含微胶囊固化剂的热固性树脂与电阻值小、分散均匀的导电微球独特组合，达到国际先进水平，并具有贮存优势；自主设计了实用新颖的年产24万卷的ACF生产线，实现了产业化。 技术突破：粘结剂的短时间（5秒—15秒）内热压固化，但却能持久稳定存放并具有高粘接可靠性；均匀粒径微球的批量制备、表面化学镀工艺和微球分散工艺；建立连续宽幅成型生产线，实现产业化。 重要应用：它是精细线路连接和器件微型化所必备的关键材料，也是目前芯片与显示器、芯片与柔性印刷线路板、柔性印刷线路板与显示器连接所必需的关键材料，目前上海晨兴电子公司已在国产手机等通讯电子产品配套功能模块上试用、南京国家平板显示中心已在户外监视器和汽车除霜配套设备上试用，另外广东代理公司也在MP3、数码相机等制备中应用，得到客户好评。 产业化或重大影响：建立了自主设计的实用新颖的各向异性导电胶膜生产线，可新增产值1-2亿元，目前湖北省化学研究院在柔性连接方面已形成了明确的产业方向和特色，成为国内专业生产各向异性连接材料的生产基地，可为我国显示器件生产厂提供了质优、价廉、性能稳定的产品，打破了长期受进口产品局限和牵制、得不到及时供货，购买成本高等因素影响的局面。 十一五设想：在“十五”工作的基础上，一方面对自主开发的ACF产品在不同器件粘接组装过程中的应用进行研究和应用推广；另一方面对ACF生产线稳定批量生产的工艺装备进一步改进，完善检测手段，加强产品质量控制。通过上述研究，实现ACF稳定批量生产和应用，大规模取代进口产品。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA325040 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新一代无线通信用SAW器件及材料研究 课题负责人 刘积学 依托单位 中国电子科技集团公司 第二十六研究所 联系人 刘积学 联系电话 023-62839664 传真 023-62805284 电子邮件 sipat4@sipat.com 重大成果简介： 立项背景 以移动通讯为主要特征的通信产业在二十一世纪将有巨大的市场需求和广阔的发展前景。声表面波（Surface Acoustic Wave-SAW）器件自上世纪六十年代出现以来，已广泛应用在移动通信系统、电视、广播、第三代CDMA通信系统以及各类军用雷达、通信系统中。特别是在以扩频技术为标志的新一代宽带无线系统中，SAW器件以其大宽带、极佳的通带选择性、极小的带内畸变以及具有实时信号处理能力而获得广泛青睐，已成为新一代各类宽带无线通信系统中不可替代的关键器件。以手机为例，国内手机拥有量已经达到3亿（国家统计局2004年8月公布），每部手机需要SAW器件2～4只，对SAW器件的需求约为6～12亿。本项目旨在从设计、工艺、测试等方面系统地研究铌酸锂SAWF器件的产业化技术的研究。 创新点： 1、大尺寸LGS晶体制备 2、高性能SAWF的优化设计 3、微细线条(0.3——0.5μm)的制备、微细线条的老化保护、大面积超薄铝膜膜厚均匀控制技术。 4、超硬金刚石膜片抛光 5、水热条件下生长KN晶体 重要应用 课题成果已在二十六所为TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000等新一代通信系统生产的SAW中频、高频、高性能SAW器件中获得广泛应用，产品提供给广州京信等用户使用，比较满意，已完成销售额达亿元。 产业化或重大影响 （1）、高频、高性能SAW滤波器可广泛应用于我国新一代无线通信系统。（2）形成的SAW器件用新材料、新设计、新工艺等对开发其它军、民用高频、高性能SAW信号处理器，先进功能的SAW信号处理器（如ACT、OCT、卷积器、相关器等）、SAW传感器等具有重要意义。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA325060 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 高性能PLZST弛豫反铁电单晶的研制 负责人 李强 依托单位 清华大学 联系人 李强 联系电话 010-62781694 传真 010-62771149 电子邮件 qiangli@mail.tsinghua.edu.cn 重大成果简介： (1) 发展了一种利用化学共沉淀技术来有效地改善PLZST体系组分均匀性的低温化学合成方法。该方法具有合成温度低（700℃/1h即可成相），成相组分均匀性好，粉体平均粒径小（~0.2μm），分散性好等优点，可以有效地避免焦绿石相的形成，减少合成过程中PbO的挥发（J. Euro. Cer. Soc., 26 (3): 323-329, 2006 ISDN.: 996FK） (2) 针对PLZST体系的非一致熔难题，在广泛筛选助熔剂组分的基础上，采用PbO-PbF2-B2O3复合助熔剂在国际上首次生长出了2.0×2.0×2.0mm3发育完整的PLZST弛豫反铁电单晶(J. C. G., 283 (3-4): 378-383 ,Oct. 1 2005, ISDN.: 968PT)；部分条件下生长单晶最大尺寸可达5.0×4.0×4.0mm3，但其完整性仍有待改进。系统地分析了PLZST单晶中的各种缺陷及其形成机制，发现非稳态生长是引起晶体内部生长缺陷的主要原因。 (3) 所制备的 PLZST单晶具有复合钙钛矿结构，各组元分布均匀，并具有典型的弛豫可逆结构相变特征；在PLZST单晶的高分辨像观察中首次证实了其结构中存在着极性纳米微区和超晶格，它们被公认为是PLZST单晶产生弥散结构相变的物质基础。 (4) 通过探讨助熔剂法生长PLZST单晶的结晶习性与生长机制发现：PLZST单晶的生长基元为多种 配位八面体， 生长基元向{111}面的叠合采用法向机制生长，这种方式有利于结晶生长界面的稳定，但同时导致晶体生长速度过于缓慢。 (5) 本课题共完成研究论文18篇（其中：SCI收录论文12篇）；申报国家发明专利一项（申请号：200510012300.20）。进一步优化生长工艺，提高生长单晶尺寸，制备出能满足以爆电换能器为代表的应用器件研制需求的高质量PLZST弛豫反铁电单晶，将是本课题未来工作的核心内容, 该任务已列为国防科工委“十一五”民口配套项目。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA325130 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新型压电单晶PMNT的制备及其在医用超声成像上的应用 课题负责人 罗豪甦 依托单位 中科院上海硅酸盐研究所 联系人 罗豪甦 联系电话 021-39986059 传真 021-59927184 电子邮件 hsluo@public3.sta.net.cn 重大成果简介： 课题组突破了传统上只能用助溶剂方法生长弛豫铁电单晶的限制，在国际上率先用改进的Bridgman法生长出大尺寸高质量的PMNT单晶，并通过对相关生长技术，以及单晶结构和性能的研究，已经可以规模化制备高性能的PMNT压电单晶材料，尺寸达到f55×80mm，晶片大于32×32mm2，d332200pC/N，k3393%，晶片7％，Tc2％，影响单晶性能的低温三方－四方相变峰大于80C，完全能够满足多种医用换能器的应用要求。 用PMNT单晶自主研发制备出了高灵敏度的单元超换能器，在中心谐振频率约2MHz时，其换能器电声效率比PZT探头要提高10％，-6dB带宽比PZT探头要提高8％，相对灵敏度也提高了2dB，从而形成了我们对PMNT单晶超换能器的自主知识产权。 还与GE、Philips等公司合作研制了PMNT单晶线阵和二维成像超换能器，在插入损耗为-6dB处，其频带宽度已经达到了90%-100％，电声效率达到了68%-85%（传统的PZT陶瓷的同类探头，其电声效率仅为39%-52%，-6dB带宽仅为55%-70%）。据美国海军研究办公室（ONR）估计，医用超声成像的市场每年将超过20亿美元，因此用PMNT单晶替代传统的PZT陶瓷，在医用换能器应用中将产生巨大的经济效益。 项目组生长出了大尺寸、高质量、均匀性好的PMNT压电单晶，并研制出了基于PMNT单晶的医用超换能器，共申请4项国家发明专利，发表25篇学术论文（均为SCI收录，其中国外核心刊物上发表21篇）。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA326020 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新型骨修复和重建生物材料研究 课题负责人 蒋电明 依托单位 重庆医科大学 联系人 蒋电明 联系电话 023-69012234 传真 023-68705552 电子邮件 Jdm571026@vip.163.com 重大成果简介： 本课题成功研制出的纳米羟基磷灰石/聚酰胺66（n-HA/PA66）高分子复合生物活性材料，是具有我国自主知识产权和国际领先水平的新型骨修复替代材料。研制出的n-HA尺寸在90纳米以内，其在复合材料中的含量在40~60wt%之间任意可调，达到了自然骨中纳米磷灰石晶体含量水平，而PA66的分子结构与自然骨中的胶原成份极其相似,故该复合材料是一种类骨的复合材料,具有与受体骨组织能快速形成生物键合的生物活性。系列动物实验和临床验证表明，n-HA/PA66复合材料具有良好的生物学性能,并已通过中国药品生物制品检定所检验。根据临床骨关节缺损修复需要，结合临床手术技术研究，研发出10余种20多个规格符合临床手术要求的生物活性硬组织修复体，主要包括骨充填材料、骨板及骨块、椎体替代材料、仿生椎板、指（趾）关节、骨螺钉。制定了产品标准和临床验证方案及规范的临床手术操作规程，按照国家药监局规定已在国内两家三甲医院开展临床应用100余例，临床随访观察证实取得了很好的治疗效果。其中，n-HA/PA66颗粒产品及人工椎板和椎间融合器，在获得了国家食品与药品监督管理局（SFDA）颁发的临床验证批准（药监械临（2003）37号），并经过临床应用后，又于2005年初获国家FDA准字号生产许可证（国食药监械（准）字2005第3460204号）。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA326070 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 与硬组织生物力学相容的新型钛合金及其生物涂层技术开发 课题负责人 于振涛 依托单位 西北有色金属研究院 联系人 于振涛 联系电话 029-6231078 传真 029-6250729 电子邮件 yzt@c-nin.com 立项背景： 开发低模量、生物及力学相容性优良的新型医用钛合金是目前国际生物材料领域研究的前言和热点，我国无自主知识产权的医用金属材料及相关产业体系，无法满足量大、面广的人体硬组织修复与替代外科植入产品的重大需求。 创新点： 自主设计开发的两种新型医用钛合金及两种表面生物活性及耐磨涂层，实现了合金加工低成本化、材料类型多品种化、产品用途多功能化；新涂层易在形状复杂的钛合金植入体表面均匀成膜，综合效能优于传统涂层。项目取得9项专利技术。 技术突破： 合金设计时不含V、Al等任何有毒元素，开发出了可同时兼顾人体软、硬组织修复与替代产品使用的材料的加工和热处理工艺技术；采用微弧氧化技术实现了在形状复杂的钛植入件表面均匀制备生物相容性好、结合力强的高性能涂层。 重要应用： TLM(Ti-Zr-Sn-Mo-Nb)新合金材料已通过中试扩大化验证，可以成为现有医用钛合金材料的优良替代品；同时利用常规模锻、铸造及精密机械加工已研制出可用于人体软组织（心脑血管、非血管等）和硬组织（骨科、齿科）的修复与替代的实验产品如血管内支架、人工关节、齿科修复产品、内固定器械等典型件，经过国家药检局新产品注册申批后即可投入市场。 产业化或重大影响： 本项目开发的新型医用钛合金材料与典型产品以及表面生物活性和耐磨涂层，不仅可以迅速建立和形成上亿元产值的高科技含量、高附加值的新兴产业，带动经济和相关产业发展；而且新产品在质量、价格方面可以与国外产品竞争，从而替代进口产品，减少大量外汇，使普通患者可以用得起不低于国外产品质量的民族医疗器械产品，提高国民生活质量。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA326110 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 药物涂层支架在冠心病应用的研制和开发 课题负责人 葛均波 依托单位 复旦大学 联系人 葛均波 联系电话 021-64041990-2745 传真 021-64223006 电子邮件 jbge@shmu.edu.cn 重大成果简介： 动脉支架植入术是治疗心脑血管疾病的有效手段，但术后血管再狭窄率高达20%～30%，2000年诞生的药物涂层支架显著抑制了术后血管再狭窄率，约为10%。目前国际上药物涂层支架市场被美国Johnson和Boston公司产品所垄断，开发拥有自主知识产权的药物涂层支架具有重要意义。 与现有支架相比，我们开发的药物洗脱支架采用的是可以完全降解的涂层材料，具有更好的生物相容性。所用药物拥有自主产权，能够显著抑制内膜增生，在猪冠状动脉模型上发现，与金属裸支架相比，大黄支架减少22.7%，雷帕霉素支架减少34.0%；砒霜支架减少38.3%。 在国家“863”的资助下，我国自主产权的药物洗脱支架研究获得重大突破，其特征为：集成国际上第三代生物活性材料研究的特点，拥有自主产权、良好的生物相容性、材料在体内3月内完全降解、降解时可能引起的炎症反应能够得以抑制、拥有足够强度以及释放性能的可降解涂层材料研究获得成功。 通过对中国特色的大黄素、砒霜作用机制基础研究，确认了药效。中国药品生物制品检定所认证获准大黄支架进入临床。大黄支架已进入人体应用40余例，6～9个月未发现一例不良现象，已有数例患者完成造影随访，未发现再狭窄。三氧化二砷支架已开始注册检验，由此在药物上形成了中国特色。 国内稳定、高效的研究平台已经建立，在涂层材料、药物、支架涂敷后处理工艺等关键技术均形成了独特的特点，具备了完整的自主产权，已获中国专利1项，申请相关专利6项（美国1项）。药物洗脱支架研究关键技术的突破，对我国医疗器械的地位提高，和谐社会的稳定、提高中华民族的生活质量将产生重大影响。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA327090 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 高性能复合无机抗菌材料 课题负责人 柳清菊 依托单位 云南大学 联系人 柳清菊 联系电话 0871-5036510 传真 0871-5031446 电子邮件 liu_qingju@hotmail.com 重大成果简介： 1、高温无机抗菌材料：研制并获得了系列复合无机抗菌材料，主要指标：Ag+含量≤1%；对大肠、金葡菌的MIC≤90ppm，可耐温度1250℃～1350℃；安全性指标：急性经口毒性LD50≥10000mg/kg，急性经皮毒性：LD50≥5000mg/kg，亚急性毒性≥5000mg/kg•bw。解决了无机抗菌材料用于陶瓷制品时的耐高温性差、易变色等问题。（已获得专利） 2、纳米锐钛矿型光催化抗菌溶胶：采用独特的配方及制备工艺，研制出粒度在20nm以下、透明稳定的锐钛矿型复合TiO2溶胶，Ag+含量≤0.5%；由该溶胶制备的薄膜透明性及光诱导超亲水性好，不需高温烧结，对大肠杆菌的灭菌率达99.9%，解决了低温制备锐钛矿型TiO2溶胶及薄膜的技术难题，可广泛应用于塑料、木材、陶瓷、玻璃等表面。 3、可见光激发的复合光催化抗菌材料：研制出的复合TiO2光催化粉体，其光谱吸收阈值为520nm，在可见光下具有良好的分解甲醛、苯及甲苯的能力；在黑暗处仍具有良好的抗菌效果。该成果克服了TiO2的光催化性只能被紫外光激发、太阳光能利用率低的严重不足，为解决TiO2光催化材料实用化进程中的关键问题提供了一条新途径。（已申请专利） 4、无机络合抗菌材料：以银络合物及锌离子为抗菌成分、硅胶为载体，制备出了具有良好抗菌性、抗变色性及耐候性的抗菌材料，MIC≤75ppm，可应用于涂料、油漆中，能有效克服银系抗菌材料的使用而引起的变色问题。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA328010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 高性能反渗透复合膜关键功能材料研究 课题负责人 俞三传 依托单位 国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心 联系人 樊雄 联系电话 0571-88935340 传真 0571-88935339 电子邮件 szxkjc@mail.hz.zj.cn 重大成果简介： 课题依托国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心开展高性能反渗透复合膜与膜材料研究工作。“十五”期间，解决了一直以来制约我国反渗透复合膜技术发展的膜材料和膜制备技术问题，在功能单体、膜材料、膜制备技术及产业化生产等关键技术方面取得了突破性进展，成功开发了抗污染、耐氧化、高脱盐和高通量等多种高性能反渗透复合膜与膜材料，课题技术水平处于国内领先，复合膜性能达到国际同类产品水平。课题实施过程中注重技术的先进性和创新性，先后申请相关国家发明专利七项。课题的成功实施，实现了我国反渗透复合膜技术和产品性能的跨越式发展，使我国成为国际上为数不多的掌握包括海水淡化反渗透复合膜在内的高性能反渗透复合膜生产技术的国家之一。 课题研究成果高性能反渗透复合膜与膜材料，产业化前景广阔，成果产品高性能膜元件可广泛应用于海水和苦咸水淡化、废水处理和资源化、污水处理和回用、工业水处理、特种分离、传统产业改造和清洁生产工艺开发等领域，替代目前普遍使用的进口产品，市场前景广阔，经济和社会效益显著。目前抗污染和高通量反渗透复合膜已成功实现产业化生产，并已推向市场；耐氧化和高脱盐海水淡化反渗透复合膜目前正处于产业化试生产阶段。国产高性能反渗透复合膜产品的成功开发和工业化生产，将有效推进反渗透技术在海水苦咸水淡化、废水处理和资源化等领域的应用，有效解决我国面临的水资源短缺和水体污染问题，促进我国经济和社会的可持续发展。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA322040 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 "煤基生态环境修复剂"的研究与开发及其应用 课题负责人 胡振琪 依托单位 中国矿业大学北京校区 联系人 胡振琪 联系电话 13910637448 传真 电子邮件 huzq@cumtb.edu.cn 重大成果简介： 立项背景 基于矿区土地复垦与生态重建和西部土地荒漠化防治的需求，开发用于土地复垦、生态重建、防沙治沙和污染土壤修复所需要的“煤基生物土”、“煤基营养剂”和“污染土壤原位修复剂”等产品，以促进生态环境的可持续发展。 创新点 利用矿山固体废弃物开发生态环境修复材料，解决土地复垦与生态重建、防沙治沙、草场退化和重金属污染土壤修复所需要的表土替代材料、营养补充材料和环境修复改良材料，促进生态重建领域的产业化。 技术突破 利用先进的微生物技术与保土保水技术，将矿山固体废弃物、保水剂、化学稳定剂、微生物菌根等材料有机合成，有效修复重金属污染土壤、增加植被覆盖率、恢复退化地区生态环境。 重要应用 在内蒙、安徽等地的矿山排土场、重金属污染地区的应用，节约了土地复垦和生态重建过程中所需的表土，同时增加了植被的覆盖率达30%以上，降低植株中重金属含量达30%以上，促进植被生长，增加生物量达200%以上。 产业化或重大影响 该项目研究成果的推广应用可显著改善矿区的环境，恢复土地的生产力，增加作物产量，减少矿区固体废弃物的排放，可以使矿区的生态环境得到有效治理和恢复，减少农民和企业之间的矛盾，对农业及环境的可持续发展将产生显著的经济、社会和环境效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA322080 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 基于回收PET塑料的"高聚物塑性体"的工业制备及应用 课题负责人 李滨耀 依托单位 华东理工大学 联系人 李滨耀 联系电话 021-64252569 传真 电子邮件 wucf@ecust.edu.cn 重大成果简介： 本课题采用（1）通过独创新的配方设计，并采用目前处于世界领先水平的低温固相成型加工方法以及反应加工方法，开发了一种以回收聚酯(PET)瓶片为主原料，加入增韧橡胶、扩链剂等其它助剂，与聚碳酸酯(PC)形成一种高性能的、应用前景良好的新型高分子合金材料，不仅解决了回收聚酯塑料再生利用时性能急剧下降的难题，也充实了现有高分子材料的成型加工技术体系，为聚酯材料的回收利用提供新原理、新技术；（2）利用具有自主知识产权、达到国际领先水平的力化学反应器建立了基于应力诱导反应的废旧轮胎橡胶回收利用新技术和示范生产线，实现了废弃橡胶的常温超细粉碎和力化学活化、脱硫，为解决废旧橡胶的常温超细粉碎和脱硫难题提供了的集成化关键技术，该技术具有节能、环境友好、易于工业化推广的特点，为废旧轮胎的低成本回收利用提供了新原理、新技术和新设备。 本课题在高聚物塑性体方面开发出试用效果良好的头盔、管材、片材等样件产品，建成一条规模为300吨/年中试线，提出了万吨/年工业生产线的工艺设计，为产业化打下很好基础；在废旧轮胎利用方面开发了分散性良好的微米级超细活性胶粉、脱硫胶粉以及具有低频吸声和隔声性能的降噪材料，并建成了可以连续粉碎、分级和固相力化学脱硫的示范生产线。相关技术在企业推广应用，取得了显著的经济效益和社会效益，部分成果通过技术鉴定达到国际领先水平。研究成果是我国资源回收利用、环境保护和建设循环型经济的关键需求，应用前景广阔，技术推广后将产生巨大的经济效益和社会效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA322090 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 高温酸化压裂添加剂的开发与应用 课题负责人 孙铭勤 依托单位 石油大学(华东) 联系人 孙铭勤 联系电话 13954670666 传真 电子邮件 13706368080@vip.163.com 重大成果简介： 针对我国酸化压裂添加剂使用温度低（小于120℃）的现状，开发了系列耐高温（大于201℃）的酸化压裂添加剂，形成了适合我国高温油藏酸化压裂的酸液体系及工艺技术。 研究中合成了聚烯丙基氯化喹啉，利用其多点吸附的特点，提高了缓蚀剂的效率；将现存的4种化学剂首次引入酸化领域使用，强化了酸化添加剂的性能。研究中将现存的3种化学剂首次引入酸化领域使用，利用了添加剂在高温下发生的化学反应，拓宽了酸化添加剂的功能。 以新型酸化添加剂的研制为基础，开发了11类15个酸化添加剂配方（其中9个申请国家发明专利），可满足高温酸化所需添加剂的功能要求，而且基于分子设计开发的添加剂，利用了添加剂在高温下的特学反应，取得了同类添加剂在低温下无法实现的优异性能，其研制思路对行业内高温酸化添加剂的开发有重要指导意义。 以所开发的酸化添加剂为基础，形成了胶凝酸、乳化酸、泡沫酸、胶束酸4个酸液体系（申请国家发明专利1项）及其配套工艺。 以开发的酸化添加剂和酸液体系为技术支撑，建成了年产2000吨和3000吨的中试、生产基地，开发的新型酸化添加剂和酸液体系在中石油塔里木油田分公司、中石化西北分公司和中石化胜利油田河口采油厂推广使用，生产和应用企业因技术进步新增产值2.01亿元。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA325010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 巨磁电阻材料及其在高灵敏度磁传感器中的应用技术开发 课题负责人 于广华 依托单位 北京科技大学 联系人 于广华 联系电话 62332342 传真 电子邮件 ghyu@mater.ustb.edu.cn 重大成果简介： 该项目利用磁控溅射技术制备出巨磁薄膜材料GMR自旋阀薄膜，其性能达到了国际水平。 磁电阻变化比率优于12%，钉扎场400Oe；经过光刻工艺后磁电阻比率仍然达到10%。为进一步开发磁传感器打下了很好的基础。更为重要的是还制备出高性能各向异性磁电阻AMR薄膜材料，其结构为NiFeCr（5nm）/NiFe（20nm）。在NiFe层20nm时磁电阻变化率已高达3%，该薄膜材料制作工艺简单，易产业化生产。经过光刻工艺后，作成磁传感元件，进一步作成磁栅尺用磁敏磁头。该磁头可代替目前我国所采用的磁通响应式磁头。 国内磁通响应式磁头主要靠手工制造，成本高且一致性较差，不利于批量生产。新的金属薄膜磁敏磁头采用薄膜集成工艺，没有活动零件，无须手工装配，便于控制质量和批量生产，是国际上新一代磁敏磁头。经上海机床研究所使用评价如下：截距为1mm的金属薄膜磁敏磁头，其灵敏度已相当于日本SONY公司同类产品（SJ700）的水平；该金属薄膜磁敏磁头输出信号的正弦性较好，应用于截距为1mm的磁栅尺产品上累积精度优于± μm/m，已达到SONY公司同类产品的水平。 该项目获得及申请的相关国家发明专利授权4项（专利名称：利用表面活化剂对自旋阀改性的方法，一种冷阴溅射制备薄膜的方法，一种各向异性磁电阻坡莫合金薄膜的制备方法，一种使用金属薄膜磁电阻探头的磁栅尺位移传感器）。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA327010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新型相敏、胁敏高有序磁性合金材料的研究与设计 课题负责人 段晓峰 依托单位 中国科学院物理研究所 联系人 段晓峰 联系电话 13693590788 传真 电子邮件 ygwang@blem.ac.cn 重大成果简介： 本项目将非平衡快速凝固方法用于高有序磁性合金，实现了三种以上金属原子的强制高有序占位，开发出了对温度和相结构敏感的新型磁性合金系列材料。强制高有序合金使没有明显结构相变的低有序合金出现非常漂亮的热弹性马氏体相，相变可以在几度到十几度的温度范围内重复发生。同时在外加磁场的作用下，感抗变化和因马氏体变体的择优排列引起强制高有序合金的相变应变。通过强制高有序合金成相规律的发现，实现了强制高有序金属间化合物的成份、结构可设计性和物理性能的可控性。 本项目所研制的高有序磁性合金具有的新奇物理性能，与传统合金无法比拟的性能优势，在新兴的磁电子学，传感器，微机电系统等领域将有广泛的应用，为国内外材料领域所关注。强制高有序磁性合金及其制备技术为开发和应用这一新型功能材料奠定了基础。高有序合金具有有着广阔的应用转化前景和巨大市场潜力，蕴含着无限的商机，并可创造难以估量的直接和间接经济效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA327060 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 抗热震及耐腐蚀整体陶瓷精密测温材料 课题负责人 甄良 依托单位 哈尔滨工业大学 联系人 甄良 联系电话 0451-86413907 传真 电子邮件 zhenliangh@163.com 重大成果简介： 本课题解决了陶瓷测温材料抗热震及耐腐蚀等方面的关键技术难题，通过热电偶整体结构设计和成分设计，开发出了抗热震耐腐蚀整体陶瓷热电偶，其在整个工作温度范围内热电势不低于25 V /℃；极限工作温度可达2000 ℃；抗热震及耐腐蚀性优良，已经成功试用于钢包、熔盐电解和高温碳管路的温度测量，解决了上述领域温度测量和控制领域的技术问题。 本课题开发出了一套热电势参数自动测试和采集系统。系统精度高，测试数据量大，可全程自动记录，避免了人员操作造成的误差，便于过程分析。该设备达到了国内外相关测试设备的先进水平。本课题共热电偶材料、结构和测量方法等方面的申请了4项国家发明专利 钢水的连续测温是各个钢厂在生产过程中普遍存在的实际问题。本课题研究的陶瓷热电偶耐受住了中间包钢水1400℃以上剧烈热应力冲击；同时经历了高温钢水的浸泡、腐蚀和高温氧化，未发生破损。 铝电解槽温度的连续测量对节约能耗和提高产品质量具有重要意义。本课题的研究成果在某电解铝公司进行了电解铝熔盐的测温，其在实验中所表现出来极高耐高温熔盐腐蚀稳定性。 本课题的研究成果在某公司高温碳管烧结炉上完成了2000℃使用条件下的实际测温，并表现出具有稳定性高及热电势值输出大的特点。超高温陶瓷热电偶具有对含碳气氛的耐受能力，是它在而在2000℃及2000℃以上的高温炉中具有良好的推广前景。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA32G010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 磷酸铁锂等新型正极材料产业化研究 课题负责人 黄学杰 依托单位 中国科学院物理研究所 联系人 李泓 联系电话 0512-68094266 传真 电子邮件 xjhuang@aphy.iphy.ac.cn 重大成果简介： 正极材料是目前锂离子电池中成本最为突出的材料,也直接关系到电池的安全性能和电池实现大型化的可能。全球每年消耗1万多吨钴酸锂使钴价大幅攀升，发展低钴和铁系材料是克服资源瓶颈和推进锂离子电池大型化和动力化的关键。 创新点： 通过理论计算，发现提高材料费米面负极态密度的途径，制备出可高倍率工作的氧空位磷酸铁锂正极材料，发现纳米包覆可大幅度提高氧化物正极材料在高电位时的稳定性，提高倍率放电特性和安全性，实现锰系氧化物正极材料的实用化。 技术突破： 制备出可逆容量达160mAh/g的氧空位磷酸铁锂正极材料，具备高倍率（10C）放电能力；开发出年产500吨钴镍锰酸锂正极材料技术工艺，材料可逆容量达到165mAh/g，比钴酸锂高10％以上，成本不到钴酸锂的50％；可逆容量达到107 mAh/g的改性尖晶石锰酸锂材料实现规模生产，55C循环200次容量保持率大于90％。 重要应用： 改性尖晶石锰酸锂和磷酸铁锂优于国际同类产品水平，保障了电动汽车重大专项高功率锂离子电池项目的顺利推进，星恒公司以此生产的10Ah高能量型和7.5Ah高功率型锂离子动力电池2004年通过美国UL安全测试，成为中国本土第一个通过UL认证的锂离子动力电池，该类电池以率先批量进入国际市场。钴镍锰酸锂开始部分取代钴酸锂，小型电池性价比明显提升。 产业化或重大影响： 以山东淄博年产500吨锰酸锂试验厂工艺技术为基础， 江苏无锡年产2000吨钴酸锂工厂正在建设中，淄博工厂全面转入钴镍锰酸锂生产，磷酸铁锂北京中试厂已具备50公斤/批次生产能力。上述三个关键正极材料的研究和开发上取得突破，为我国小型和动力锂离子电池产业的持续发展在正极材料方面打下了坚实的基础。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA32G020 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 高性能稀土永磁材料、制备工艺及产业化关键技术 课题负责人 李卫 依托单位 钢铁研究总院 联系人 朱明刚 联系电话 62184522 传真 电子邮件 weili@public3.bta.net.cn 重大成果简介： 立项背景：稀土永磁材料是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间和国防等高技术领域的关键材料，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，已成为新材料领域研究发展的重点，也是各国高技术发展中战略竞争的热点。 创新点：首次发现钕铁氮磁粉的压延各向异性。研究出国防急需的钐钴高温磁体500°C时磁能积达到10.55MGOe。合成多种可能成为新型高温磁体的稀土磁性化合物，如SmCo6.8－xCuxHf0.2等。开发“双合金结合速凝工艺”的新技术，申请发明专利8项。 技术突破：解决了百吨级钕铁氮磁粉和千吨级钕铁硼生产线真空速凝熔炼关键技术。探讨了速凝带织构形成机理，建立了描述磁体时间稳定性模型。产业化压延磁体性能达到(BH)max =5.85MGOe。试制成功600kg真空熔炼速凝炉，解决了完全依赖于进口的现状。 重要应用：批量生产VCM、微电机以及医用核磁共振谱仪等N50~N55档钕铁硼磁体，打破了发达国家的市场垄断。产品应用在“神州”6号系列飞船、卫星及多种高端产品的关键部件中，获得中国航天集团总公司颁发的荣誉证书。项目2003年获国家自然科学二等奖。 产业化或重大影响：新建八条生产线，新增产能6500吨、新增产值约11亿元；仅稀土微特电机替代进口达近百亿元（每年进口约400亿元）；2005年我国产能将达3-4万吨，直接产值60-80亿元，带动相关应用200亿以上，目前产能占世界的比例由45%上升到70%，产值由20%升至40%以上；我国已成为全球最大的稀土永磁生产、应用基地和研发中心。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA32G030 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新一代高性能片式元件与关键技术 课题负责人 周济 依托单位 清华大学 联系人 周济 联系电话 010-62772975 传真 电子邮件 zhouji@tsinghua.edu.cn 重大成果简介： 片式电子元件是一大类重要的电子信息产品，是现代电子信息技术的重要基础。目前全世界片式电子元件的年需要量在一万亿只以上。进入21世纪以来，电子信息技术的高速发展不断向元件技术提出新的要求，使得片式电子元件成为一个创新十分活跃的高技术领域，高性能、小型化、低成本、多功能、集成化成为片式元件发展和升级换代的重要方向。我国是电子元件生产大国，但高端材料和和关键技术主要依赖国外。本项目旨在发展具有自主知识产权的新一代片式元件关键材料和核心技术，促进我国从电子元件大国走向电子元件强国。 该课题主要成果包括：发展出了若干种拥有自主知识产权、性能指标居国际先进水平的片式元件关键材料，包括贱金属内电极(BME)MLCC材料、军用高可靠性X7R型 MLCC瓷料、高频宽带抗EMI元件用低烧Y型平面六角铁氧体、低温烧结高感量片式电感器材料、高频电感器和 LTCC用低烧低介陶瓷材料，以及片式LC滤波器用共烧陶瓷材料。在国内首次研制出了贱金属内电极片式电容器，使我国企业成功进入这一新的元件领域；成功地解决了我国军用大容量X7R瓷料长期依赖进口的问题；研制出了拥有自主知识产权的高频宽带抗 EMI材料和元件，使我国企业成为世界上第二个拥有这类重要元件生产能力的厂家，技术水平进入世界前列；首次生产出大感量系列，填补了国内相关产品的空白；在国内首次推出了基于 LTCC技术的片式滤波器和片式天线。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA32G040 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 大面积功能薄膜的浮法在线制备技术及新型功能镀膜玻璃开发 课题负责人 韩高荣 依托单位 浙江大学 联系人 韩高荣 联系电话 13605716101 传真 电子邮件 wengwj@zjuem.zju.edu.cn 重大成果简介： 我国浮法玻璃功能单一，不能满足建筑节能的要求。而国外对我国高档建筑节能镀膜玻璃技术实施垄断。为此，863设立专项开发拥有自主知识产权的浮法在线高档建筑节能玻璃镀膜技术，以满足我国对建筑节能玻璃的需求。 创新点： 根据浮法玻璃的生产技术和工艺特点，采用热分解化学气相沉积和金属有机化合物化学气相沉积方法，获得了具有自主知识产权的浮法在线高档建筑节能玻璃镀膜技术。技术突破： 在浮法玻璃生产线上成功地制备出低辐射、阳光控制高档建筑节能镀膜玻璃，并实现了规模化低成本工业生产，产品性能均达到国际知名品牌的同类产品标准，打破了欧洲、美国、日本等发达国家的技术垄断和封锁。 重要应用： 利用本项目成果，浮法在线大面积高档建筑节能镀膜玻璃生产技术， 和1000万元较小的投入，可以实现对投资达3亿元以上的浮法玻璃生产线的技术改造，生产出多品种、多功能的高档建筑节能镀膜玻璃。不仅较小的投入，实现了产品附加值的成倍增加，更重要的是产品具有节能、环保等特点，有利于我国建筑节能政策的实施。 产业化或重大影响： 本项目成果，浮法在线大面积高档建筑节能镀膜玻璃生产技术已在威海蓝星玻璃股份有限公司等企业的10余条浮法玻璃生产线上推广应用。新增产建筑节能镀膜玻璃2500万平方米、新增产值约10亿元；替代进口70％以上，部分产品出口到中东，欧，美等国家。新建建筑大量采用新型节能镀膜玻璃，有力的促进了建筑节能政策的实施。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA32G090 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 片式压电变压器、传感器及相关材料产业化关键技术 课题负责人 褚祥诚 依托单位 清华大学 联系人 褚祥诚 联系电话 010 -62786189 传真 010 -62771160 电子邮件 chuxiangcheng@mail.tsing hua.edu.cn 立项背景：由于液晶显示器背光电源市场需求迅速增长，MPT作为这类电源极具应用价值与发展前景的新型元器件迅速发展。背光电源是用来点亮液晶显示器背景照明的冷阴极荧光灯，将电池低的直流电压转变为高频高电压，输出电压开始时超过1000V，稳定工作时约500Vrms。采用多层压电陶瓷变压器由于具有技术与经济的许多优势就成为大势所趋，具有能量转换效率高、体积小、升压比高、无电磁干扰、适合表面安装等显著特点，它的推广应用将有力地推动智能化电子信息产品小型集成化方向发展，在笔记本电脑、液晶屏手机、数码相机、液晶TV、可视电话、传真机等具有十分广阔的市场前景。 创新点：目前国内外压电变压器的烧结温度一般为1150℃以上，所用内电极为钯含量超过30%的银钯电极，价格昂贵、成本高，且变压器的变形大、合格率低。本项目采取过渡液相烧结技术，烧结温度低至960℃，所用内电极为钯含量在10～15%的银钯电极，价格只有3070银钯电极1/3--1/2，成本大幅下降且变压器的变形小，良品率高。低温烧结技术在多层压电变压器的应用研究属国际领先水平。 大功率压电变压器是实现驱动LCD-TV背光电源的核心部件和关键设计技术。国内尚未见到一支变压器驱动2支或以上CCFL。 技术突破：新提供一种以PZT-PZN-PMN为主晶相的优质压电陶瓷材料，既可兼顾低烧，又保有优异的大功率应用电气特性。已确定三种系列，十种规格的多层压电陶瓷变压器，功率涵盖5~15W，覆盖灯管长度规格从100~1200mm的CCFL。成功开发了功率大于16W的多灯背光电源技术。在15"、17"和21"等大屏幕液晶显示器及目前正蓬勃兴起的LCD数字电视方面应用广阔，竞争优势显著。 重要应用：所研制开发的液晶显示器用压电变压器背光电源生产技术先进，性能居国际先进水平，是笔记本电脑、PDA、液晶PC、LCD-TV等产品的关键零部件，项目的研发和产业化将促进电子元件的片式化发展，带动相关信息技术的进步。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA32G130 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 高抑烟无机阻燃剂等超分子插层结构功能材料的工程技术开发 课题负责人 李峰 依托单位 北京化工大学 联系人 李峰 联系电话 13611154746 传真 电子邮件 lifeng_70@163.com 重大成果简介： 课题组根据层状双羟基复合氧化物(LDHs)的结构和性能特征，创制了高抑烟无卤阻燃剂等系列超分子插层柱结构无机功能材料：实现了结构创新,突破超分子插层组装、全返混液膜反应器成核、程序控温动态晶化、非平衡晶化、插层表面改性、连续晶化和卤水法制备等系列关键技术。建成了年产100吨层状结构无机功能材料的通用技术平台。2001年，“新型层状及层柱结构功能材料”获得国家科技进步二等奖；2003年，“镁基片层状及插层结构无机纳米阻燃剂”获得北京市科学技术一等奖；2004年，“系列新型结构镁基无卤高抑烟无机阻燃剂” 获国家技术发明二等奖。 围绕镁基层柱结构无机功能材料的新产品结构、关键制备技术、应用技术、成套装备等实现了创新。研究成果对于开展镁资源的深度开发、围绕其建设大规模的产业群并向下游延伸构建产业链、实现资源优势向经济优势转化、促进国民经济的可持续发展具有积极作用。同时依托本成果开发成功的一批镁基层柱结构无机功能材料，在我国东部沿海化工基地和西部盐湖进一步建设大规模产业群，对从源头解决环境污染问题、拉动区域经济的发展，将废弃资源转化为高附加值的产品，也具有重要的意义。 利用研究成果所突破的关键技术所建立的年产100吨中试装置为通用技术平台，孵化了多项极具产业关联度的产业化技术。持此技术与多家企业建立了广泛的实质性联系，超分子插层结构选择性红外吸收材料、高抑烟无机纳米阻燃剂和无毒热稳定剂材料实现了成果转化，建成了年产万吨级工业生产装置。围绕超分子结构层柱型无机功能材料的结构、共性关键制备技术和应用技术申报国际专利8项、国家发明专利15项，构筑了较为完整的自主知识产权体系；共在学术刊物发表研究论文33篇，其中SCI和EI收录20篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA322090 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 二氧化碳共聚物的工业化合成和在医用材料上的应用 课题负责人 冯 超 依托单位 威海赛绿特有限公司 联系人 冯 超 联系电话 0631-5626030 传真 电子邮件 sailvte@sohu.com 重大成果简介： 二氧化碳是主要的温室气体，也是一种化工资源。由于二氧化碳共聚物中至少有40%不依赖于石油资源，是以二氧化碳为基础原料合成可降解的高分子材料，不仅可以减少对日益枯竭的矿石能源的依赖程度，还可以制成高性能的高分子材料。二氧化碳基塑料具有全生物降解性能，有利于环境保护，产业化应用前景十分广阔。 在蒙西高新技术集团公司已经建立了3000吨/二氧化碳共聚物的年生产装置，这是目前投入运行的世界上规模最大二氧化碳共聚物的生产线，该技术被列入中国科学院知识创新工程的百项重大成果，同时入选中国科学院知识创新工程15项创新案例之一。通过项目的实施，完善了二氧化碳共聚物的成形加工方法，提高了材料的使用温度，制备出了薄膜、管材、片材、缝合线等医用产品。其中医用敷料产品已经完成临床应用，并小规模进入市场，而且采用压延和真空吸塑方法完成了用于药片包装的药用泡罩的中试。率先在世界上建立了规模最大的二氧化碳基塑料的千吨级制备装置，并通过在医用材料方面的应用，提高了产品的附加值，促进了该技术产业化的实现，为形成一个以二氧化碳为基础原料合成可降解医用高分子材料的产业链奠定了产业基础。二氧化碳基塑料除蒙西装置已顺利运行外，还与中国海洋石油总公司合作，计划投资1.9亿元人民币，在海南中海油东方石化城建立万吨级的生产装置，目前已经完成了工艺包设计、环评和安评，计划2006年12月建成投产。 该课题在执行过程中，获得了具有自主知识产权的多项成果，其中获得中国发明专利3项，美国发明专利3项。申请中国发明专利10项，申请日本发明专利1项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2001AA323050 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 低成本电池极板材料产业化关键技术研究 课题负责人 郭学益 依托单位 深圳市中金高能电池材料 有限公司 联系人 郭学益 联系电话 0755-27303666-203 传真 电子邮件 kaihua2000@yahoo.com.cn 重大成果简介： 本项目属新材料技术领域，是用于大功率镍氢和聚合物锂离子电池制造的低成本、高性能新型极板材料。 本项目是国家十五'863'计划首批课题、原国家计委高技术产业化示范工程项目，被五部委授予国家重点新产品，获广东省2004年科技进步一等奖、第八届中国专利优秀奖等。 项目成功研究和开发出具有自主知识产权的超薄镀镍双面毛刺化冲孔钢带和双面毛化穿孔铝箔、铜箔材二个系列产品，并解决从产品设计、生产工艺到工装设备的全套产业化技术。获得3项发明专利和5项实用新型专利，形成了产品的国家标准。主要创新点包括： （1）首次实现超薄钢带极板的表面毛刺化立体结构，有效提高了极板的填充量，适应了动力电池对极板的高填充量要求； （2）首次实现了电池用超薄钢带极板表面合金化改性，改善了电极的电化学性能，能满足镍氢动力电池低成本、低内压、长寿命的要求； （3）采用多辊自平衡整体链传动和折返式技术，设计成功超薄箔材的连续表面合金化和电化学毛化的工装设备体系，实现了超薄箔材表面处理的高生产效率； （4）提出并实践电池极板的全生命周期生态设计与制造，以钢代镍，实现原材料100%利用和易再生；采用自平衡、内循环之环保处理技术，实现了清洁生产。 中国有色金属工业协会组织专家鉴定认为"项目技术创新突出，总体技术水平居国际先进水平，多项技术如双面毛刺钢带设计、制造方面为国际领先水平”。本成果产品已实现工业化生产，形成了年产5000吨生产能力，在国际相关电池极板材料市场中占有相当大的份额（其中占国内市场的80%左右），已实现销售收入13.57亿元，利税2.2亿元，产生了显著的经济效益和社会效益。本项目产业化后，降低电池成本10%以上、提升电池容量20%以上，为中国镍电池成为一个世界性实用电源和我国动力聚合物锂离子电池的真正实用化提供了关键材料和核心技术，全面推动了我国充电电池行业的发展。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA324060 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 新型长寿命稀土发光材料及制备技术 课题负责人 肖志国 依托单位 大连路明发光科技股份 有限公司 联系人 肖志国 联系电话 0411-84793920 传真 0411-84793920 电子邮件 xzg@luminglight.com 重大成果简介： 本项目是为满足信息产业所需要的耐高压、高比电容、高稳定性和小体积电容器的严格要求而研发的一种高蚀坑密度强立方织构电子铝箔材料。已完成了863计划课题任务书的内容，高压阳极电容器铝箔材料已规模化生产，年产量达2000吨，年利润2000万元以上，解决了我国高压电子铝箔只依赖进口的局面。 主要研究了铝的形变、再结晶织构形成机理，揭示了立方取向晶核形核激活能及其晶粒长大机制与温度的相关性，探明了立方织构的形成规律及形变织构、微观组织结构与立方织构、蚀孔密度的相关性；建立了工业生产联动在线精炼技术及铸锭中铁杂质溶析热处理强化立方织构的技术，强制润滑、高温热轧强化立方织构的技术，利用取向“遗传”强化立方织构的技术，加热－轧制变形分级热处理强化立方织构、提高铝箔蚀孔密度的技术。根据西南铝现场生产条件，建立了蚀孔密度高、立方织构体积分数≥95%铝箔的工业化生产工艺规程。 本项目研究与生产的高压阳极电容铝箔深受用户欢迎，LG5高压电子铝箔比电容Cp＝1.1-1.3F/cm2(Vf=375V), Cp＝0.6-0.7F/cm2 (Vf=540V)，超过日本同类产品，属国际领先水平。本项目申报专利7项，已获得授权1项，2004年获国家科技进步二等奖1次。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA325100 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 高性能片式压电陶瓷变压器的研究与开发 课题负责人 陈耀强 依托单位 西安康鸿信息技术股份 有限公司 联系人 陈耀强 联系电话 029-88327970 传真 029-88480970 电子邮件 yq.chen@konghong.com 重大成果简介： 立项背景： 随着电子信息产业的高速发展，电子元器件向小型化、片式化、轻量化、薄型化和高可靠的方向变革，相继出现了各种类型的片式电子元器件，如片式多层陶瓷电容器、片式电感、片式电阻等，广泛用于计算机、电子通讯、自动控制及各种电子仪器设备中。片式多层压电变压器(MPT)是一类技术含量高、技术难点多的新型片式元器件，近年来，由于液晶显示器背光电源市场需求迅速增长，MPT作为这类电源极具应用价值与发展前景的新型元器件迅速发展。 创新点：  材料的配方技术：通过低熔点化合物的加入，使机电耦合系数和密度在较低温度下烧结达到最佳值。  低温烧结技术：过度液相烧结技术，温度低于960℃，成本大幅下降且良品率高，处于国际领先地位  专用IC控制回路技术：使变压器工作状态达到最佳效果，LCD屏亮度均匀。  连续极化技术：在空气中连续极化，极化充分、效率高，处国际先进水平。  大功率压电变压器结构设计技术：国内尚未见到一支变压器驱动2支或以上CCFL。  拥有7项国外专利和20多项国内专利，具有独立的知识产权。 技术突破：  大功率多灯压电背光模组（电源）技术  反相输出交错极化压电变压器技术、反相驱动CCFL技术国际首创的专利技术  Inverter能量转换效率高，可达82～90%，比传统Inverter高6～10%。  安全可靠性大幅提高，使用寿命延长。 重要应用： 所研制开发的液晶显示器用压电变压器背光电源生产技术先进，性能居国际先进水平，是笔记本电脑、PDA、液晶PC、LCD-TV等产品的关键零部件。在申请国内外产品技术专利的基础上，将片型化多层式压电陶瓷变压器及背光电源纳入其产品设计，用于车载电视、笔记本电脑、P—DVD、LCD TV等产品之中，逐步与市场对接。目前公司已同韩国的三星、日本理光、OHM、台湾友达光电、冠捷科技、英业达、德国西门子等海内外知名企业签订了合同和合作意向。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA327010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 天然染料制备及其在生态纺织品开发与羊毛清洁生产中的应用技术 课题负责人 赵国英 依托单位 海澜集团公司 联系人 赵国英 联系电话 0510-6121388 传真 0510-6127236 电子邮件 zhangxl1518@sina.com 重大成果简介： 本课题从源头上消除了毛纺织生产过程和最终产品对环境的污染和对人体的可能危害，提高产品的竞争力；符合循环经济和可持续发展的要求，有利于推动传统纺织业的改造；带动相关农副产业的发展，推动生物技术的应用，社会、经济效益十分显著。 首先通过染料植物的资源调查，优选适用的染料植物并建立国产植物染料数据库。开发了色素浓液（真空浓缩）和色素粉末（喷雾干燥）2种适于产业化的染料剂型，确保色素的稳定性和提取率。 染色工艺方面开发了对羊毛和天然染料有针对性的复合蛋白酶前处理，提高染色效果，可以低温染色，减少羊毛损伤，降低能耗;采用无公害天然媒染剂，优选工艺，利用套染和复合媒染扩展色谱，染后采用同位素处理固色，以保证重现性和染色牢度。形成色卡306种。建立了整套染整标准化工艺。 天然染料利于开发个性化、时尚化商品。成功开发了针织毛纱、精纺面料、羊毛针织内衣等 3类符合国家标准的生态纺织品。课题综合技术填补国内空白 ,达到国际先进水平。课题共申请国家发明专利4项，其中一项已经获授权（专利名称：植物染料制备方法及染毛织物的方法）。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA327020 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 数码彩色相纸开发及产业化 课题负责人 王金凤 依托单位 中国乐凯胶片集团公司 联系人 王金凤 联系电话 0312-3227901-2721 传真 0312-3211085 电子邮件 propel@luckyfilm.com.cn 重大成果简介： 立项背景 随着计算机网络及其相关数字产品在照相领域的迅速渗透，激光数码彩扩机逐渐成为照相彩扩业的主流设备，其与普通彩扩机根本的区别是曝光方式的彻底改变，即采用三色激光扫描做为曝光光源，曝光时照度高、时间短。数码彩色相纸是作为数字影像输出设备——激光数码彩扩机的耗材产品出现，是数字成像和传统银盐影像技术相融合的高技术产品。 创新点 1、采用创新的铑、铱等金属离子掺杂技术，解决数码彩色相纸高照度互易率失效。 2、采用新型溴包层乳剂制备技术、新型感蓝增感染料应用技术，提高潜影稳定性。 3、新型二当量品成色剂与影像稳定剂的组合应用技术。 4、环保型染料分散工艺技术研究及应用。 5、纳米成色剂分散工艺技术研究及应用。 技术突破 高氯化银溴包层乳剂的制备、重金属离子的掺杂、新型吡唑骈三唑型二当量品成色剂与影像稳定剂的应用及环保型染料分散工艺、纳米成色剂分散工艺的开发。 重要应用 课题组完成了数码彩色相纸的研制开发，还实现了产品由实验室向生产车间的放量过渡与批量上市。产品技术性能指标达到合同规定的指标要求，产品质量达到国际同类产品水平，并实现了产业化和商品化。 产业化或重大影响 该产品于2004年4月正式推出乐凯数码彩色相纸； 2005年实现规模化生产。截止到2005年12月26日，乐凯数码彩色相纸累计销量达到600万m2，实现销售收入9000万元。 该产品的成功开发与产业化，顺应了数码时代的带来，打破了柯达、富士等国外品牌产品的市场、技术垄断。同时还有力地提升了企业技术创新水平，形成了自主知识产权，并为企业赢得了巨大的经济效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA327050 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 导电聚苯胺的应用研究 课题负责人 李季 依托单位 吉林正基科技开发有限 责任公司 联系人 李季 联系电话 0431-5693133 传真 电子邮件 liji@ciac.jl.cn 重大成果简介： 该课题组主要完成了可溶性聚苯胺生产线的扩试，建立年产 100吨聚苯胺原料的生产线，生产的聚苯胺产品完全达到美国杜邦公司的标准；建立年产千吨的导电聚苯胺涂料生产线；采用特殊的助剂实现了聚苯胺的有机溶液和水溶液加工。研制开发出聚苯胺防腐涂料、防腐油脂、防腐密封胶、防冻液防腐添加剂、抗静电油墨等一系列聚苯胺高附加值下游产品，并创造了一定经济效益和社会效益。从而填补了我国在导电高分子工业这一领域的空白。“高性能导电聚苯胺防腐涂料”2002年被国家经贸委评为 “2002 年度国家新产品”。随着导电聚苯胺及其相关系列产品的产业化，该成果将带动国内一批科研单位和企业进入导电高分子这一领域，开展导电高分子的研发和生产，从而在国内形成一个以导电聚苯胺为核心的、具有自主知识产权的产业群，为中国导电高分子材料产业的发展奠定基础。 课题组申请了国家专利1项（专利名称：一种新型聚苯胺防腐油脂；申请专利号： 03121402.9）。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA324010 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 用于高分子材料的新型高效多功能稀土助剂开发 课题负责人 郑德 依托单位 广东炜林纳功能材料公司 联系人 郑德 联系电话 13802960284 传真 电子邮件 zd_winner@163.com 重大成果简介： 立项背景： 通用塑料的高性能化和功能化是材料科学发展的一个重要方向。目前我国以通用树脂为原料的产品存在技术含量不高、附加值低的问题，与我国塑料助剂研发水平较低有重要关系，我国的助剂生产长期处于模仿消化国外数年甚至数十年前产品的状态，造成与国外存在较大差距，研究开发具有我国特色、自主创新的新型高效助剂，成为实现通用塑料高性能化的关键共性问题。本课题以轻稀土化合物为主要原料研究开发出高分子改性用新型高效多功能稀土助剂，突破聚丙烯用新型β成核剂、无机粒子表面处理剂等新型稀土助剂的应用及产业化技术，形成具有我国自主知识产权、达到国际先进水平的稀土功能助剂及相关低成本高性能复合材料的制备技术。 创新点： (1) 国内外首次系统提出并制备一系列聚烯烃用稀土功能助剂，将稀土化合物在高分子材料中的应用拓展到聚氯乙烯(PVC)以外的领域，；(2) 无需生产用水、无废液排放、简单易行的稀土功能助剂制备技术；(3) 原创性提出并制备稀土双核络合物类聚丙烯β成核剂；(4) 一种助剂同时具有β成核剂、偶联剂等多种作用的多功能助剂的设计思想和制备技术。 技术突破： (1) 利用稀土元素的“敏化作用”，以特定组成的混合稀土化合物为原料的无水合成工艺，突破了稀土功能助剂产业化生产的关健技术。(2) 新型稀土β成核剂的研发成功并实现工业生产，成为目前世界上可产业化生产的两类β成核剂之一，具有更优的性价比，使我国在该领域研究跨入世界领先地位。(3) 将研发的各种新型稀土功能助剂应用于高分子材料改性和专用料生产，初步解决了稀土功能助剂的应用技术。 重要应用： (1) 稀土表面处理剂系列产品，用于聚烯烃无卤阻燃电缆料生产，阻燃性能达UL-94 V-0级或V-I级；用于大口径聚乙烯管材专用料，管材环刚度超过8KN/m2的标准；另外广泛应用于农用薄膜、包装材料、改性料等领域。(2)稀土晶型改性剂系列产品，用于高性能热水管道、化工排污管道等生产以及汽车用专用料生产；(3)稀土光敏剂用于可降解材料的生产。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA327100 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 高弹力复合皮革材料的研究开发 课题负责人 王全杰 依托单位 烟台全杰皮革研究所有限公司 联系人 王全杰 联系电话 05356710707 传真 电子邮件 quanjiewang@sohu.com 重大成果简介： 该项成果研创了一种聚氨酯纤维织物与天然皮革相复合的功能性片材，既具有天然皮革良好的透气性和吸湿、排湿性，又具有聚氨酯纤维（如美国杜邦公司的莱卡）超高的回弹力，适宜贴身穿着，穿着轻便、舒适，富有动感，能充分展现人体曲线。可广泛用于健美、裙裤、运动服等民用时装，并可进一步推广至飞行服、步兵作训服等用途。 该成果共有以下技术创新：其一，采用天然高分子材料与合成高聚物相结合的填充技术提高革坯可剖性，使皮革的剖层厚度从0.6mm降至0.25mm，从而使皮皮革面积得率提高 100%，获得国家发明专利；其二，发明了酸性蛋白酶处理超薄型铬鞣革增加皮革延伸率的技术，使皮革延伸率提高一倍；其三，采用刚性载体，负载柔性莱卡，然后复合坯革的方法，解决了两种柔性片材平整均匀贴合的难题，形成了独创的载体转移复合技术；其四，采用世界独创的蛋白酶水解溶出造孔技术，对复合材料进行生化处理，使粘合层变为多孔膜，从而增加高弹力皮革复合材料的通气透湿性；其五，采用莱卡与皮革复合后再软化鞣制、加油、染色的同浴后处理技术，消除复合材料的力学差异，提高皮革与莱卡的适配性，从而制出平整、服帖的成品革。 课题成果已申请国家发明专利8项，获得授权国家发明专利两项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA328020 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 渗透汽化膜材料及其应用 课题负责人 李继定 依托单位 北京蓝景膜技术工程有限公司 联系人 李继定 联系电话 010-62773234 传真 010-62770304 电子邮件 Lijiding@tsinghua.edu.cn 重大成果简介： 该项目制备出了系列高性能聚酰亚胺渗透汽化脱水膜，且这些膜的性能指标明显优于国际先进的GFT商品膜（渗透通量250 g/m2.h左右，分离因子350）的指标。建成了年生产能力超过10万平方米的渗透汽化膜生产线，研究开发出了400×200、500×275和500×500三种板框式渗透汽化膜组件。 首次在我国建立起了两项渗透汽化乙醇脱水工业工程，乙醇脱水年处理能力一万一千吨；首次在我国建立起了三项渗透汽化异丙醇脱水工业工程，异丙醇脱水年处理能力一万二千五百吨；首次在我国建立起了两项渗透汽化叔丁醇脱水工业工程，叔丁醇脱水年处理能力五千五百吨。与传统的恒沸精馏脱水技术相比，节能70％以上，且产品和环境几乎无污染。初步统计，该七项工业工程已新增产值3亿多元、新增利润1亿多元、新增税收1160多万元。回收了大量醇类溶剂，减少了溶剂排放量，保护了环境。 该项成果已申请国家发明专利7项，授权2项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA32G030 所属主题/专项 特种功能材料技术 课题名称 二氧化碳共聚物在医用材料上的规模化应用研究 课题负责人 冯超 依托单位 威海赛绿特科技发展有限公司 联系人 冯超 联系电话 0631-5626030 传真 电子邮件 sailvte@sohu.com 重大成果简介： 本课题主要采用稀土三元催化剂合成二氧化碳基塑料，通过控制催化剂的制备技术、聚合和后处理工艺、未反应单体的回收和再利用、副产物的收集和处理等系统工程，完成千吨级生产线的建设并实现稳定运行，控制二氧化碳基塑料的生产成本。同时采用溶解－沉淀路线纯化制备医用级二氧化碳基塑料，通过对二氧化碳基塑料的安全性评价，并以医用敷料为突破口，使其作为可降解医用材料规模化使用。 在上述技术路线中，稀土催化剂的制备技术、聚合反应工艺和后处理工艺、千吨级生产线的建设和运行，是在我国建立世界上第一条规模化生产二氧化碳基塑料的技术基础，处于世界领先水平。技术路线是先进的，具有很强的可行性，已经成为中国海洋石油总公司的万吨级生产线的设计依据。 本项目基本解决了二氧化碳共聚物的熔体加工问题。通过现场熔体封端抑制了聚合物的解拉链式降解，通过对封端聚合物的熔体流变学研究，确立了其熔体加工的条件参数，解决了挤出造粒、压延、三层共挤等面临的关键技术问题，吨级规模制备了高性能、全生物分解的材料，从成本及其性能上初步确立了在包装和医用材料领域应用的可行性。 课题组在国际上率先开创了二氧化碳共聚物作为一次性医用材料的应用研究，将全降解的二氧化碳聚合物作为医用敷料、一次性输液管、输液袋、一次性医用包装材料来使用，不仅能在产业界可接受的成本下大规模将二氧化碳固定为可降解的医用材料及其制品，解决一次性医用材料的环保问题，同时由于产品具有自主的知识产权，可以抢占高新材料及其制品的制高点，大规模出口欧美、日本，对我国高新材料技术产业具有战略性意义。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA302410 所属主题/专项 纳米材料专项 课题名称 高性能聚芳双硫醚/石墨纳米复合材料的制备及应用 课题负责人 孟跃中 依托单位 中山大学 联系人 孟跃中 联系电话 020-84114113 传真 020-84114113 电子邮件 Mengyz@yahoo.com 重大成果简介： 聚合物电解质燃料电池在电动汽车、航空航天等方面有广阔的应用前景，近年来受到广泛关注。但是燃料电池组的成本居高不下限制和阻碍了其市场化的进程。双极板是目前组成聚合物电解质燃料电池堆的最贵的部件，其成本占电池堆成本的60％，它必须具有高的导电性，好的机械强度，低的孔隙率和在燃料电池工作环境下的稳定性。目前最常用的双极板是无孔石墨板，加工复杂，且石墨基质较脆，厚度难于进一步变薄，重量难以减轻。另一种双极板材料是由优质钢板经特殊处理制成，不仅加工昂贵，重量大，而且不能完全保证燃料电池工作环境下耐腐蚀性。因此, 进行具有自主知识产权的廉价、高性能的燃料电池双极板材料的研发迫在眉睫。 本项目通过合成一系列芳香环状双硫醚化合物，并将环状化合物与经过一定物理或化学改性的石墨进行纳米复合，优化成型工艺制备出燃料电池纳米复合双极板，该极板与传统的石墨极板和金属极板相比，具有低成本、低比重、容易加工（流场可以在压模时直接形成）等特点。该极板的突出特点在于采用纳米复合技术，使导电填料石墨以纳米片层分散在聚合物基体中。由于石墨的纳米级分散，使得填充相对少的石墨就可以达到要求的导电率，同时保证了极板优良的机械强度和较低的孔隙率。该纳米复合双极板导电率高达100Scm-1，抗张强度达49.2 Mpa，抗弯强度达到46.1 MPa，抗弯模量达到4.2 GPa，组装在燃料电池组中，工作电流密度达到320mA/cm2。 本项目研制纳米复合双极板成本低于市售316L优质钢板的1/20，使用该纳米复合双极板可以大大降低燃料电池的成本，促进燃料电池商业化进程，其产生的经济效益是不可估量的。燃料电池成本降低有利于促进电动汽车的商业化，对于解决全球能源与环境问题具有重要的意义，其社会效益更是无法估量的。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA302160 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 ZnO单晶膜上GaN基纳米光电子材料生长及LED器件研发 课题负责人 江风益 依托单位 南昌大学 联系人 江风益 联系电话 0791-8305673 传真 0791-8305673 电子邮件 Jiangfy0915@163.com 重大成果简介： 该课题发明了一种厚度为1纳米的特殊过渡层和一种特定的硅表面加工技术，克服了外延材料和衬底之间巨大的晶格失配和热失配，在第一代半导体硅材料上，制备出高质量的第三代半导体GaN材料，成功地解决了硅衬底上制备的GaN单晶膜材料龟裂这一世界难题。 课题组发明了一种高可靠性LED外延材料结构，通过优化生长技术，制备了高质量的具有纳米量子阱结构的第三代半导体GaN基LED材料，攻克了硅衬底上GaN基LED可靠性差这一世界难题。 课题组突破了硅衬底GaN基LED外延材料焊接与转移技术，解决了氮面GaN的欧姆接触技术，研制成功光输出功率1-9毫瓦（20毫安）的垂直结构的 GaN基紫光、蓝光LED，其20毫安时的工作电压小于3.5伏, 5伏反压时漏电流小于0.1微安,10微安时的反压大于30伏，并实现了小批量生产，每天产能40万只。 该课题申请发明专利11项。 该课题成果改变了目前日本垄断蓝宝石衬底和美国垄断碳化硅衬底半导体照明核心技术的局面，形成了蓝宝石、碳化硅和硅衬底半导体照明技术路线三足鼎立的态势。该课题成果具有国际领先水平。目前硅衬底成本仅为蓝宝石衬底和碳化硅衬底的1／10～1／100，在硅衬底上制备GaN LED的生产成本是蓝宝石衬底GaN LED的1／2、碳化硅衬底GaN LED的1／4，所以硅衬底上GaN LED作为一条新的半导体照明技术路线，具有广泛的发展空间和很强的国际竞争力。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302613 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 纳米金刚石复合涂层的应用与产业化 课题负责人 孙方宏 依托单位 上海交通大学 联系人 孙方宏 联系电话 021-62932930 传真 021-62932610 电子邮件 Sunfanghong@online.sh.cn 重大成果简介： 本项目采用化学气相沉积法（CVD），在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合涂层，研究得到了制备纳米金刚石涂层的成熟工艺，完成了纳米涂层结构和性能检测工作，利用纳米金刚石复合涂层技术研究开发出各种涂层拉拔模具和耐磨器件产品，解决了涂层附着力、均匀涂覆和涂层表面光洁度等关键技术问题，产品技术性能达到国际先进水平，广泛应用于电力、通讯、建材、机械加工等行业所需的拉拔模具和耐磨器件，具有广阔的市场应用前景。纳米金刚石复合涂层，既具有常规金刚石涂层附着力强、耐磨的特点，又具有纳米金刚石表面平整光滑、摩擦系数小和容易研磨抛光等优点，纳米金刚石复合涂层拉拔模具，是以硬质合金为衬底，在内孔表面涂覆常规和纳米金刚石复合涂层，并对涂层进行研磨抛光后得到的一种全新产品，属国际首创，并具有自主知识产权，已申请5项国家发明专利，其中3项已授权，纳米金刚石复合涂层拉拔模具不仅能大幅度延长了传统模具的使用寿命（比硬质合金模具提高10倍以上），显著提高相关行业的生产效率，获得非常显著的经济效益，而且能显著提高线缆产品质量和档次，有效节约铜等原材料，减少国家战略资源钨的消耗，促进经济的可持续发展，是采用纳米高新技术改造传统产业的成功范例。 本项目开发的纳米金刚石复合涂层拉拔模具产品，已由上海交友钻石涂层有限公司实现产业化，该产品已在江苏上上电缆集团有限公司、上海华普电缆有限公司等七十几家生产企业应用，为应用企业带来了显著的经济效益，新增产值14亿、利润4510万元、税收6009万元、节约资金3571万元。目前国内电线电缆行业的年总产值已占全国GDP的1.3%以上，模具生产厂家总销售额每年也达数十亿元。因此，纳米金刚石复合涂层拉拔模具推广应用前景广阔。具体应用效果表现为：1）促进传统产业的技术进步：对模具行业本身，可以逐步实现从劳动密集、资源浪费型向高新技术、资源节约型转变，并能显著地提高我国拉拔模具质量和档次。2）纳米金刚石复合涂层拉拔模具，解决了电线电缆产品生产的关键技术，确保国内电网建设对电线电缆愈来愈高的技术质量要求，为使我国从电缆大国迈向电缆强国作出积极的贡献。 3）线缆工业是用铜大户，纳米金刚石复合涂层拉拔模具应用可有效节约铜材料，对国民经济的可持续发展具有重要意义。 4）节约大量的资源钨，促进资源合理利用。本项目成果的推广应用有力促进了我国电线电缆、金属制品、轴承等行业整体水平的提高和技术进步，并能显著提高我国拉拔模具和耐磨器件产品水平以及在国际市场上的竞争力。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302108 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 尺寸、形貌和结构可控的球形二氧化硅、及其纳米复合二氧化钛、银球颗粒的研究与开发 课题负责人 唐芳琼 依托单位 中科院理化技术研究所 联系人 唐芳琼 联系电话 64888064 传真 64862951 电子邮件 mengxw2000@yahoo.com.cn 重大成果简介： 纳米技术通过操纵原子可以生产出各种材料，彻底改变我们日常生活中的产品及其生产方式。然而，纳米技术真正发展成为能带来经济效益的产业，首先面临的问题是必须规模生产。批量的生产出能赋予产品杰出性能的，粒径分布窄的，多种尺寸、形貌、结构可控的纳米材料是克服这一障碍的基本条件。 球形均一单分散（δ/D 5％）的二氧化硅是一类极其重要的组装胶体晶体、有序和复杂结构光电器件的基本构建单元。自组装单分散SiO2球得到的胶体晶体表现出的光子带隙，可以组装在可见和近红外区域的光子晶体。单纯SiO2和聚合物乳胶排列形成的蛋白石结构，由于介电系数比不够高，只会出现很窄的禁带。通过按设计要求，在尺寸、形貌和结构可控的SiO2表面包覆金属或半导体纳米颗粒制备的复合材料有望排列成性能优异的完全带隙的光子晶体，并构建成各种光电器件。 本项目研发了纳米材料可控制备与调变技术，可生产出5公斤量级的多种粒径（50、100nm的δ/ 15％，200、240、300、400、500、600nm的δ/ 10％）的单分散球形二氧化硅，并在公斤量级二氧化硅球形颗粒基础上得到了公斤产量的球形复合银、二氧化钛材料的工艺技术。各项技术指标均超过了合同规定的指标（颗粒粒径在50nm～900nm范围内任意可控，标准偏差比计划指标低5个百分点）。所研发的公斤量级纳米材料可控制备与复合方法技术，为纳米材料从实验室微量制备发展为工业化可控制备实用技术，有效带动纳米材料可控制备技术产业的发展，促进按设计需求尺寸、形貌、结构可控纳米材料早日进入市场奠定了基础。 纳微米SiO2的应用十分广阔，目前我们正在进行，或和相关单位合作进行的有标准物质（用于电镜、粒度仪等分析设备的校正），高级防伪材料，组装人造宝石，平板显示，光子晶体、光电器件等组装材料，生物分离、免疫分析和复合金属壳颗粒治疗肿瘤的多种生物应用等项目。其中，由于尺寸在60nm～400nm的SiO2具备特别的生物相容性，而且，它还极易被生物功能基团修饰功能化，故而它在生物领域有着广阔的应用前景，而逐渐成为研究热点。金属纳米壳－二氧化硅是一类可调变光学性能的复合粒子，它由SiO2介电核和包覆在上面的一薄层金属壳构成，这种材料具有新的，独特的性能，可应用于各种生物医药中，从疾病的诊断到新型的治疗。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302106 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 高性能纳米敏感材料及微型生物传感器的集成化 课题负责人 王 利 依托单位 中国科学院电子学研究所 联系人 王 利 联系电话 62563409 传真 62636165 电子邮件 xxcai@mail.ie.ac.cn 重大成果简介： 1． 课题组在了解国内外相关研究方向的最新进展的基础上，研制出具有自主知识产权的纳米敏感材料修饰的葡萄糖/乳酸集成生物传感器及其检测样机，主要技术指标达到了合同规定的要求，申请国家发明专利3项，发表论文14篇。 2． 本项目把纳米材料引入到酶生物传感器的敏感膜组装中。利用纳米材料具有比表面积大、表面活性中心多、生物亲和性、吸附放大效应和电子导线效应等性能，改善了生物传感器的稳定性、使用寿命和灵敏度等特性。该集成生物传感器在敏感膜固定化技术、对电学和化学反应等的抗干扰技术、传感器集成化制备和表面纳米敏感材料修饰技术以及整个检测系统微型化集成化等方面有创新。在高浓度血乳酸的检测方面进行了有益探索。 3． 课题组采用纳米敏感材料修饰的集成葡萄糖/乳酸生物传感器及其便携式检测仪，比目前市场上的单指标测试便于应用，并结合国家在卫生保健和体育方面的需求，进行了葡萄糖和乳酸现场快速检测等应用研究工作，获得了丰富的项目管理经验，培养了一支具有创新意识和由各种专业人才组成的年轻队伍，为面向应用提供了工作基础和技术储备。该传感器具有使用方便，样品无需离心分离等处理、需样品量少（3-10 微升）、操作简单（非专业人员可使用）等优点。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302101 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 超高密度信息存储材料与技术 课题负责人 高鸿钧 依托单位 中国科学院物理研究所 联系人 唐庆 联系电话 62551106 传真 62551106 电子邮件 hjgao@aphy.iphy.ac.cn 重大成果简介： 发现了两种功能分子材料，其具有独特的超高密度信息存储特性，如:高的稳定性和重复性，利用STM实现了纳米尺度的超高密度信息存储；实现了高密度光电双功能信息存储。为今后分子及纳米尺度多功能器件和材料的研究开拓了新思路。部分研究结果在J. Am. Chem. Soc.上发表论文1篇，在Advanced Materials上发表论文5篇，获得授权发明专利1项。 采用统计的方法，通过对两种不同分子纳米线量子输运的分析，解决了单分子输运过程中，理论与实验结果相距甚远的问题。对Ge原子在Si(111)7×7表面上的初期吸附以及具体结合位置进行了系统的研究，证明存在Ge替代Si的吸附机制。该实验结果与第一性原理计算结果完全符合，解决了20多年来Ge在Si(111)7×7表面上初期吸附位置在理论和实验上一直悬而未决的问题。该项工作对Ge/Si半导体体系的结构生长与特性控制具有重要意义，为Ge/Si体系在超高密度信息存储方面的实际应用奠定了基础。部分研究工作发表在Phys. Rev. Lett. 94, 106101（2005）和Phys. Rev. Lett. 95, 156803（2005）上。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302301 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 纳米化聚丙烯酸系高性能水性木器涂料 课题负责人 李效玉 依托单位 北京化工大学 联系人 李效玉 联系电话 64423162 传真 64434681 电子邮件 lixy@mail.buct.edu.cn 重大成果简介： 本课题是以丙烯酸酯和功能性单体，通过多步种子乳液共聚合的方法合成出了纳米化聚丙烯酸系共聚物乳液，聚合物乳胶粒子小于80纳米，在80个纳米的尺度下聚合物又分为三层的核壳结构，每一层的尺度为20－30纳米。以这种结构的聚合物胶乳为基本的成膜物质，制备出了耐水性好、硬度高、漆膜丰满度好的聚丙烯酸系高性能水性木器涂料，主要性能指标达到同类油溶性涂料的国家标准，可挥发性有机物含量极低（6g/L）。通过小试、模式和2000吨/年规模的中试，形成了年产万吨的纳米化聚丙烯酸酯系共聚物乳液的合成和聚丙烯酸系水性木器涂料的制备两项工业化生产技术，已经申请了4项发明专利。 该产品可以取代油性涂料广泛用于木器家具的涂装和家庭、宾馆的装修。由于以水为稀释剂，涂装过程和使用中无有机溶剂挥发和残存，属于环保型水性木器涂料。随着我国小康社会建设的推进，人们对居住和工作环境要求越来越高，家庭和宾馆中的家具以及装修中涂料的使用对人们生活工作环境影响巨大，因此环保型水性木器涂料的研发和生产对社会发展和人们身体健康十分重要。目前我国水性木器涂料技术和产业化水平，以及消费水平还很低，但是整个木器涂料的市场价值将在200亿元以上。随着人们环保意识的增强，对环境污染控制的立法会更加严格，涂料水性化的比例会越来越大。此类项目的推广有望把涂料产业带到一个高性能水性化的时代，具有良好的社会和经济效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302401 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 高容量、大功率锂离子电池用纳米负极材料的研制与开发 课题负责人 刘畅 依托单位 中国科学院金属研究所 联系人 刘畅 联系电话 024-83978238 传真 024-83891320 电子邮件 cliu@imr.ac.cn 重大成果简介： 锂离子电池是目前应用最为广泛的二次电池，需求范围遍及电子产品、信息产业、能源交通和军工国防，2003年全球销售额已近40亿美元，而且需求仍急剧增长。新型负极材料的研发直接关系到锂离子电池的性能、安全性和成本。本课题以高容量、大功率纳米复合负极材料为主要研发目标，在高性能锂离子电池用负极材料的设计、研制和产业化方面取得了以下进展： 突破了纳米碳管/纳米炭纤维的控制制备和分散技术，研制出纳米碳管/纳米炭纤维复合负极材料，有效提高了电池的动力学性能和循环性能；研制出形状规整、尺寸可控的纳米孔硬碳球，使锂既可以储存在石墨层间也可储存在纳米孔中；首次提出氧化铬锂离子电池负极材料，具有容量高、成本低等优点；首次设计、研制了元宵结构负极材料，其同时具有高容量和良好的循环性能；首先研制出原位复合的纳米-微米复合负极材料，既有效利用了材料的纳米尺度效应又降低了成本。研制负极材料的容量达到600 mAh/g，约为现有商品化负极材料的1.8倍，且500次循环后容量衰减小于20%；利用研制的纳米负极材料组装了35安时的高功率电池，功率密度高达1500W/kg ；18650型和3450型电池能量密度达238Wh/kg, 且循环性良好。以上研发工作均拥有自主知识产权，电极、电池综合技术指标达到或超过国际先进水平。 开展材料设计研发工作的同时，在合作承担本课题的企业中进行了高性能负极材料的产业化，已建成高性能负极材料年产110吨的生产线，其中纳米碳管/纳米炭纤维年产能20吨，纳米孔硬碳球年产能60吨，元宵结构负极年产能30吨。以上中试及工业化生产设备的设计制造工作为进一步扩大负极材料产能，实现实用化奠定了基础。 本课题申请和获得发明专利11项，其中包括获得国际专利（欧洲、美国）授权一项；金属研究所项目组以“一种改性的锂离子电池负极材料、负极及电池”技术作价100万元参股设立深圳市金润能源材料有限公司；物理研究所项目组与联想集团增资扩股组建苏州星恒电源有限公司；本课题共计完成科技成果7项。 综上，在863计划的支持下，本课题成功研发出高性能锂离子电池用纳米复合负极材料，完成了相关材料的中试和产业化前期准备工作，取得了多项拥有自主知识产权且具有国际先进水平的研究成果。本项目的最终产业化必将提升我国在锂离子电池产业领域及相关民用消费电子产品的国际竞争力，并满足我国军工、国防等领域对高能量密度二次电池的需求，从而产生显著的经济和社会效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302609 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 纳米薄膜在微系统中的润滑与防护研究 课题负责人 刘维民 依托单位 中国科学院兰州化学物理研究所 联系人 刘维民 联系电话 0931-4968285 传真 0931-4968285 电子邮件 wmliu@ns.lzb.ac.cn 重大成果简介： 一、背景情况 微系统是在微电子技术的基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。通过使用与集成电路类似的制造技术，微系统的尺寸可以小至纳米或微米量级，因而其在国家安全、机械电子、生物医药、化工材料、交通运输等领域具有重要应用价值。对微系统而言，从早期的传感器到近来研制的微电机、微齿轮等装置，普遍存在粘着（摩擦）、磨损及可靠性等问题。微系统运转部位的润滑和防护直接关系到其使用性能和使用寿命，是微系统设计和应用的技术关键之一。纳米润滑薄膜材料是解决微系统润滑防护的重要途径。 二、成果情况 本项目深入研究了纳米/分子薄膜的制备科学技术，研制了多种新型高性能超低蒸汽压薄膜润滑剂，发展了表面组装、复合组装、表面引发聚合、仿生自组装及薄膜图案化等多种纳米润滑膜制备新方法，得到了多种具有长寿命高可靠性的纳米润滑薄膜材料；本项目还研究了纳米润滑薄膜的组成、结构、表面结合状态与润滑防护性能的关系规律，这些工作将极大的丰富微观摩擦学的研究内容，并推动摩擦学科的发展。 本项目所发展的纳米润滑防护新技术为微机械润滑问题的解决提供了有力的技术保障，必将促进微机械科学的发展与应用，并推动我国的信息技术、空间技术等领域的发展。 本项目所发展的几种纳米有机润滑薄膜和纳米无机多层润滑薄膜还分别在型号工程和空间领域获得了应用。如设计制备的有机纳米薄膜应用于型号工程高速动压轴承的润滑，满足了30000次启动-停止润滑的要求；设计制备的MoS2-Au-RE /Au复合纳米薄膜寿命达到了了8.5×108次,应用于卫星运动部件及神舟飞船太阳能帆板展开机构的润滑。 三、社会经济效益 微系统是在微电子技术的基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，其在国家安全、电子机械工程、生物医药、化工材料、交通运输等领域具有潜在的重大应用背景。本成果发展的纳米润滑防护材料为微系统的润滑防护提供了可靠的技术途径，具有重要的应用价值。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA302G80 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 固态纳晶染料敏化太阳能电池 课题负责人 孟庆波 依托单位 中国科学院物理研究所 联系人 孟庆波 联系电话 82649242 传真 82649228 电子邮件 qbmeng@aphy.iphy.ac.cn 重大成果简介： 该项目对固态纳晶染料敏化太阳能电池的各个组成部分包括：纳晶二氧化钛多孔膜、固态电介质、对电极等进行了全面系统的研究和优化。制备的具有自主知识产权的固态电介质纳晶太阳能电池效率达到5.5%的世界领先先水平。制备的准固态电介质的纳晶太阳能电池效率达到6-7%的世界先进水平。 此外，对大面积电池的制备和组装工艺进行了全面研究，基本完成了大面积电池制备技术的积累。为大规模工业化生产打下了坚实的基础。本项目工艺技术完全拥有自主知识产权，申请了1项国际发明专利和20项国家发明专利。通过制备5X5cm2 和 10X10cm2 大面积电池证实了上述技术的可行性。大面积电池的关键性技术能够取得进一步的突破，这种新型的纳晶太阳能电池产业将具有巨大的商业价值和社会价值。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA302710 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 扫描探针显微集成系统的研制 课题负责人 白春礼 依托单位 中国科学院化学研究所 联系人 尚广义 联系电话 82613743 传真 82614350 电子邮件 stmsgy@iccas.ac.cn 重大成果简介： 一、 背景情况 随着当前科学与技术的发展进入新时期，在纳米尺度上对材料物理和化学性质的研究、对结构和性质的认识以及利用这些结构和性质制造出具有特定功能的器件或产品已发展成为具有深远科学意义和广泛应用前景的新学科纳米科学与技术。纳米科技主要包括纳米电子学、纳米生物学、纳米材料学、纳米化学以及纳米加工等学科。由于科学仪器或设备是进行科学研究必不可少的物质条件，因此发展和研制适用于纳米科学研究和技术开发的实验检测设备非常必要。扫描探针显微镜为纳米科技的迅速发展起了重要的推动作用,已成为当前用于纳米科技研发的主要实验检测设备。 SPM现有设备主要包括扫描隧道显微镜、扫描力显微镜以及扫描近场光学显微镜等。扫描隧道显微镜通过检测探针与材料表面之间的隧道电流从而获得与表面电子行为有关的性质；扫描力显微镜通过检测探针与材料表面间的相互作用力从而获取与表面力学性质有关的信息；近场光学显微镜可以得到纳米尺度的光学性质。总之，这些显微仪器都是利用探针与样品的不同相互作用来检测表面在纳米尺度上表现出的物理和化学性质。然而，这些仪器还不能满足不断发展的纳米科技对纳米检测设备的要求如:材料多种性质的同时检测。本课题研制的扫描探针显微集成系统将拓展扫描探针显微镜的应用范围，克服现有SPM只能同时获得材料表面单一性质的不足，提高SPM的电、光或力的综合检测能力，实现电、光或力同时检测成像，为在纳米尺度上开展材料的结构和性质及其相互关系的研究提供新的实验系统。 二、 成果情况 研制成扫描探针显微集成系统，能够进行电和光或电和力信号的同时检测，实现了扫描隧道和近场光学或扫描力和近场光学同时检测成像，具有反射、透射和荧光等工作模式，并获得一些有意义的结果。结果表明：扫描探针显微集成系统提高了现有探针显微技术的综合检测能力，能够获取更多信息，拓展了现有技术的应用范围，为在微纳尺度上研究材料结构和性质提供新的系统，属国内首创。此外，研制推出的CSPM3000/4000系列扫描探针显微镜涵盖了扫描隧道和扫描力显微镜的所有检测成像功能，达到国内同类设备的最好水平，受到用户认可，目前销售额已超过200万元。申请与仪器研制有关的国家发明专利2项，其中授权1项，受理1项，软件著作权授权1项，拥有多项自主知识产权。 三、社会经济效益 自行研制的扫描探针显微集成系统将扫描隧道、扫描力和近场光学显微镜有机结合，提高了现有设备的综合检测成像能力，拓展了应用范围。因此将比现有仪器具有更加广泛的应用前景。 此外，推出的CSPM3000/4000系列扫描探针显微镜涵盖了扫描隧道和扫描力显微镜的所有检测成像功能，达到国内同类设备的最好水平并受到用户的认可和好评，目前销售额已超过200万元。相信今后会获得更大的社会和经济效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302612 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 高折射率光学材料表面的纳米复合高强减反射膜研究 课题负责人 杨柏 依托单位 吉林大学 联系人 杨柏 联系电话 0431-8924107 传真 0431-8923907 电子邮件 yangbai@jlu.edu.cn 重大成果简介： 首先，合成了含硫聚氨酯型及环氧、环硫型高折射率有机聚合物基体，其折射率为Nd:1.6~1.70，此基材可作为纳米微粒复合的基底材料。然后，制备了小尺寸的无机纳米微粒，如ZnS、PbS等，对其进行表面修饰并均匀第复合到高分子材料中，当体相材料中无机纳米微粒的含量达到10%，膜层材料中无机纳米微粒的含量达到60%以上时，该复合材料仍具有很好的可见透光性。纳米微粒经表面修饰后，具有功能性官能团，这样的纳米微粒可通过价键固定在聚合物分子中形成性能稳定的纳米复合材料。通过高折射率的纳米微粒与高折射率的聚合物基材的复合制备了高强度、系列高折射率的纳米膜层材料，这些材料的折射率高，膜层透光性好，表面硬度高，并且十分耐热。进一步将复合膜层材料中折射率为1.6的膜层体系进行中试放大，完成了300kg/年的中试实验，所制备的高折射率纳米复合薄膜应用于透明树脂的加硬涂料，效果很好。这一中试产品用于汽车车灯的耐擦伤涂层正在进行应用和施工工艺实验，亦有希望用于光盘表面的保护涂层。该课题还发表学术论文（SCI）5篇，获中国发明专利4项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302203 2004AA302G30 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 基于纳米晶生物探针的免疫层析检测技术 乙肝、艾滋病病毒检测用纳米晶免疫试纸 课题负责人 杨文胜、马岚 依托单位 吉林大学、云南大学 联系人 杨文胜、马岚 联系电话 0431-8499234， 传真 0431-8923907 电子邮件 wsyang@jlu.edu.cn 重大成果简介： 乙型肝炎和艾滋病是我国当前流行最为广泛、危害性最严重的重大传染病。据市场调查，国内每年对乙肝和艾滋病检测的需求量在1亿人份以上。现行医院等医疗单位对乙肝、艾滋病的检测等多采用酶联免疫检测等方法，该类方法需要专门仪器及专业技术人员，其检测时间长，检测费用高，不能满足当前对乙肝和艾滋病广泛筛查的需求。 免疫层析快速检测试纸是90年代初发展起来的一类新型免疫诊断技术。本课题采用自主创新的新型纳米晶来高效标记抗原/抗体，提升免疫层析检测技术，使其的灵敏度较传统金标极大提高，并实现了对其的定量检测。由云南大学、吉林大学及昆明云大生物技术有限公司共同研制的改性金乙肝诊断试纸、改性金HIV-1/2抗体诊断试纸、纳米磁乙肝诊断试纸和纳米磁HIV-1/2抗体诊断试纸，其准确性均在99％以上；改性金乙肝试纸的灵敏度可达0.5ng/ml，达到国家食品药品监督管理局（SFDA）规定的检测标准；改性金及磁性HIV-1/2抗体诊断试纸的测试性能达到SFDA标准血清盘的检测标准；磁性乙肝诊断试纸的灵敏度可达0.1ng/ml，超过SFDA规定的检测标准。 改性金乙肝及HIV-1/2抗体诊断试纸已完成医院临床诊断，全套技术资料正处于云南省食品药品监督管理局形式审查当中，其产品批准文号将于2006年中获得，磁性乙肝诊断试纸临床验证工作也已完成，磁性HIV-1/2抗体诊断试纸临床验证工作将于今年底明年初完成，其产品文号将于2006年底获得。 通过本项目的实施，建成了自主创新的集纳米晶批量制备、抗原/抗体的制备及批量生产、纳米晶与抗原/抗体的高效偶联及纳米晶免疫试纸研发生产的技术体系，并形成了年产50g单克隆抗体、10g重组抗原、5L改性金纳米晶溶胶、5L荧光纳米晶溶胶及5L磁性纳米晶溶胶的生产能力，项目产业化实施单位云大生物公司通过扩充生产设备及改造厂房，已形成年产3000万条乙肝诊断试纸的生产能力。 本课题的完成，在基于纳米晶标记的免疫层析检测试纸研制生产方面为我国创立了一套自主创新的知识产权体系和技术平台，并在该领域取得国际领先地位。同时，通过本项目研制开发的乙肝、艾滋病等系列检测试纸将为重大传染病、癌症、心血管等疾病、畜禽检疫、食品安全、环境保护及其它工农业质量检测领域提供一类方便快捷、准确廉价的新型检测方法，进而产生良好的社会及经济效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA302310 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 水分散环境友好型纳米结构漆 课题负责人 张万喜、张国 依托单位 吉林大学 联系人 张万喜、张国 联系电话 0431-5829292 传真 0431-5829292 电子邮件 sc@ccsaina.com.cn 重大成果简介： 一、 背景情况 在国际上还未见有关在不使用乳化剂的情况下利用特殊的分子自组装聚合交联技术制备水分散环境友好型纳米结构漆的报导。课题组已研制出了分子自组装型的水分散环境友好型纳米聚合物乳液，该项技术处于国际领先水平，已研制成功了水分散环境友好型纳米结构建筑用漆及工业用漆，部分产品已通过科技成果和新产品鉴定,鉴定结果为国际先进水平。本项目所研制出的产品适用于建筑、汽车、铁路、化工等工业用漆。主要采用的是水性纳米丙烯酸改性聚酯树脂作为成膜材料，采用特殊的方法聚合而成，不含乳化剂，采用氧化交联的方式成膜，使漆具有优异的耐水性及耐盐雾性并且环保。 二、 成果情况 获得中国发明专利1项，申请发明专利4项。发表学术论文10篇。鉴定成果3项。其产品获的国家重点新产品证书和环保十环证书。已建成年产1000吨的水分散环境友好型纳米结构工业漆生产线2条，已建成年产1000吨的水分散环境友好型纳米结构汽车漆生产线1条，产品各项指标达到或超过国家相关行业标准，并通过了新产品的鉴定验收。提供了1000吨水分散环境友好型纳米结构漆工业化生产线的全套技术参数。已建成年产1万吨水分散环境友好型纳米结构建筑漆生产线1条。 课题合作企业已总投资7649万元，建成了纳米漆生产基地，已实现销售收入1102万元，已生产出如下产品:①水性建筑外墙系列纳米结构漆；②水性建筑内墙系列纳米结构漆；③水性仿铝塑建筑内外墙系列纳米结构漆；④水性仿金属效果建筑内外墙系列纳米结构漆；⑤水性纳米结构铁栏杆漆；⑥水性纳米通用钢结构防护漆；⑦水性纳米汽车底盘用漆；⑧水性纳米汽车随车工具漆；⑨水性纳米铁路车辆车间预涂底漆。 三、社会经济效益 国内涂料(漆)年产量约为400多万吨，且传统的溶剂性涂料仍占58.5％以上，环保型涂料则仅占41.5％，并且其中大多数为建筑涂料，功能性涂料所占比例极少。我国的工业用漆年消费量，据不完全统计在270万吨左右，其中可由纳米环保型工业漆替代的可达200万吨，产值为600亿人民币左右。在石油化工、火车、船舶、冶金、五金交电、电力、等各领域具有巨大的市场应用空间和良好的产业化前景。我国目前汽车年产量约为350万辆,按每辆车平均用漆量40公斤计算,年用漆量为14万吨,产值约为50亿元,目前使用的几乎全部为溶剂型漆。据统计，我国年消费建筑乳胶漆100多万吨，销售额达200多亿人民币。如果用水分散环境友好型纳米结构漆替代高档乳胶漆的百分之十，就是10万吨，销售额可达20多亿人民币,所以水分散环境友好型纳米结构漆拥有非常大的市场前景。 本课题开发出的水分散环境友好型纳米结构工业用底漆生产成本不高于13元/公斤，售价为20-40元/公斤，面漆生产成本不高于15元/公斤，售价为26-40元/公斤，并且各项性能优异，无有机挥发物，市场竞争力极强，市场前景甚好。建立年产3000吨生产线,其产值约为6000万元,利税为2000万元。年产3.5万吨水分散环境友好型纳米结构漆生产线,产值为10亿元。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302303 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 高效高稳定性纳米光催化材料及其应用 课题负责人 赵进才 依托单位 中国科学院化学研究所 联系人 赵进才 联系电话 82616495 传真 82610080 电子邮件 jczhao@infoc3.icas.ac.cn 重大成果简介： 利用纳米半导体粒子在光照射下产生的强氧化性物种分解难降解有毒有机污染物。该方法能有效利用清洁的太阳光以及空气或水中的氧、无二次污染、污染物分解彻底。我国每年污水排放量390亿吨，78%的淡水污染超标，1.64亿人饮用有机污染严重的水。其中染料废水的污染， 已成为我国十分严重和亟待解决的环境难题，该类废水毒性大、在自然界中很难降解，目前还缺乏有效的处理方法或处理后很难满足循环利用的要求。研究开发新的净化技术，有着巨大的市场和社会需求。本成果通过研究高活性稳定性的纳米光催化剂的合成、负载及其在光催化去除水和空气中有毒有机污染物的应用，为解决日益严重的环境污染提供材料、设备和技术的支持。主要内容为： （1）开发出了可批量生产的高效纳米TiO2光催化剂，其光催化活性为P-25的 3-4 倍; （2） 完成可见/紫外光协同光催化水净化装置及太阳光光催化水净化装置的研制工作； （3）研制出光催化空气净化器，净化空气能力优于同类产品； （4）研制出国际领先的可见光活性的纳米光催化剂，实现了对太阳光的更高效利用。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302305 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 膨润土纳米复合吸附材料及其在废水处理中的应用 课题负责人 朱利中 依托单位 浙江大学 联系人 朱利中 联系电话 0571-88273733 传真 0571-88273450 电子邮件 lzzhu@mail.hz.zj.cn 重大成果简介： 制备了一系列新型阴-阳离子、阳-非离子有机膨润土、有机-无机复合膨润土，表征了新型纳米复合膨润土的结构；确定新型纳米有机膨润土制备的中试工艺，并投入批量试产（500kg/d）。发明微波合成纳米有机膨润土的新方法，可降低制备成本，同时提高纳米有机膨润土的稳定性，改善其吸附性能及固-液分离效果。纳米有机膨润土吸附处理水中有机污染物的性能非常好，对水中菲等多环芳烃的去除率大于90%，对硝基苯酚的饱和吸附容量大于350mg/g；合成的有机-无机复合纳米膨润土能同时高效吸附处理水中难降解有机污染物和PO43-；确定了纳米复合有机膨润土处理高浓度难降解有机废水的工艺条件及设备；实施的电镀废水处理示范工程（规模240 t/d）运行6个月，水质稳定达标。利用微波协同有机膨润土处理有机废水，进一步提高了废水处理的效率。发明的有机膨润土合成-废水处理一体化方法，大大简化工艺流程，提高废水处理效果，并降低成本。将废水处理后回收的有机膨润土制成高效多孔吸附材料，解决了废水处理中纳米有机膨润土回收利用的难题。 该课题基本解决了膨润土纳米复合吸附材料制备及其在废水处理应用中的关键技术问题，取得了一些具有我国自主知识产权的创新性成果，已获国家发明专利3项、新型实用专利1项，受理发明专利4项；发表论文11篇。完成了合同规定的研究任务和各项考核指标。其成果处于国际先进水平，在环境保护特别是难降解有机废水的处理中具有良好的应用前景。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302616 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 高聚物基纳米特种功能纤维及制品 课题负责人 朱美芳 依托单位 东华大学等 联系人 朱美芳 联系电话 021-62708719 传真 021-62708719 电子邮件 zmf@dhu.edu.cn 重大成果简介： 为了提升传统化学纤维的舒适性和功能性，利用纳米技术开发高聚物基纳米复合功能材料及纤维材料成为世界各国纤维领域的一个主攻方向。该项目的目标是以占化学纤维总量90%以上，加工过程绿色环保的热塑性高聚物聚酯（PET）和聚丙烯（PP）为基体，通过它们与无机纳米材料和有机纳米材料的有效复合，提高传统化学纤维的舒适性、安全性和功能性。经过三年的联合攻关，项目研究了从成纤用功能纳米粉体制备及其高稳定性和高分散性表面处理、高聚物基纳米特种功能树脂的制备、高聚物纳米特种功能纤维及其制品的制备等纳米复合纤维产业链上的一系列技术，攻克了纳米功能分散相在成纤高聚物基体中纳米尺度化及其均匀分散的难题，形成了下列关键技术：（1）热塑性高聚物与无机纳米功能颗粒有效复合及其复合树脂的高温、高压、高剪切细旦化纤维成形关键技术；（2）聚丙烯基体中有机分散相的一维纳米化形态结构控制技术，申请国家发明专利10项，授权2 项，发表论文47 篇。 该项目采用纳米技术首次实现了功能性、舒适性（细旦化）与可纺性的有效统一。与微米技术相比，功能组分的加入量同比减少最高可达50％，纺丝组件的更换周期从1周延长至4周，大大提高了纤维制成率，降低了设备损耗及生产成本，节省了能源。该项目研发的系列细旦功能纤维的主要性能和技术指标达到或部分超过国际先进水平。 目前已建成3000吨/年功能性纳米复合树脂的加工生产线一条，建成了年产10000吨/年功能性纤维加工能力的研发生产基地。项目研制的导湿功能PP纤维及其制品、抗菌功能PP和PET纤维等已在上海依福瑞实业有限公司和上海金霞化纤有限公司等企业成功实现产业化，新增产值3.25亿元，新增利税累计达7200多万元，带动了以功能纤维为核心的产业链中上下游相关企业的发展，产生了相当数量的就业岗位，对提升我国传统化纤工业技术水平和改善人民生活质量有推动作用， 项目核心成果获得2004年上海市科技进步一等奖。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302601 所属主题/专项 纳米材料技术 课题名称 安全监测用纳米力敏、磁敏材料及其应用研究 课题负责人 李德仁 依托单位 安泰科技股份有限公司 联系人 李德仁 联系电话 62182417 传真 62182417 电子邮件 derenli@atmcn.com 重大成果简介： 本课题旨在开发韧性好的高灵敏度纳米力敏、磁敏传感材料，并形成自主知识产权，突破高灵敏度和快速响应纳米力敏、磁敏传感器的专用制造技术和系统集成技术，满足汽车安全、交通监控，防盗、防伪和医疗检测等领域对高灵敏度、快速响应、低能耗传感器的迫切需要。 通过本课题的实施，突破了内圆水纺纳米晶合金丝和玻璃包覆纳米晶合金丝连续化制造技术，研制出具有中试规模的内圆水纺纳米晶合金丝和玻璃包覆纳米晶合金丝成套制造装备，达到国际先进水平；开发出具有自主知识产权的高灵敏度巨磁阻抗纳米磁敏传感材料和巨应力阻抗纳米力敏传感材料，解决了材料后处理过程中的脆化问题，材料性能居目前国际领先水平；突破了高灵敏度和快速响应纳米力敏、磁敏传感器的专用制造技术和系统集成技术，开发出具有自主知识产权的集成化纳米磁敏传感器，这些产品的主要技术指标已达到或超过国外同类产品水平，推广应用前景广泛。开发出玻璃包覆纳米晶合金丝防盗防伪技术和玻璃包覆纳米晶合金丝防盗标签、防伪证件和防伪纸张等防伪产品及相关检测设备，具有重要的推广和应用价值。 巨磁阻抗纳米磁敏传感材料和巨应力阻抗纳米力敏传感材料具有优异的综合性能，可以促进信息和自动化领域的发展和很多传统工业领域的老产品更新换代，对材料领域和信息安全领域的发展具有带动作用。纳米力敏、磁敏材料及传感器的最大优势在于小型、高灵敏度、快速响应、低能耗，被誉为新一代传感材料及传感器。本课题在实用化纳米力敏、磁敏材料，纳米力敏、磁敏传感器的专用制造技术和系统集成技术，安全监测产品及自动化装备等方面的突破，为推动行业进步，整体提升该领域的技术水平意义重大。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302507 所属主题/专项 纳米材料专项 课题名称 超细晶硬质合金工具的远离平衡态沉积纳米耐磨涂层 课题负责人 董闯 依托单位 大连理工大学 联系人 董闯 联系电话 0411-4708389 传真 电子邮件 dong@dlut.edu.cn 重大成果简介： 1．脉冲偏压电弧离子镀工艺基础研究 在理解了负载特性和颗粒净化机制的基础上，从膜基材料的选择、工艺优化与控制、膜层体系的结构、成分与性能表征等方面对多层复合膜制备进行优化设计。制备出周期为数十纳米的TiN/Ti纳米多层，硬度超出4000HK，显示出纳米超强韧效应，性能远远超出单纯TiN薄膜。 2．超细硬质合金达到国际先进水平 试制出的含Co10%的WC-Co超细硬质合金样品，硬度大于92.0HRa、抗弯强度在3600N/mm2以上，WC晶粒度小于0.6μm，符合本课题要求的超细硬质合金基材样品的要求，达到国内领先、国际先进水平（附件2：用户检测报告），产品晶粒度从0.4-0.8μm范围内根据用户要求可以批量提供，并部分出口。 利用我们研制的复合纳米级晶粒生长抑制剂，用目前国内已能大量供应的0.8μm碳化钨粉，已经生产出高性能的超细硬质合金基材产品，还制造出含Co14%，硬度达到HRA91.2，抗弯强度为4588N/mm2的WC－Co硬质合金产品，其晶粒度小于0.4μm。 0.4μm级的材料已广泛应用于化纤刀具、木工刀具和高速级进模等方面，木工刀具的寿命和使用效果超过卢森堡产品水平，达到德国产品水平，并正在取代进口产品，得到用户的好评。 还开展了“超细粉末的评价技术”、“超细晶硬质合金的真空－压力（6MPa）烧结新技术”、“超细晶硬质合金高能搅拌球磨工艺”、“超细晶硬质合金生产过程综合优化技术”等超细晶硬质合金生产技术研究，实现了批量生产高性能的超细晶硬质合金工具基材。 3．自行开发了脉冲偏压电弧离子镀产业化设备，具备了纳米硬质涂层的大批量生产的工艺基础，居国际先进水平 本方向的目的是不断改进提高镀膜设备，达到国际先进水平，实现我国涂层装备的更新换代立足于国内，同时做好纳米多层复合耐磨涂层的材料和工艺研究，形成性能先进、质量稳定的刀具耐磨涂层产品，占领国内外市场。 在自筹资金自行设计和制造一台样机基础上，制造并销售了脉冲偏压电弧离子镀、多功能溅射/电弧离子镀、溅射离子镀等共三台产业化设备，分别提供给中山大学、深圳梅雁微纳科技公司、广州鑫源电器有限公司，代替了国外进口设备。纳米复合硬质涂层工艺成熟，可以进行大批量生产，所镀制的微钻和切刀达到本项目指标要求，有力支持了硬质合金工具的涂层产业，并带动了电弧离子镀技术的更新换代。 4．纳米耐磨涂层超细晶硬质合金微钻及刀具产品 项目的最终目标是推进超细晶硬质合金工具的高附加值化和电弧离子镀技术的更新换代，为了实现这个产业化目标，我们以加工线路板的钻头和刀具为具体应用实例，通过用户的实际使用，验证基材和涂层的实用性。 以国内目前常用的1.5mm微钻为例（图11）进行寿命测试实验，实验是在深圳金州精工科技股份有限公司进行的，超细晶硬质合金的晶粒度为0.6mm，测试设备为日立六轴JZ-11钻机。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA302510 所属主题/专项 纳米材料专项 课题名称 超宽纳米和金薄膜材料及连续化制造技术 课题负责人 韩伟 依托单位 北京钢铁研究院 联系人 韩伟 联系电话 010-62181054 传真 电子邮件 cisrihanwei@vip.sina.com 重大成果简介： 电沉积合金薄膜应用十分广泛，已经进入社会生活的各个方面。执行本课题前所有对薄膜镀层的研究和应用都局限在镀层紧密结合在基底（阴极）上。随着新材料研发的不断深入，目前许多高科技领域需要使用可从基底剥离的性能优异的合金薄膜，尤其是具有非晶、纳米晶结构的纳米合金薄膜。因此研发优异综合性能的可剥离纳米合金薄膜对开发新型纳米合金薄膜材料及相关产品，带动相关领域和学科的快速发展，创造经济社会效益具有重要的意义。 钢铁研究总院和英才科技有限公司联合攻关，在纳米合金薄膜材料、工艺、装备、产品研发方面取得重大进展：成功开发出三套可在线连续制备纳米合金薄膜的中试设备；制备出可在线连续剥离的铁镍纳米合金薄膜、铁镍／铜／铁镍多层薄膜。纳米合金薄膜的厚度在4～50μm之间可控，薄膜纳米晶粒在10nm左右。镍基纳米软磁薄膜饱和磁感应强度达到0.8T以上，矫顽力在16A/m以下。薄膜耐腐蚀性能优异，抗拉强度达到1.68Gpa；开发出电池极板材料、引线框架材料、激光防伪材料、电磁屏蔽材料和卷绕铁芯材料，产品已经得到相关企业的试用，结果表明本课题开发的产品性能明显高于传统产品，产品性价比高。 在实施本课题过程中，在工艺装备和新材料方面共申请发明专利6项，发表学术论文6篇。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302506 所属主题/专项 纳米材料专项 课题名称 材料的表面纳米化工程 课题负责人 王福会 依托单位 中科院金属研究所 联系人 王福会 联系电话 024-23915911 传真 电子邮件 fhwang@imr.ac.cn 重大成果简介： 根据外加载荷对材料表面纳米化的作用原理,开发出3种表面机械研磨处理(SMAT)设备,对工艺参数的影响进行了系统的研究,确定主要参数对纳米化行为的影响规律,通过工艺的优化设计,可以获得表面光洁、粗糙度5-10m的理想样品,满足工业上对材料表观质量的要求。 在已开发出来的三种设备中,利用超声波驱动弹丸振动设备和利用压缩空气驱动颗粒喷射设备均可以对轧辊进行表面纳米化处理,亦即已开发出可在工业上应用的设备。从表面纳米化与化学处理协同效应可大幅度提高表面硬度和耐磨性等实验数据上看,提高轧辊寿命1~2倍的目标可以实现。 表面纳米化与氮化结合, 使纯铁和低碳钢等的氮化温度降至300°C,氮化时间10小时,氮化层厚度10微米,达到目标要求。 表面纳米化使涡轮叶片材料K38G合金氧化速率降低近3倍, 热腐蚀寿命提高1倍以上，并提供了12片可供试车的涡轮叶片。 申请发明专利12项,高于预期目标. 在Science和Acta Mater.等有影响的SCI杂志上发表论文33篇,参编学术专著4部,远高于预期目标。 开发出分别可用于实验室样品制备和工业应用的设备及表面纳米化处理与化学处理的复合工艺,并申请了发明专利,完全拥有自主知识产权,为此项技术的工业应用做好了技术准备;基础研究方面,使我国在材料表面纳米化技术的基础研究和工艺设备开发均达到国际领先水平。本项目的研究成果被两院院士评为“2003年度国内十大科技新闻之一”。因此,通过此项研究使我国在材料表面纳米化技术研究方向达到国际领先水平的目标已实现。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA302503 所属主题/专项 纳米材料专项 课题名称 纳米强韧化陶瓷复合材料、超塑性材料制备及其应用 课题负责人 曾照强 依托单位 清华大学材料科学与工程系 联系人 曾照强 联系电话 010-62772547 传真 电子邮件 zengzq@mail.tsinghua.edu.cn 重大成果简介： a）纳米金属（Ni、Co、Co＋Ni、Mo）＋Al2O3陶瓷材料 高性能纳米金属（Ni、Co、Co＋Ni、Mo）＋Al2O3陶瓷材料的制备，关键是纳米金属颗粒在Al2O3陶瓷材料中的分散。 通常的制备工艺；即纳米金属颗粒（nano-Ni,Co,Co+Ni）与微米Al2O3陶瓷材料采用简单的机械混合工艺，尽管在分散工艺中采用了分散剂或超声分散设备，但是由于纳米颗粒的高活性，这些工艺手段很难得到分散均匀的纳米颗粒，经过高温烧结，这些分散不均匀的纳米重新有聚集在一起，长大成微米晶粒。 采用金属（Ni、Co、Ni＋Co）的硝酸盐溶液，使得金属离子在溶液状态能与Al2O3均匀的混合，干燥后，硝酸盐均匀的分布在Al2O3的表面或颗粒之间。 经过600~1000℃，10~20小时的脱氧过程，就能的到分散均匀，颗粒尺寸小的纳米金属复合氧化铝陶瓷粉料。 b）再结晶晶粒细化法制备全纳米ZrO2陶瓷材料 全纳米氧化锆陶瓷材料，具有大的超塑性。 如果采用陶瓷材料一般制备工艺，由于陶瓷致密化必须伴随有晶粒的长大过程，虽然使用的是纳米粉料，最后得到的陶瓷材料的晶粒也是接近于微米尺寸，而且纳米粉料活性高，比表面积大，烧结前的陶瓷坯体一般密度较低，很难烧结致密，或者烧结致密后得到的是微米尺寸的陶瓷材料。 ZrO2陶瓷材料的烧结都要加入稳定剂（如：MgO、Y2O3等），这些稳定剂在高温与ZrO2形成固溶体。 c）纳米陶瓷制品的制备 课题采用的两种纳米陶瓷材料制备方法简单，获得的纳米材料制备成本低，与同类微米材料的制备成本相当，而性能又高于微米陶瓷材料，开发的陶瓷制品如：陶瓷刀具材料、电加热陶瓷管，使用性能都是同类微米陶瓷的1.5~2倍。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA303130 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 34英寸全彩色荫罩式等离子体显示器 课题负责人 张雄 依托单位 东南大学 联系人 张雄 联系电话 025-83363222 电子邮件 zxbell@seu.edu.cn 传真 025-83363222 成果简介： 该课题在大面积复合电极制作技术、大面积荧光层制作技术、大面积荫罩定位及封接技术、放电气体的优化技术、大屏幕驱动技术等关键技术上有突破。这些关键技术的解决为大屏幕荫罩式PDP的产业化扫清了障碍，从而可吸引国内外企业投资。 该课题所提出的高发光效率、低成本荫罩式PDP结构，具有完全独立的知识产权。而针对该结构所采用的新型驱动方法和驱动电路不仅同样具有完全独立的知识产权，而且驱动方式简单、成本低。大面积荧光层制作技术的突破，为该课题产业化奠定了基础。三维计算机辅助设计的完善，使我们具有自行设计研究开发新型PDP的能力。 荫罩式等离子体显示技术已经基本完成了实验室阶段研究，无论从理论分析，还是从实验、样屏等角度，均已成功的证明了这种技术的可行性与优越性。本课题的完成验证了大面积显示屏产业化的可行性，从而吸引了国内外的许多厂商的关注。目前国际上著名的PDP专家都参观过东南大学显示中心，对本成果给予了充分的肯定 东南大学提出的“荫罩式结构等离子体平板显示”技术，与国际上目前流行的“障壁式结构等离子体平板显示”技术相比，在技术路线上有重大创新和突破，具有完全自主的知识产权，开辟了一条低成本PDP的技术途径，取得了原创性技术成果。 该技术已经申请发明专利30多项，获得14项授权。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA303130 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 25英寸全彩色高分辨率荫罩式PDP的研制 课题负责人 张雄 依托单位 东南大学 联系人 张雄 联系电话 025-83363222 电子邮件 zxbell@seu.edu.cn 传真 025-83363222 成果简介： 随着PDP零售价格的快速降低，其市场需求也将迅速扩大。近几年，无论国内还是国外对PDP的需求均将呈指数增长趋势。随着国内普通电视机市场的日趋饱和，CRT彩电的市场规模将逐步缩小，而PDP的市场规模将迅速扩大。尽管PDP的成本目前仍然较高，但是对PDP的需求量却急剧增长，在国内市场上PDP目前已处于供不应求状况。而国外各PDP生产厂家都在瞄准我国这个庞大的市场，纷纷要求独资在我国建厂生产和销售PDP以获取巨大利益。因此，我国急待发展我国自己的PDP产业链，适应国家经济发展和市场需求。 本课题针对25英寸高分辨率样机的研制，进一步优化荫罩结构和制备，设计并制造了高分辨率PDP专用荫罩，解决了高分辨率荫罩固定和三色荧光粉制备技术。自主开发的计算机辅助设计软件，使得我们的研发设计能力大大提高，从而在较短的时间内很好地完成设计任务，为SMPDP进一步提高性能提供理论依据；采用自主创新的纯黑ADS驱动方式，提高了亮度和对比度，减少了驱动的复杂性和对电源的要求，在25“荫罩式结构条件下，解决了高显示容量250KHz行悬浮驱动和能量复得驱动电路设计和制备，解决了高容量与高亮度显示之间的矛盾。针对SMPDP提出的先进驱动方案充分利用该结构的特性，简化了驱动，降低了成本，提高了显示性能。在整机制备中，解决了视频采集、电源部分和机壳的设计和制备，以及电磁兼容问题（EMI），有效降低整机制备成本。 荫罩式等离子体显示屏分为三个部分：前基板、荫罩和后基板。其中前后基板与现有PDP制造工艺基本相同，完全可以在现有PDP生产线上完成；荫罩式PDP所采用的专用荫罩在制作工艺上与现有技术相同，仅仅提高了分辨率；因此总体上荫罩式等离子体显示屏在制造技术上是成熟的。 在驱动方面，荫罩式PDP与现有技术相比具有驱动简单，工作电压低等优点，因此在消化吸收现有技术的基础上，稍作改进即可实现视频显示。 25英寸样机的试制成功，证明了SMPDP在高分辨率显示方面的可能性，相对现有技术而言具有突出的优越性。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA303140 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 超大尺寸无拼缝感拼装式超薄型等离子体显示器（PDP） 课题负责人 孙伯彦 依托单位 宁波天明公司 联系人 孙伯彦 联系电话 0574-65562629 电子邮件 s-boyan@vip.163.com 传真 0574-65569672 成果简介： 超薄型拼接式等离子体显示器是PDP大屏幕的基本单元，显示器基板采用1.1mm普通浮法玻璃，制成的等离子体显示器厚度仅为2.2mm，而且高真空密封宽度只有0.6mm，是当今国际上厚度最薄、封装最窄的等离子体显示屏。 这种超薄型等离子体显示器，可在X、Y两维方向任意组合，能够容易地拼接成数百英寸的PDP大屏幕，不仅具有发光透过率好、边缘视角大、重量轻、成本低、拼装容易、维护方便等优点，而且大大减少了PDP四周边缘的折射光和反射光，极大地提高了拼接式PDP大屏幕的无缝感显示效果，整屏画面浑然一体，拓宽了PDP技术新的应用领域，该项技术成果填补了国内空白。 由“超薄型等离子体显示器”组成的PDP大屏幕，是替代现有马赛克模拟屏、电视墙、LED 屏、DLP投影的较为理想的产品，可广泛应用于电力、交通、证券交易、污水处理、工业调度、商业广告、大型会议、体育场馆、娱乐场所、电视台演播室以及军事作战指挥系统等领域，而且2008年奥运会和2010年上海世博会均需要高科技的大型彩色显示屏，因此市场需求很大，市场前景十分看好。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA303320 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 25英寸彩色FED场致发射显示器 课题负责人 郭太良 依托单位 厦门火炬福大显示公司 联系人 郭太良 联系电话 0591-7893299 电子邮件 tlguomw@yahoo.com 传真 0591-7893299 成果简介： 本成果为新型平板显示器件，其技术特点是：采用独特的阴极材料、阴极激活技术和真空低玻封接技术结合成熟的丝网印刷、曝光和真空镀膜等量产技术研制低成本中大尺寸彩色FED显示屏；采用DSP视频图像处理和接口电路，以及FPGA扫描驱动电路，研制出中低压的FED专用高效驱动系统。目前样机的基本指标为：对比度：800：1；显示容量：320×3×240；亮度：200cd/m2；灰度等级：256级；显示内容：视频图像。 本成果开创了FED显示器开发生产的全新技术途径，与目前大规模生产的CRT电视机技术具有较好的兼容性，有利于将来成果的迅速转移和产业化。这对今后发展中大尺寸、低成本、高性价比的中国式FED事业具有重要意义。 本成果在大面积低逸出功阴极材料、阴极激活技术、与彩色荧光屏相对应的高电子发射效率低阈值电场FED阴极结构、器件封接技术和彩色FED专用驱动技术等FED的核心技术方面，均有特色和创新之处，是原创性的自主知识产权，具有较强的核心竞争力。已申请发明专利20多项。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA303210 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 有机发光显示器技术的研制 课题负责人 邱勇 依托单位 北京维信诺公司 联系人 杨淑娟 联系电话 010-62968822 传真 010-62961424 电子邮件 yangsj@visionox.com 成果简介： 有机发光显示器（OLED）具有超轻薄、全固化、自发光、宽温、响应速度快、可实现柔软显示等特性，是目前业界公认的最具发展前景的显示技术，在各种领域有着广泛的应用，其主要应用领域包括通讯应用产品、消费类电子产品、手持计算机产品、车载显示、仪器仪表、军事产品等领域。业界普遍认为，OLED的产业化已经开始，今后3－5年是OLED技术走向成熟和市场高速增长的阶段。 维信诺公司从1996年就开始从事OLED技术研究及产品的应用开发工作。在9年的研究开发工作里，积累了丰富的有机发光材料及器件结构设计开发经验，设计开发出了一系列拥有自主知识产权的红光、蓝光、及结构修饰材料，成功开发出了缓冲层、单层、多层及量子阱等器件结构，掌握了驱动模块设计、模块检测技术。中试生产线建成后，维信诺公司在原有技术经验积累的基础上，逐步摸索并完善了单色及多色OLED器件的批量生产技术，实现了稳定的批量生产。公司建立了规范、高效的生产管理流程、品质管理体系及销售网络，并于2004年通过了ISO 9000质量论证。近两年来，公司开发了VGS12864E、VGS13264B、VGS12864G等多款单色产品，产品质量达到了国际同类产品的先进水平，目前产品已在近百家客户中得到了应用，并获得用户的一致认可和好评。同时，公司利用中试设备开发了OLED彩色显示屏设计及生产工艺、模块驱动等关键技术，研制出了96×3×64全彩色显示屏（显示屏尺寸为0.9英寸，分辨率为14条线/mm，功耗小于80mW）、128×160全彩色显示屏（屏体显示尺寸为1.8英寸，色纯度超过60％），画面显示质量色纯度、亮度寿命等均已达到国际先进水平，已经完全接近市场的认可。 开展OLED显示技术研究和产业化，对打破国外的技术垄断、充分发挥我国现有显示器行业的优势和潜力，带动相关产业的发展，加强我国平板显示产业在全球的竞争力具有十分重要的意义。 维信诺公司已经实现了单色OLED屏和模块的批量生产，产品得到近百家客户的一致认可。目前，维信诺公司正积极筹建OLED大规模生产线，以进一步拓宽产品的应用领域和销售渠道，提高行业竞争力。 维信诺科技有限公司，在若干OLED关键技术上取得重大突破，并在红光、蓝光和白光材料及其器件结构设计方面获得部分独立的知识产权。到目前为止，已申请国内外专利46项，其中包括美国专利5项，日本专利3项，其中有20项专利获得专利授权。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA303580 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 全彩色高分子发光显示屏技术研究 课题负责人 杨伟 依托单位 华南理工大学 联系人 杨伟 联系电话 020-87114535 传真 020-87114535 电子邮件 psyangwei@seu.edu.cn 成果简介： 经过课题组的努力，取得如下成果： （1）‘小分子/聚合物发光材料规模化制备和纯化’子课题在经典与新型有机/高分子发光材料与传输材料的规模制备和纯化方面，已突破“实验室合成规模”，达到“规模化制备和纯化”的水平，并建立了一个小试实验室生产电致发光级（EL-grade）有机/高分子发光材料与传输材料，形成了10公斤/年高纯发光材料的生产能力，可以满足国内OLED/PLED器件研发与生产的实际需求。经典有机发光材料与传输材料主要包括：Alq3、TPBI、TPD、NPB、DMQA、DPQA、CBP等；经典高分子发光材料主要包括芴的RGB聚合物。经典有机/高分子发光材料与传输材料的各项性能指标完全达到国外相应材料水平，纯度99.5%，聚合物中催化剂含量80 ppm。在发光材料规模化制备和纯化以及聚合物蓝光材料等方面，该课题已申请了4项发明专利。 （2）‘全彩色高分子发光显示屏技术研究’子课题设计合成了适用于喷墨打印技术的新型红色和绿色高分子发光材料，性能指标基本达到制备显示屏样机的要求。红光器件量子效率达到3%，寿命超过1000 小时；绿光器件量子效率达到6%，寿命超过1500 小时。利用中科院长春应化所提供的蓝色高分子发光材料，实现了喷墨打印技术的单色和彩色图像显示屏。在研制彩色屏技术中，探索喷墨打印结合旋涂技术新工艺，初步实现了高质量、快速制备红、绿、蓝三种高分子点阵薄膜的新方法，实现的样机证明了新技术的可行性。 通过研制全彩色高分子显示屏，基本了解和掌握了制屏的核心技术和Knowhow，初步完成了可操作的技术报告，对技术转移进行批量生产有一定指导意义。在完成课题过程中，在与发光材料和显示屏制作有关的核心技术方面，申请了4项发明专利，另外授权1项发明专利。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA303550 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 高精密蒸镀用MASK板的研制 课题负责人 魏志凌 依托单位 深圳市允升吉电子公司 联系人 魏志凌 联系电话 0755-27512608 传真 0755-27512006 电子邮件 Jerry_wei@powerstencil.com 成果简介： 经过本课题的研究，解决了大幅面低应力电铸技术的难点，解决了大幅面平面电铸的厚度均匀性问题，独创性的建立了OLED MASK制造数据补偿的软件模型和计算机辅助制造的方法并解决了大幅面薄金属张平技术等技术难点。 在技术创新方面，实际的产品已经达到10μm的分辨率，厚度精度控制方面可以做到±2μm，在大幅面制造方面已经具备了600mm×600mm的能力，这些指标是同行业世界领先水平。同时，目前全世界范围最小开孔距为20μm，定位精度为≤±10μm（500mm×600mm）。本项目达到10μm的分辨率和15μm的最小间隔，以及定位精度为≤±8μm(370mm×470mm )的要求，通过本课题的研究，取得了以下突破： 1． 攻克了纯镍电铸的大面积、低应力量产技术和工艺难题； 2． 实现了高分辨率、高密度图形转移和高精度控制； 3． 攻克了高精度计算机数据补偿技术 同时，我国OLED行业正处于由研发到量产的过渡阶段，北京维信诺公司、广东信利集团已初步具有量产能力，而其他研发单位和企业等正处于量产的准备阶段。如保守计算，按每一品种量产后每周需一张Mask板，全国共有十条生产线，每张Mask板20000元人民币计算，每月Mask的产值超过800000元，每年超过9600000元；如果每个企业平均每年有20个品种，每年的产值可近2亿，这还不包括产品研发所需要的Mask板。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA303540 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 OLED用ITO/Cr玻璃 课题负责人 许生 依托单位 深圳市豪威光电子设备公司 联系人 邓渝 联系电话 0755-26655288 传真 0755-2663590 电子邮件 Dengyu@chinavacuum.net 成果简介： 课题研究了低温、低缺陷、低电阻率、低表面粗糙度的ITO薄膜磁控溅射制备工艺，氧等离子体处理提高功函数工艺，ITO/Ag合金/ITO/Cr多层膜在线镀膜工艺，并自主开发了采用上述技术的SVIV-M600型多层膜磁控溅射镀膜生产线，制成了规格为370mm×470mm×0.7mm的OLED用ITO/Cr玻璃基板，ITO方块电阻为6.9±0.3Ω/□,透过率（λ＝550nm）为81.9¬~83.4%，膜层粗糙度(使用原子力显微镜测试，测试区域5μm×5μm) Ra＝0.44nm, Rp-v＝6.84nm，功函数4.73eV，Cr膜层方块电阻为1.5~1.7Ω/□。SVIV-M600型多层膜磁控溅射镀膜生产线能够年产OLED用ITO/Cr玻璃基板6～8万片。 子课题“纳米级ITO粉体及高密度ITO靶材中试”开发了纳米级ITO粉体前驱物制备过程中的分散技术，粉体粒度、形状可控技术，满足高纯度、强腐蚀要求的工业化酸溶设备。建成年产12吨纳米级ITO粉体中试线。开发了ITO粉体造粒后二次成型颗粒控制技术，素坯成型、烘干技术，厚坯ITO靶材烧结工艺技术，烧结模具。建成年产6吨高密度ITO靶材中试线，已制备出相对密度99.581%靶材样品。开发了磁控溅射镀膜后废弃靶材回收技术，铟锡氧化物前驱物浆料制备和ITO涂敷制备薄膜技术。 课题（包含子课题）共申请专利5项，发表论文9篇。 OLED用ITO/Cr玻璃已提供多家国内OLED器件生产厂家使用，使OLED器件的重要原材料OLED用ITO/Cr玻璃实现国产化。用纳米级ITO粉体制备的ITO靶材已供给国内20多家电子玻璃镀膜厂家使用，效果与进口ITO靶材相当。威海市蓝狐特种材料有限公司已创造3000万元产值、300万元利润和150万元税收的经济效益。该成果推广应用前景广阔。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA303570 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 多晶硅TFT有机发光有源驱动技术的研究 课题负责人 孟志国 依托单位 南开大学 联系人 熊绍珍 联系电话 022-23501620 传真 022-23501620 电子邮件 xiongsz@nankai.edu.cn 成果简介： 该课题成成功研制出具有动态显示效果的5英寸彩色有机发光显示器（AM-OLED）模块，有效显示对角尺寸为5英寸，分辨率为QVGA。显示器基板的整体结构为单边扫描电极、单边功率电极、双边数据电极的简单结构，能降低信号传输的频率要求。整个基板的制备采取6光刻掩膜过程的简化流程，主要技术包括溶液法制备大晶粒多晶硅薄膜、多晶硅内镍的PSG动态吸除技术、金属栅多晶硅薄膜晶体管技术和有机绝缘层技术。像素由选址管、驱动管和存储电容组成并含扫描线、数据线和功率线、像素的开口率大于50%，彩色化的实现方案为彩色膜上沉积ITO、再沉积白光二极管和金属阴极。外围驱动采用子场叠加的方式来实现灰度显示，驱动灰度为16级。 本成果将制备poly-si TFT AMOLED的总掩膜板数降低到6个，大幅简化了poly-si TFT AMOLED的制备流程，这必将明显地降低生产成本，在大规模生产方面可与a-siTFT AMOLED抗衡的发展潜力。 使用该技术制备的有机发光有源驱动基板具有结构简单、开口率高等特点，可适用于图象手机、掌上电脑、数码相机、摄像机、监视器等便携显示屏。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA303280 所属主题/专项 高清晰度平板显示技术 课题名称 OLED-量产型封装系统及其技术研究 课题负责人 付东 依托单位 深圳市创欧科技公司 联系人 王克斌 联系电话 0755-82266562 电子邮件 王克斌 传真 0755-82264085 成果简介： 由于OLED主导未来的显示产品市场已成定论，因此国外的经济情报专家断言，2008至2010年前后对OLED产品的全球需求量将超过400亿美元/年。保证OLED产品应用的迅速扩大及需求量的不断扩增，必将对量产型装备提出更大的市场需求。所以2006-2010年将是购买OLED—量产型装备的高峰期，这期间全球对量产型装备的总需求将达400-500台，总价值达40-50亿美元。鉴于市场和OLED产业快速发展的迫切需求，均为本课题实现批量制造和获取巨额商业利益。 本成果达到的技术指标为 1. 大基板尺寸：370×470mm； 2. 全金属真空腔体； 3. 工件水平式半自动连续传输； 4. 玻璃封装方式,手动对位精度≤±0.1mm； 5. 自动点胶，位置精度≤±80μm； 6. 自动UV光固化。 主要创新点是： 1. 自动化高精度快速点胶等的多项实用机构研发； 2. IN-LINE量产方式； 3. 工件水平式高精度的自动连续传输； 4. 自动对位贴合、压紧、固化装置和工艺技术的研发； 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA3Z1220 所属主题/专项 超大规模集成电路 配套材料 课题名称 大直径SOI材料国产化装备及相关工艺研究 课题负责人 程国安 依托单位 北京市辐射中心（北京师范大学低能核物理研究所） 联系人 程国安 联系电话 010-62208124 传真 010-62231765 电子邮件 gacheng@bnu.edu.cn 重大成果简介： SOI(Silicon on Insulator)材料是一种具有耐高温、低功耗、抗辐射、高集成度等独特优势，能突破硅材料与硅基集成电路限制的新型硅基集成电路材料，被国际上公认为21世纪的新型微电子材料。但是在SOI材料的制备中，相关国产化装备和技术是国内急待解决的关键问题。 根据SIMOX/SOI技术的要求，我们分析了SIMOX技术相关的关键装备――强流氧离子注入机等国产化装备中存在的缺陷，通过系统研究，解决了国产化强流氧离子注入设备中由于大剂量离子注入引起的金属杂质沾污、表面单晶硅层和二氧化硅埋层厚度均匀性、表面硅层缺陷密度高等问题，使SOI材料表面的金属杂质沾污降低了三个数量级。这些技术成功地解决了长期制约国内强流离子注入机发展的关键设计与生产技术，使我国强流离子注入机的整体设计技术、关键部件研制生产、整机调试等技术有了很大提高，达到了国际先进水平。目前相关技术已经申请了中国发明专利。 在国产化的强流氧离子注入机、高温扩散炉和其它相关设备基础上，我们系统研究了SIMOX/SOI材料相关的制备工艺，制备出表面单晶硅层厚度为100nm－400nm、表面单晶硅层厚度均匀性小于±5％、二氧化硅绝缘埋层厚度为100nm－400nm、二氧化硅绝缘埋层厚度均匀性小于±5％、表面硅层位错密度小于106 cm-2、表面针孔密度小于0.2/ cm2、单晶硅表面层金属沾污小于1×1011 atom/cm2的4英寸、5英寸、6英寸SIMOX/SOI材料；4－6英寸SIMOX/SOI材料的相关技术指标满足器件加工的要求，达到国际通用技术标准，材料制备的工艺技术达到国际水平。目前相关技术申请了美国和中国的发明专利并已经获得一项中国专利的授权和国家新产品证书。 利用国内技术，完成的大直径SOI材料国产化装备及相关工艺的研究，在强流离子注入机等装备的国产化技术方面达到了国际先进水平，材料制备的工艺技术也达到国际水平。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA3Z1610 所属主题/专项 超大规模集成电路 配套材料 课题名称 12英寸硅片包装容器的研制 课题负责人 孙卫东 依托单位 北京市塑料研究所 联系人 孙卫东 联系电话 010-84043011 传真 010-64057552 电子邮件 sunweidon@sohu.com 重大成果简介： 国家863计划超大规模集成电路配套材料重大专项课题“12英寸硅片包装容器的研制”，通过对超纯树脂及材料检测、纯净加工工艺及环境控制进行研究，以及根据我国12英寸硅片包装容器产品设计、模具设计、磨具加工及加工工艺研究，并在完善100mm、125mm硅片包装容器的产品规格、建立健全包装容器标准体系、制定产品标准和相关分析检验方法标准等工作的基础上，研制出适合我国12英寸硅片生产的包装容器，并申报了国家发明专利。为我国集成电路产业所需硅片包装容器国产化奠定了基础。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA3Z1250 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 直径Ф6英寸半绝缘砷化镓单晶晶片制备技术研究 课题负责人 赖占平 依托单位 中国电子科技集团公司46所 联系人 段曙光 联系电话 022-88112657 传真 022-88111026 电子邮件 duanshuguang46@yahoo.com.cn 重大成果简介： 本项目研制的产品为Ф6英寸半绝缘砷化镓单晶双面抛光片，具有位错密度低（小于8×104cm-3），电阻率径向不均匀性小（小于20%），可“开盒即用”等优点，产品主要技术指标达到了国际先进水平。该产品主要用于制作砷化镓微波、毫米波器件，高速数字电路和微波单片集成电路等，是支撑微电子行业的重要电子材料之一。 本项目研制出一台具有自主知识产权的常压单晶炉，该单晶炉性能可靠，功能先进。而且与高压单晶炉相比，制造费用大大降低。采用常压LEC工艺进行生长砷化镓单晶，成本较低。我所采用此种工艺，每年可生产5000片Ф6英寸半绝缘砷化镓单晶抛光片。 本项目实施过程中，申报了《一种无液封合成砷化镓多晶材料的工艺方法》、《一种化合物半导体材料多晶合成装置》、《生长低位错非掺半绝缘砷化镓单晶的装置》等11项专利，另外还形成了包含所有工序的齐套的工艺规范、产品标准、分析测试方法、设备操作规程等技术文件，构成了大尺寸半绝缘砷化镓单晶材料制备的技术工艺平台。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA3Z1420 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 适用于BGA和CSP的关键封装材料—无铅焊球 课题负责人 朱学新 依托单位 北京有色金属研究总院 联系人 朱学新 联系电话 010-82241227 传真 010-62355099 电子邮件 zhuxx@mail.grinm.com.cn 重大成果一简介： 自主开发了射流断裂法制备无铅焊球技术，研究了射流断裂过程机理并掌握了激振频率与功率、熔体温度、压差、球化剂特性与温度梯度、射流喷嘴结构等工艺参数对射流断裂的影响规律，建立了国内第一台自动化程度高、工艺连续性和稳定性好的射流断裂法制备无铅焊球装置，该装置具有先进的恒压差控制、温度场控制和成形介质温度自调节等功能。射流断裂法制备无铅焊球技术具有一次成形、节能、高效、连续性与稳定性好、产品质量高、品种规格适应性强、能够制备各种尺寸焊球等优点，现已形成了焊球制备的全套技术。 共申请国家专利4项，参与制定国家标准1部，发表文章7篇。 利用射流断裂法制备的无铅焊球经信息产业部专用材料质量监督检验中心检测并通过江阴长电先进封装有限公司检测和评估，表明该焊球质量较高，已经达到国外公司同类产品水平，同时无铅焊球经过多家公司试用，获得了较高的评价。 射流断裂法制备无铅焊球技术成功开发，将为无铅焊球国产化打下基础，将减少中国微电子封装产业对国外的依赖，有利于我国微电子和集成电路产业更加健康快速的发展和民族工业竞争力的提升。射流断裂法制备无铅焊球技术是一种节能、高效的先进技术，该技术已达到国际先进水平，具有较高的推广价值。 重大成果二简介： 霸州邦壮电子材料有限公司通过本课题研究，自主研发成功机电喷雾焊球制备技术，该技术首次采用蓝宝石模具,保证了原始柱型形坯料的尺寸一致性；自主开发了适用于焊球成形的专用高温液体介质，具有较高的高温抗氧化性和冷却特性。新工艺将原来传统三段成形工序合并为一，且提高了焊球的致密度、焊接质量及产能，极大地提高了工效，是一种高效、节能、短流程技术；同时优化了焊球清洗、分选、表面处理等后处理技术，采用该成套焊球生产技术制备焊球成品率达到90%以上。经信息产业部专用材料质量监督检验中心检测并通过江阴长电先进封装有限公司检测和评估，表明该焊球质量较高，已经达到国外公司同类产品水平。霸州邦壮电子材料有限公司得到了平伟、科崇等等多家公司的A级认证，并在上海旭福、苏州旭电等电子公司获得应用，取得了显著的经济效益和社会效益。 共申请国家专利2项，发表论文1篇。 机电喷雾焊球制备技术成功开发，将为无铅焊球国产化打下基础，将减少中国微电子封装产业对国外的依赖，有利于我国微电子和集成电路产业更加健康快速的发展和民族工业竞争力的提升。机电喷雾焊球制备技术是一种节能、高效的先进技术，该技术已达到国际先进水平，具有较高的推广价值。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA3Z1270 所属主题/专项 超大规模集成电路 配套材料 课题名称 大直径SiGe/Si外延材料研究及产业化开发 课题负责人 刘志弘 依托单位 清华大学 联系人 刘志弘 联系电话 010-62783906 传真 010-62771130 电子邮件 lzh@mail.tsinghua.edu.cn 重大成果简介： 主要研究内容：改进具有自主知识产权的红外加热超过真空化学气相淀积（UHV/CVD）锗硅外延设备以适用小批量制作5-6英寸锗硅外延材料。研究满足大功率锗硅HBT和锗硅外延单片集成电路需要的材料。研究（UHV/CVD）大直径锗硅外延片的工艺规范，工艺流程和测量方法。研究8英寸锗硅外延生长技术并提供样品。锗硅外延片中锗含量控制在0-15%以内，片内均匀性±5%，片间均匀性±5%。课题目标：要研究硅基SiGe应变异质结外延生长方法和特性，最终要实现为SiGe微波器件和集成电路产业化提供一定量的外延材料。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA3Z1350 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 ULSI电路封装用聚酰亚胺制备技术研究 课题负责人 杨士勇 依托单位 中国科学院化学研究所 联系人 何民辉 联系电话 010-82893331 传真 010-82896843-12 电子邮件 heminhui@iccas.ac.cn 重大成果一： 微电子封装用聚酰亚胺专用树脂 微电子封装用聚酰亚胺专用树脂为负性光刻型树脂溶液，在室温下具有较低的粘度、对i和g线具有良好的光敏性。经标准的光刻工艺可获得高精度的光刻图型，广泛应用于集成电路的芯片表面钝化层膜、多层金属互连结构的层间绝缘层、基层基板的信号层间介电绝缘层等。该光刻型聚酰亚胺树脂具有下述特点：体积收缩率小；固化温度低；储存稳定性好；光刻制图工艺简便、重复性好、分辨率高。 重大成果二：微电子封装用液体环氧封装料 微电子封装用液体环氧封装料在室温具有较低的粘度和储存稳定性，经加热固化可获得高力学性能、高电绝缘性能、高粘结性能的固化物，主要用于高密度电子封装。该液体环氧封装料具有下述特点：高固体添加量、低粘度、高填充流动性、成型工艺简单、重复性好；树脂固化物力学性能好、热膨胀系数低、吸潮性低、内应力小、耐热性好、电绝缘性能好等。由于采用潜伏性固化促进剂，封装料具有优良的储存稳定性和使用期。 重大成果三：TQFP固体环氧塑封料 TQFP固体环氧塑封料采用多功能团环氧树脂—酚醛树脂体系作为基体树脂，线性酚醛为固化剂，有机叔胺为促进剂，球型或角形硅微粉为填料，再加入改性剂、阻燃剂、脱模剂、着色剂等，通过适当的组合技术得到所需的环氧塑封料。所得到的TQFP塑封料具有低膨胀、高玻璃化温度、高粘结强度、低翘曲率等性能特点，适于TQFP封装形式。 重大成果四：微米级球型硅微粉 微米级球型硅微粉以硅酸酯、高纯硅溶胶和高品质的碱金属硅酸盐溶液为原料，通过控制溶剂、配比、反应速度和反应时间，制备5-8微米球型水合硅微粉。然后对其进行纯化和表面处理，得到球型微粉。该硅微粉适于环氧塑封料填料。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA3Z1450 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 微电子封装用聚酰亚胺专用树脂的批量化生产技术 课题负责人 杨士勇 依托单位 中国科学院化学研究所 联系人 何民辉 联系电话 010-82893331 传真 010-82896843-12 电子邮件 heminhui@iccas.ac.cn 重大成果简介： 微电子封装用聚酰亚胺专用树脂可广泛应用于集成电路的芯片表面钝化层膜、多层金属互连结构的层间绝缘层、底层基板的信号层间介电绝缘层等，其负性光刻型树脂溶液在室温下具有较低的粘度，对i和g线具有良好的光敏性，经标准的光刻工艺可获得高精度的光刻图型。该光刻型聚酰亚胺树脂具有下述特点：体积收缩率小；固化温度低；储存稳定性好；光刻制图工艺简便、重复性好、分辨率高。本研究成果为微电子封装用聚酰亚胺专用树脂产品的批量化制备工艺技术，采用该技术可实现上述材料的批量化生产，产品在微电子封装领域具有广泛的应用前景。 本成果目前已在国内几条微电子器件生产线上试用并已进入定购产品阶段，他们对我们的产品性能给予了较高的评价，认为采用聚酰亚胺专用树脂不仅可明显提高IC器件的性能，同时可简化生产工艺、提高产品的成品率；这类材料的使用面广，不但适用于超大规模集成电路，同时还适合于分立器件、二极管、三极管等普通电子产品，是一类用途广、性能优的高技术材料。我们还将批量化制备的PI源源不断地供给国内的高校、研究院所，为他们的研究工作提供高品质的PI产品。这方面所带来的推动作用正在不断地显现。因此本研究课题的顺利实施不仅可以带动国内的相关学科的发展，形成可喜的研究态势，为我国的微电子工业的发展贡献力量，而且同时还会促进相关学科的发展，具有越来越广阔的应用前景。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA3Z1320 所属主题/专项 超大规模集成电路 配套材料 课题名称 ULSI用超净高纯试剂的研究 课题负责人 穆启道 依托单位 北京化学试剂研究所 联系人 穆启道 联系电话 010-67711344 传真 010-67711342 电子邮件 mqd@bicr.com 重大成果简介 目前国内所生产的高纯盐酸均采用高温蒸馏的方法，此方法的缺点是对设备材质要求高，安全性差，生产成本高，连续化生产难度大，不适合工业化规模生产。气体吸收法就是工业无水氯化氢通过低温精馏精制，然后再经气体纯化、洗涤，用纯水吸收得到高纯度的盐酸。气体吸收法制备高纯盐酸的突出优点是：设备及工艺路线都很简单，生产能耗低，产品质量高，操作简便，产量大，可以规模化生产。 我所此次完成的气体吸收工艺制备超纯盐酸技术成果是通过承担“十五”国家“863”超大规模集成电路配套材料重大专项——ULSI用超净高纯试剂的研究课题，利用本系统中气体高纯氯化氢气体来源方便的优势，与北京化工二厂合作完成的一项新技术，此项技术已经在该厂建成年产千吨级规模的生产线，现已投入生产。此项成果的完成，标志着我国超大规模集成电路配套用超净高纯盐酸将可实现国产化，从而结束长期以来进口的局面。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA3Z1240 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 直径6英寸半绝缘砷化镓单晶生长技术研究 课题负责人 李晋闽、惠峰 依托单位 北京中科镓英半导体有限公司 联系人 惠峰 联系电话 010-82304518 传真 010-81501623 电子邮件 fhui@red.semi.ac.cn 成果一：半导体材料内应力的测试方法重大成果简介： 半导体材料内应力的测试方法——投射偏振差分谱法是由反射偏振差分谱法演变而来：用小于测试材料禁带宽度光子能量的线偏振激光光源以特定方向近垂直入射并穿过测试材料，利用光弹性调制器结合检偏器对投射激光的偏振状态进行检测，可以在不旋转样品和任何光学元件的条件下，测量出测试材料表面上相互垂直的两个方向上的光强透射比率差，再结合弹光原理，最终计算出材料内部残余应力。此方法无需旋转样品或者偏振元件进行两次测量来获得光强透射比率差，因此可以准确地测量材料整体应力大小。投射偏振差分谱法测试材料内应力在国际上尚属首创，属于无接触和全区域检测，测试系统简洁，测试过程迅速，测试结果准确，能够很好的表征材料的应力分布特性。 成果二：开盒即用晶片加工技术重大成果简介： 通过本项目研究找出了晶片加工过程中表面损伤（亚表面损伤层），表面纯度（颗粒沾污）和晶片机械加工精度（平整度、曲翘度）的影响因素，继而建立起一套高平整度、低亚表面损伤层和高表面纯度的晶片加工工艺。目前已生产出开盒即用6英寸半绝缘砷化镓晶片。 提出了在高位临界平衡点上控制化学与机械作用实现最终抛光的关键工艺技术，降低了GaAs抛光晶片亚表面损伤层，以获得20nm以下的低损伤晶片，以达到当前国际开盒即用晶片的水平。找到了抛光机抛盘曲率、跳动值以及压力变化曲线等条件与抛光晶片总厚度偏差（TTV）的影响关系。实现了Φ6″：TIR≤5um；TTV≤5um；WARP≤10um，以达到目标要求。通过比较分析颗粒的吸附机制，发现了GaAs抛光表面的化学清洗液以及清洗方法，清洗晶片的表面颗粒度下降了数倍，达到了Φ6″颗粒度≤50颗/片（粒径0.3um）。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA3Z1240 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 直径6英寸半绝缘砷化镓单晶生长技术研究 课题负责人 李晋闽、惠峰 依托单位 北京中科镓英半导体有限公司 联系人 惠峰 联系电话 010-82304518 传真 010-81501623 电子邮件 fhui@red.semi.ac.cn 成果三：LEC法大直径砷化镓单晶炉研制重大成果简介： 西安理工大学工厂承担研制的LEC法大直径砷化镓单晶炉，是生长6英寸半绝缘砷化镓单晶的主力设备。该设备基本上达到了国外同类炉型产品的性能，其总体技术水平，也达到了与国外同类型产品相当。在国内具有领先水平，填补国内空白，打破国外技术封锁，完全可以满足国内6英寸砷化镓单晶生长的需要。该样机较好地解决了9.6Mpa高压密封无泄漏结构设计与制造技术，实现了大功率、高精度、三温区炉温控制系统的设计与制造，配置了高精度上称重系统的结构设计与制造技术。特别是该样机自动化程度高，实现计算机控制，设备的安全运行控制得到了充分的发挥。该样机研制过程中，获得发明专利3项，发表科技论文4篇，起草机械行业标准1部。 成果四：VB法大直径砷化镓单晶炉研制重大成果简介： VB法大直径砷化镓单晶炉与以往的直拉法单晶炉有着本质的不同，VB法具有工艺简单，位错密度低，晶体应力小，热稳定性好，产能大等优点。VB法大直径单晶炉既不同于传统的CZ法单晶炉，也不同于采用石瑛管密封的VB炉。二是采用中压密封炉室，上下加热器分几段加热，计算机自动控制温度，控制晶体低速移动，实现大直径晶体生长。 成果五：6英寸半绝缘砷化镓单晶生长技术重大成果简介： 建成了具有国际先进水平的砷化镓单晶材料研发和批量生产技术平台。掌握了大直径砷化镓单晶从研究到生产的重复稳定性、可靠性及成品率等各项实用化关键工艺技术；攻克了一系列产业化关键技术问题，Φ3英寸、Φ4英寸的半绝缘砷化镓单晶以实用化生产。在大直径Φ6英寸SI-GaAs单晶生长工艺技术的研发方面取得了突破性进展，研究掌握了稳定、批量、重复生长高成品率大直径半绝缘砷化镓单晶的热肠设计及生长工艺技术。重复稳定研制出国内最大、最重大直径6英寸LEC法砷化镓单晶，晶体单晶率为90%。单晶重量18-21kg，晶体全长200-300mm，等径部分120-150mm，等径控制157-163mm。晶体技术指标达到国内领先、世界先进水平。重复稳定研制出国内最大、最重大直径4英寸LEC法砷化镓单晶。Φ4英寸单晶重量17-18kg，晶体全长380-435mm，等径部分280-320mm，等径控制109-113mm。晶体技术指标达到国内领先、世界先进水平。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA3Z1340 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 ULSI电路封装用环氧封装料制备技术研究 课题负责人 韩江龙 依托单位 江苏中电华威电子有限公司 联系人 李云芝 联系电话 0518-5017730 传真 0518-5153801 电子邮件 yunzhi.li@cn.henkel.com 重大成果一：0.25-0.18µm QFP/TQFP环氧封装料 该成果主要用于超大规模集成电路QFP/TQFP封装形式的封装。该成果是为解决QFP/TQFP产品引线脚数多，封装体薄，在封装及应用考核过程中易产生分层、开裂、鼓泡等问题而开发研制的。它是通过加入低粘度树脂，提高填料含量，加入应力吸收剂、特殊粘接剂以降低应力，提高粘接性能。该成果产品（KL-6500、KL-7000、8000H产品）具有低粘度、低应力、高耐焊性、高粘接强度、高可靠性及其优良的工艺成型性能，技术水平达到国外同类产品先进，居国内领先水平。主要性能指标：熔融粘度（175℃）:＜500mPa.s；弯曲强度:110-120Mpa；弯曲模量:14-15GPa；玻璃化温度:≥120℃；膨胀系数:α1≤14×10-6/℃；体电阻率:＞19×1015 Ω.cm；吸水率:＜0.35%。 重大成果二：0.13-0.10µm PBGA/CSP环氧封装料 该成果主要用于超大规模集成电路PBGA/CSP封装形式封装。它是为解决PBGA/CSP产品封装面积大封装体薄，在封装应用中易产生翘曲变形、分层、开裂等问题而开发研制的。它是采用新型环氧树脂固化体系，以球形硅微粉为填料与微量组份经过特殊工艺制备的。该成果产品（典型产品KL-8500、KL-9000H）具有超低应力，超低粘度、低翘曲、耐焊性、高粘接强度、高可靠性及其优良的工艺成型性能，技术水平达到国外同类产品先进水平。主要指标：玻璃化温度190℃；膨胀系数α1＜12×10-6/℃；弯曲模量18GPa；弯曲强度160MPa；体电阻率＞1015Ω.cm；翘曲率＜1.0mm；粘结强度1.4kg/cm2；吸水率＜0.35%；铀含量＜5 ppb。 重大成果三：环保型环氧封装料 该成果产品是采用不含卤素、锑系阻燃剂，阻燃性能达到UL-V0级，并能满足集成电路无铅工艺要求。通过对高填料含量、非卤阻燃剂、新型阻燃树脂固化体系等技术方案进行研究，已研制出KL-G200、KL-G450、KL-G650、KL-G800等系列环 保型环氧封装料新产品，分别用于DIP、SOP、QFP、LQFP等产品封装。成果产品具有优良工艺成型性能、低吸湿性能、高温耐焊性能等。通过指标测试及应用考核，该成果产品完全能满足无铅工艺高温回流焊温度条件下严格的耐湿性、耐焊性考核，指标性能达到国际先进水平，填补了国内空白。技术指标：熔融粘度：＜500p；弯曲强度：110-170Mpa；弯曲模量：14-22GPa；玻璃化温度＞100℃ ；线膨胀系数α1≤16.0×10-6/℃；Na+＜3ppm；Cl-＜10ppm；成型收缩率≤0.5%；阻燃性：V-0级；吸水率:＜0.35%。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002A3Z1310 所属主题/专项 微电子化工材料 课题名称 ULSI超纯试剂制备工艺研究 课题负责人 沈丽萍 依托单位 上海华谊微电子化学品有限公司 联系人 惠绍梁 联系电话 021-66630715 传真 021-56671791 电子邮件 hslsmec@163.com 重大成果简介： 为落实“863”项目课题组组建了“上海华谊微电子化学品有限公司”简称SMEC。建成了600平方米试验室，100平方米1000级净化室，每小时2吨高纯水装置、配置了颗粒度仪。双氧水中试指标达到合同要求，并建设了500t/y试产装置，具有科学性、先进性及创新性。盐酸、异丙醇个别阳离子指标未达标，基本符合合同要求。硫酸。氢氟酸：多项指标不合格但工艺科学、先进。应完善装备增加自净过程。颗粒度因自制过滤器而未达标，应添置可靠成熟的过滤器解决颗粒度问题。检测工作和学校、研究所协作攻关。个别分析方法还未完全解决，有待建立统一分析方法及标准化体系。在“863”成果基础上，“万吨级微电子化学品”项目已于2004年2月立项批准。2006年初建成。实现产业化。具有专用原料配套优势，工艺技术科学，先进。课题培养了2名博士、4名硕士。为产业化项目培养了科技人员，管理人员，操作人员，为产业化打下了扎实的基础。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA3Z1620 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 12英寸硅材料晶圆包装盒 课题负责人 朱寿会 依托单位 临海市江南防静电器材有限公司 联系人 朱寿会 联系电话 0755-86021808 传真 0755-26980957 电子邮件 Jqs@china-taiwan.com 重大成果简介： 本课题已完成了6英寸硅材料晶原包装盒的材料的结构、伸缩比、化学稳定性、外观结构、几何精度、密封性及先进技术工艺等，并进入批量生产试用，满足超大规模集成电路0.13-0.10微米工艺技术对硅晶圆包装的要求。本课题组在6英寸硅晶圆包装盒的基础上，已完成了8英寸硅材料晶圆包装盒的几何尺寸精度、材料结构等工艺技术的研究，并正在开模实验中。6英寸硅材料晶圆包装盒产品其使用性能达到国外同类产品水平，其销售价格比国外同类产品低了30%，其产品已经获得三项国家专利，形成自主知识产权，为今后产业生产打下良好的技术和市场基础。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA3Z1260 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 大直径SOI材料研究及其产业化开发 课题负责人 王曦、张苗 依托单位 上海新傲科技有限公司 联系人 张苗 联系电话 021-69522599 传真 021-69522221 电子邮件 mzhang@simgui.com.cn 重大成果一： 面向8英寸主流微电子的应用，突破超低剂量SIMOX SOI材料制备的一系列关键技术，如高温于低温注入结合，SIMOX特殊的超高温退火工艺，内氧化技术等，形成了具有自主知识产权的技术，获得8英寸超薄SOI圆片，并实现了6英寸SOI圆片的规模化生产，使我国的SOI技术取得进一步突破。 这一研究成果，不仅明显提高了SOI产品质量，还大幅度降低了生产成本，大大提高了我国SIMOX SOI 的生产技术与能力，将年生产能力由原来的7000片提高到年产25000片。 重大成果二： 结合优化注入与高温退火技术，突破高阻SOI制备技术，研制成功5、6英寸高阻SIMOX SOI材料，并实现了规模化生产。产品得到了国际用户的认可，为我国硅基半导体材料走向国际实现突破性进展。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA3Z1430 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 先进封装COF配套材料与产业化技术开发 课题负责人 陈洪野 依托单位 深圳丹邦科技有限公司 联系人 刘萍 联系电话 0755-26619500 传真 0755-26511718 电子邮件 szdbond@danbang.com 重大成果一： 一种用于芯片搭载及封装不导电浆树脂的制造，本发明属于聚合物胶状物制备，特别涉及搭载及封装用的不导电浆树脂（NCP）的制备。 在目前芯片搭载封装有着许多方式COB（Chip On Board），TAB（Tape On Board），COG（Chip On Glass），但都是Au金线打线焊接封装，BGA锡球热熔封装，ACF异方向导电膜连接封装，Au金线和BGA封装一般用于0.2mm导体间距以上的场合，ACF连接适用于0.07mm到0.2mm导体间距的场合，因为粒子的直径一般在5微米为宜，每个焊盘必须保证5个以上粒子数，所以当导体间距小于0.07mm时，ACF的性能就不容易很好发挥，良品率下降，导电不均匀，针对这种情况，又研发出了一种新的系统搭载封装COF技术（COF即芯片被直接安装在柔性电路上），芯片直接搭载封装线路是通过不导电浆（NCP），即将芯片连接面向上放置在加热体上（有极附装置），从上方将NCP通过点胶装置均匀涂在连接区域，通过摄像头和照像机自动对位系统，将芯片的I/O接脚与基板上的焊盘（PAD）对准，压合，通过超音波押头，快速焊接，同时焊接产生的热量使NCP绝缘浆快速固化，形成绝缘固化体，制成COF芯片模组。这种连接方法适用于导体间距小于0.07mm的连接,由于不导电浆（NCP）有能很好快速连接和封装的作用，他的固化物有低的热膨胀系数和介电常数，防潮性能，很好的机械性能和电性能，大大提高生产效率，他的关键技术是配置一种固化速度快，热导率高，热膨胀系数和介电常数低，不开裂，电绝缘性能好的单组份糊状不导电浆。 本发明的目的是研制一种不导电浆（NCP），固化后有很好的韧性，保证不开裂，内应力小，对芯片及元器件不受损害。因为，一方面加入适量的液态橡胶增韧剂，官能基能与环氧树脂的环氧基及固化剂反应，与环氧树脂形成一个网状，起到增韧和增强的作用。另一方面采用带有长脂肪羟链的咪唑衍生物作为潜伏性固化剂，增加柔性，减少内应力。 该成果的应用对于芯片搭载COF封装技术的产业化起着关键性作用。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2003AA3Z1430 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 先进封装COF配套材料与产业化技术开发 课题负责人 陈洪野 依托单位 深圳丹邦科技有限公司 联系人 刘萍 联系电话 0755-26619500 传真 0755-26511718 电子邮件 szdbond@danbang.com 重大成果二： COF是指芯片被直接安装在柔性电路板上，是属于TCP技术的一种延伸。COF封装技术, 具有高脚数及细微脚距芯片能力,可降低成本、具有多功能性、可挠性，及可搭载被动组件等。原本玻璃基板藉由TCP封装驱动IC再和电路板连接，现在将控制IC、驱动IC、电源管理IC等构成LCD模块的集成电路直接封装在连接玻璃基板的底片上，省去了连接电路板的步骤，如此更可达到轻薄的目的。 COF 作为目前驱动IC最新的封装技术，可支援高I/O数、Fine Pitch IC 的需求，应用在新一代LCD Module 的驱动IC封装，其市场可分为小尺寸LCD面板，及中大尺寸LCD面板的应用。小尺寸面板主要的应用为手机，手机为高整合性的产品，LCD模组需要整合个元件，且在系统的连接需具有高挠曲、轻量化等特性，COF可满足此要求，且可支援越来越复杂的结构设计。针对较高端的手机产品，LCD模组形态逐渐往COF发展。中大尺寸的TFT LCD 的应用有手提电脑、液晶显示器及液晶电视等。由于该类产品的面板要求轻薄短小，狭缘额及高画质，高解析度，其显示板的模组封装以COG及COF为未来的主要趋势，TAB则逐渐被COF所取代。 COF的Film上除了可封装IC外，也可依据所须升压或在其电路焊上其它零件，如：电阻、电容等，更可缩小IC相关电路所占空间，除了布件区不可折外，其余部位皆为可折。结构简单，可自动生产，减少人工成本，相对降低模组成本，且信赖度较COG高（如：冷热冲击、衡温衡湿等）。COF与TAB Tape 之最大不同点为：COF为两层结构（Cu+PI），且产品上无组件孔，其整体厚度较薄，可挠性更好，抗剥离强度也更好，是未来软质封装基材发展趋势。特别是这些器件中液晶显示器与芯片的连接部分大量使用了COF技术，在目前的技术发展水平下，COF技术是为数不多适合超微元器件/芯片封装，并可以大批量产业化应用的技术。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA3Z1460 所属主题/专项 超大规模集成电路配套材料 课题名称 引线框架用铜带的研制和开发 课题负责人 胡长源 依托单位 宁波兴业电子铜带有限公司 联系人 程镇康 联系电话 0574-63073309 传真 0574-63073377 电子邮件 chengzk@cn-shine.com 重大成果简介： 解决了Cu-Fe-P合金系列引线框架铜带生产的合金成分优化、熔铸、轧制、热处理、精整等工序的一系列关键技术，新增加了用于生产引线框架铜带的31台套设备，在杭州湾经济开发区建设了新厂区和12万平方米的新厂房，形成了年产5000吨以上引线框架铜带能力的完整生产线，实现了产业化生产，累计已生产引线框架铜带6257吨，其中用于集成电路的XYK-4（C194）铜带3087吨，经10余家用户的使用，产品性能、质量已达到国际同类型产品的水平，满足用户要求，结束了我国封装行业此类材料长期依赖从国外进口的局面，项目技术路线先进有创造性，生产的XYK-4产品在国内处于领先地位。 申请了发明专利4项和实用新型专利2项，其中“用于铜合金带水平连铸的结晶器”，已于2004年12月经国家专利局正式批准。课题组在国内外学术期刊和学术会议上发表了论文25篇，其中在国家级刊物发表7篇，国际会议3篇，SCI收录3篇，EI收录2篇。 到2005年底预计可销售引线框架铜带3500吨，销售收入达1.22亿元，该产品获净利润800万元、上交税收600万元以上。每吨产品平均销售价比国外进口降低3000元左右，项目经济效益和社会效益明显，并具有较好的持续经济效益，为公司的持续发展和进一步产品研发奠定了基础。 培养了一批生产引线框架铜带的专业技术人员和生产工人，研究院所培养了一支从事铜合金研究的技术队伍，课题共计培养硕士研究生7名，博士研究生8名。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA306113 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 铋系高温超导线材的实用化及其大规模生产技术的开发 课题负责人 韩征和 依托单位 清华大学 联系人 韩征和 联系电话 010-62785730 传真 010-62785913 电子邮件 z.han@tsinghua.edu.cn 成果简介： 高温超导线材通电能力超出相同截面积铜导线100倍以上，应用Bi系线材制备的超导电缆、超导变压器、超导电机、超导限流器、超导储能系统等产品具有常规产品无法比拟的体积小、重量轻、能耗低、容量大、无环境污染等优点，可广泛应用在发电与配电、工业系统、医疗设备、国防装备等多个领域。 课题组致力于Bi系高温超导线材大规模产业化核心技术攻关，并结合高温超导应用产品研制的实际需要，进行线材的多样化技术研究和开发。该课题设计及建成了国内第一条实现产业化批量生产的300公里级Bi系高温超导长线材生产线，截至目前批量生产的Bi 系高温超导长线材（约300米）临界电流超过110A，工程临界电流密度超过12000A/cm2，短样临界电流超过160A。允许拉伸应力达到120MPa，加强型高温超导线材允许拉伸应力达到230Mpa。产品的综合性能及产品种类，主要性能与技术指标达到国际先进水平。该课题在超导粉体制备、前驱粉预处理、机械成形加工、形变热处理和产品多样化等方面形成了具有自主知识产权的核心技术，打破了发达国家的技术垄断。2004年7月，由英纳公司生产的高质量Bi系高温超导线材获得国家重点新产品证书。 研制出的Bi系线材已被成功应用在国家科技部863计划超导专项、北京市重大科技计划高温超导电缆、高温超导变压器、高温超导磁体、高温超导大电流引线和军工等项目中。该项目研制的Bi系高温超导长线材在2004年7月10日我国第一组正式并网的实用高温超导电缆系统中的应用，使我国成为继美国、丹麦之后，世界上第三个将高温超导电缆投入电网运行的国家。该产品的规模化应用和商业化出口，创造了较大的社会效益和经济效益，具有重大的应用前景。该项目的成功实施，使我国超导线材产业化水平迈入世界领先行列，对于推动我国高温超导产业的发展，促进材料、能源、信息、交通等领域的产业结构优化，增强国防装备现代化水平具有重要的现实意义。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2004AA306110 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 三相交流高温超导电缆的研制及并网运行试验 课题负责人 信 赢 依托单位 北京云电英纳超导电缆有限公司 联系人 任安林 联系电话 010-67879900 传真 010-67877502 电子邮件 ren_anlin@innopower.com 成果简介： 超导电缆具有损耗低、容量大、尺寸小、无污染等优势，代表了未来电力输送高效、节能、清洁的发展趋势。超导电缆同样尺寸可传输电力的能力是传统常规电缆的3～5倍，适用于大容量的电力传输，其应用将对传统输变电方式产生革命性的变化，为我国 “西电东送”等长距离大容量输电提供了一个很好的解决思路。 由北京云电英纳超导电缆有限公司承担研制的35kV/2kA高温超导电缆，于2004年4月19日在昆明普吉变电站投入运行，自运行以来经受了多种气象条件的考验，运行状态良好。该电缆完全采用国产超导线材制造，拥有独立自主的知识产权，是我国第一组、世界上第三组并网试运行的超导电缆，其电压等级、传输容量指标优于目前已经并网运行的美国和丹麦的高温超导电缆。我国第一组超导电缆的并网运行，标志着我国高温超导电缆技术从成果到产业化转化取得了新的重大突破，成为在国家科技部863计划、北京市政府和云南省政府的共同支持下，以企业为主导，联合国内多家一流科研院校，进行跨地区的资源整合，组织实施重大科技项目的典范。 该超导电缆系统在超导电缆导体绕制、超导与常导接头的焊接、本体与终端连接部件的设计和制造、积木式超导电缆终端、电缆冷却系统及超导电缆监测与保护系统等方面形成了有创新性的关键技术。通过大量的系统试验，制订了超导电缆并网运行规范，对于超导电缆的试运行起到了指导作用。 超导电缆成功并网运行以来，已累计运行6702小时，供电逾1.6亿千瓦时，未出现任何安全事故，对周边环境不存在任何不利影响，为我国超导电缆的进一步发展积累了运行数据和工程经验。利用“35kV/2kA ,33.5m 三相超导电缆”所提供的有利平台，承担单位对超导电缆的运行从多个角度展开分析，制定了超导电缆运行维护规程，记录了系统运行数据图，并对系统运行费用、损耗、故障原因等进行了分析。超导电缆运行过程中观察到的问题和所做的技术分析为未来超导电缆的研究和发展提供了详实的资料及数据，超导电缆的成功运行为未来的产业化应用奠定了良好的基础。 在能源环境日益紧缺的背景下，超导电缆将带来巨大的经济效益和社会效益，为创建节约型社会作出贡献。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA306171 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 高温超导限流器的研制及并网运行试验 课题负责人 肖立业 依托单位 中国科学院电工研究所 联系人 戴少涛 联系电话 010-62643969 传真 010-62542034 电子邮件 stdai@mail.iee.ac.cn 成果简介： 高温超导限流器主要是利用超导体的超导-正常态转变特性或者利用超导体高密度无阻载流能力和一些辅助转换设备来实现对电力系统短路电流的限制。通过限制系统的短路电流，可以大大降低短路电流对电气设备的瞬态冲击和对系统的冲击，从而提高系统运行的稳定性和可靠性、延长电气设备设备的使用寿命。 本成果实现了一种新型的高温超导限流器，利用高温超导线圈和电力电子投切装置，实现了对短路电流的限制。正常状态时，这种高温超导限流器的阻抗值非常小，对系统运行不产生影响。在系统发生短路故障时，该装置能够在2毫秒内做出反应，可以将短路降低80%。在故障消除后，该装置能够自动恢复，以便于系统的正常运行。 2005年8月由中国院电工所研制成功的高温超导限流器，通过了各种运行前的各种测试，已经顺利投入湖南省娄底市电业局高溪变电站试验运行，其主要技术性能指标均达到了国际先进水平。这是我国首台投入实际电网运行的高温超导限流器，也是继瑞士、德国、美国之后世界上第四台并入实际电网试验运行的高温超导限流装置。该限流装置自投入实际电网以来，一直安全稳定运行，并先后经受3次短路故障的考验。试验运行表明，该限流装置不仅能大大减少短路故障电流，而且具有响应速度和恢复速度快、正常态压降小的优点，基本上克服了国际上已有的高温超导限流器的缺陷，为促进高温超导限流器的实用化迈出了关键性的一步。 随着电网容量和规模的扩大，短路电流会对电网和电气设备的安全稳定运行构成越来越大的危害。高温超导限流器是一种有效的短路电流限制装置，它的应用，不仅可以大大提高电网的稳定性、改善供电的可靠性和安全性、增加电网的输送容量、改善电能质量，而且可以显著降低断路器的容量、大大降低电网的建设成本和改造费用、延长电气设备的寿命，具有广阔的市场前景。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2005AA306160 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 高温超导量子干涉仪及其应用技术 课题负责人 王福仁 依托单位 北京大学 联系人 王福仁 联系电话 010-62756795 传真 010-62756795 电子邮件 frwang@pku.edu.cn 成果简介： 超导量子干涉仪(SQUID)是最灵敏的磁测量器件,特别是在低频微弱电磁信号的测量中，SQUID具有其他手段不可替代的优越性。本项目旨在研制高温超导量子干涉仪，并开发其在心磁图测量、瞬变电磁法大地电磁测量和无损检测领域的应用，具有重大的研究价值和应用前景。 由北京大学研制的高温SQUID的磁场灵敏度等技术指标已达到国际产品的先进水平，其中的关键技术有我国自主知识产权。在此基础上，用高温SQUID作为核心部件，本课题开发了我国的高温SQUID心磁图测量系统、尝试了将高温SQUID系统用于大地电磁测量、以及建成了无屏蔽环境下的高温SQUID无损检测装置。特别是在抗环境干扰和心磁图应用方面取得了重大突破。 因为环境噪声可强于要测量的心磁信号百万倍，所以除了高灵敏度的高温SQUID之外，还必须具备提高信噪比的技术。该课题通过开发SQUID梯度计、差分电路以及自适应滤波等多种消除心磁信号中背景干扰噪声的方法和软件，使得我们的高温SQUID心磁测量系统不仅可以在位于中关村环境的北京大学物理楼中的简易磁屏蔽室内记录人体心磁信号，而且可测到更弱的兔子的心磁信号。这一突破不仅方便了人体心磁和动物心磁的实验研究，也利于今后将高温超导心磁图仪向医院环境推广。 该课题利用高温SQUID心磁测量系统记录了多例的人体胸前多点心磁图，而且与北大医院合作，在物理楼中的简易磁屏蔽室内开展了我国首次的动物心磁实验研究。研究中，心外科专家对兔子心脏动脉进行手术结扎，直接获得了研究冠心病所需的心脏病活体模型，实时监测其心电图（ECG）和心磁图（MCG），观察手术对心脏工作状态的影响，并判断伤害程度，揭示心脏病变过程与表征心脏功能状况的MCG及ECG之间的对应关系，以探索利用心磁信号诊断心脏病的方法。这标志着本项目研制的高温SQUID心磁测量系统已经开始用于心脏疾病的研究。 在医学方面，目前我国冠心病正处于发病高峰期，而已被广泛应用的心电图仪对冠心病漏诊率仍高达40%。医学专家认为心磁图能得到心电图不能获得的信息，是对心电图必要的补充。另外，在地下物体探测和长波低频电磁信号的探测方面，SQUID是不可或缺的选择，不言而喻，课题开发的技术在满足我国国家重大需求方面有重要意义。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA306181 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 移动通信用超导滤波器系统的研制和应用示范 课题负责人 曹必松 依托单位 清华大学 联系人 曹必松 联系电话 010-62772765 传真 010-62792473 电子邮件 bscao@tsinghua.edu.cn 成果简介： 由于高温超导薄膜的微波表面电阻比铜等金属低2－3个数量级，用其制备的滤波器插损小、矩形系数好、带边陡峭。将超导滤波器、前置放大器和小型电制冷机组成的超导滤波器系统应用于微波通信，可以同时大幅度地提高接收机的灵敏度和选择性，可广泛应用于移动通信、军事通信、卫星通信和其他各种微波通信。将其应用于移动通信，可以大幅度地提高基站的容量和覆盖范围，增强抗干扰能力，提高通话质量，减小手机的发射功率。 清华大学先后攻克了超导滤波器设计、精加工和低温调谐、低温低噪声放大器的设计制备、静态长效真空密封等关键技术，先后研制成功我国第一台适合于GSM1800、GSM900和CDMA移动通信系统的高温超导滤波器系统，经鉴定，技术性能达到国际先进水平。 超导滤波器系统的关键技术指标如下：插损小于0.2dB;带边陡峭度大于50dB/MHz,系统噪声系数小于0.7dB, 带外抑制大于80dB。 2004年3月，研制的两套高温超导滤波器系统安装于中国联通CDMA移动通信基站现场通信试验获得成功，大幅度地改善了通信网络的性能。超导滤波器系统已安装于基站长期使用，至今已无故障运行一年以上。这是高温超导研究18年后在我国通信领域第一次获得实际应用。我国成为国际上少数几个能将高温超导在移动通信中应用的国家。 2005年， 在北京以大钟寺为中心的地区建成了我国第一个高温超导滤波器移动通信应用示范小区。小区包括5个CDMA移动通信基站，使用30路高温超导滤波器系统。小区建成后，中国联通北京分公司用专业路测设备对移动通信的性能进行了测量。测试结果表明，改用超导滤波器后，手机的发射功率平均下降2.35分贝。移动通信的性能得到较大幅度的提高，小区工作稳定，自2005年12月以来未发生任何故障。 随着移动通信的迅猛发展，移动通信面对急剧增加的容量需求和必须具备很高的处理射频干扰的能力，通话质量也急需进一步提高。高温超导滤波器系统的研制成功，为我国微波通信的发展提供了一项具有自主知识产权的高技术，对相关领域的发展具有十分重要的意义。 超导滤波器在军事上可广泛应用于雷达、军事通信、电子战和精确制导等，以提高灵敏度和抗干扰能力，增加探测距离提高制导精确度等。美国在军事上已广泛使用超导滤波器并已投入战场。我国自主研制的高温超导滤波器技术对于我国信息战武器装备的现代化具有十分重要的意义。 据权威估计，全世界超导滤波器的市场容量在百亿美元量级，市场前景巨大。美国STI公司超导滤波器的年销售额已达到3亿元人民币，超导滤波器在我国也有很大的市场。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA306271 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 3英寸YBCO高温超导双面薄膜制备研究 课题负责人 李言荣 依托单位 电子科技大学 联系人 李言荣 联系电话 028-83206770；F 传真 028-83203141 电子邮件 yrli@uestc.edu.cn 成果简介： YBCO高温超导薄膜具有极低的微波表面电阻，用高温超导薄膜研制的微波无源器件具有损耗低、噪声小等优点。若应用于通讯系统可大幅度提高有效通话距离、增加通话容量，改善通话质量；若应用于军事侦察系统，则可显著提高对弱信号目标的侦察能力，并增大侦察距离；因此，高温超导技术具有良好的军民两用前景。 高质量大面积YBCO高温超导双面薄膜是高温超导微波无源电路研制的基础，微波电路的研制不仅要求大面积高温超导双面薄膜的面内性质均匀，且两面的性质一致。 为了满足应用需求，本课题首先研制了一套可满足YBCO高温超导双面薄膜生长的专用设备――“双对靶倒筒式溅射系统”；在此基础上，本课题通过基片连续翻转实现了在基片两面的同时原位沉积，保证了双面薄膜的两面一致性；针对大尺寸薄膜的面内均匀性问题，本课题发明了“单轴驱动的调速双轴旋转技术”，使3英寸范围内薄膜的厚度偏差减小到5％、成分偏差减小到6％以内，在解决了3英寸薄膜均匀性的同时，沉积速率还提高了5倍，满足了批量生产对效率的要求。 通过以上技术发明，结合加热器热场设计和工艺参数的优化，本课题研制出了高质量3英寸YBCO高温超导双面薄膜，临界电流密度分布在2～3 MA/cm2，标准条件下(77K,10GHz)的微波表面电阻分布在0.24～0.37 mΩ之间，达到了国际先进水平。 基于本课题自主开发的技术，我们已实现了3英寸YBCO单/双面高温超导薄膜的小批量生产，不仅满足了国内用户(电子科技大学微波中心、中电55所、中电16所、昆明物理研究所、南京大学等)开展器件研制的迫切需求，还通过代理公司多批次出口到欧美，获得了国内外用户的广泛肯定和好评。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA306251 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 二硼化镁超导线材及磁体制备技术 课题负责人 冯勇 依托单位 西北有色金属研究院 联系人 阎果 联系电话 029-86231079 传真 029-86224487 电子邮件 gyan@c-nin.com 成果简介： 二硼化镁（MgB2）超导材料的临界转变温度为40K，介于传统的低温超导材料和高温氧化物超导材料之间。与氧化物高温超导体相比，它的晶体结构更为简单，超导电流基本不受晶界的影响，加工过程相对容易，制备时可以通过元素掺杂进一步提高其超导性能。而且MgB2线带材的价格比高温超导体和低温超导体都低。更为重要的是MgB2超导材料可以工作在小型制冷机可以达到的温度范围内，比低温超导体拥有更广泛的应用空间。由于MgB2超导体具有很好的理论研究价值和应用前景，已经成为目前国际超导技术领域研究的热点之一。 西北有色金属研究院在MgB2超导线材和磁体制备技术领域开展了大量研究工作，并取得了一系列研究成果。在国际上率先开发出Ti或Zr掺杂高性能MgB2超导块材的制备技术，通过掺杂工艺所制备样品的临界电流Jc高达1.8×106A/cm2(20K，自场)，是当时国际上MgB2块材Jc的最好水平。首次制备出18芯、19芯的NbZr/Cu复合包套MgB2带材，其临界电流密度均为国际先进水平。开发出特殊线带材轧制技术，成功获得了长度为51.2米的铁包套MgB2线材，其临界电流密度(Jc)是目前该类超导线材的较好水平。采用先绕制再烧结的工艺成功制备出内径为30mm的MgB2螺管磁体，在4.2K、自场条件下，该磁体的Ic=150A，中心磁场为1.32T。 MgB2超导体的临界转变温度远高于Nb3Sn，上临界场（20T左右）也略高于Nb3Sn。其超导临界电流密度指标在磁体制备方面已接近实际应用的需求。MgB2超导体可以工作在制冷机的条件下，不需要液氦，具有低温超导体无法企及的优点，同时MgB2超导线材的成本远低于传统低温超导体和Bi系高温超导带材，可以大大降低超导磁体和器件的制造成本和运行费用。如果制备出MgB2超导磁体，就可以不用液氦，而只用小型制冷机就可以在20 K的温度下工作。这将为小型制冷机上直接配备超导磁体用于科学研究，以及医院里使用无液氦运行的核磁成像仪提供了可能，从而使核磁共振成像设备的成本大幅度降低。 正是由于MgB2超导材料具有性价比较高、制备工艺相对简单、使用温区易于达到等优点，由MgB2超导材料制备的高质量磁体具有很好的应用前景，在MRI等领域内将有希望取代目前的低温超导体，降低能源消耗及使用费用，直接造福人民。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA30623 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 铌钛超导线材短流程制备技术 课题负责人 刘向宏 依托单位 西北有色金属研究院 联系人 阎果 联系电话 029-86231079 传真 029-86224487 电子邮件 gyan@c-nin.com 成果简介： NbTi超导材料具有易于加工和良好的超导电磁性能，目前NbTi超导材料制备的线材占整个超导材料市场需求的90%以上。因此进一步简化生产流程、改善质量和降低成本，满足在不同工作条件下对临界电流密度的要求，具有重要的意义。NbTi超导材料应用最广泛的是医用磁共振成像装置（MRI）中的关键部件——超导磁体是由NbTi/Cu超导线绕制而成。目前全世界每年约有2000台超导MRI投放市场，使用的NbTi/Cu超导线约1500吨，NbTi棒约300吨, 产值达30亿元。随着低温制冷技术的发展和人们对身体健康的重视, 超导MRI市场，特别是我国超导MRI市场具有非常大的潜力，为NbTi超导材料提供了广阔的发展空间。 通过改善NbTi材料的均匀性、改变复合体的设计及组装方式和优化复合线的加工及热处理等等，可以在超导体中形成密度高、大小均匀的纳米级有效磁通钉扎中心。通过人工引入钉扎中心可以有效控制钉扎中心的材质、分布状态、体积百分含量、引入方式及加工工艺，为制备高性能NbTi超导线材开辟了新的途径。本项目利用合金化铌钛超导体制备技术和新型非合金化铌钛超导体制备技术，改进铌钛合金熔炼技术，获得了大尺寸、高均匀、低杂质的铌钛合金锭；大气下封焊铜包套技术可以满足大尺寸、多芯丝铜包套的焊封，包套内的高真空度可以保证基体材料铜和铌钛芯丝间在加工过程中的冶金结合；采用预时效、后时效和附加应变等处理工艺，在铌钛合金中形成大量的弥散第二相，增强了铌钛超导材料的磁通钉扎能力；3特斯拉、4.2K下，铌钛超导线材的临界电流密度超过4000A/mm2，满足了MRI磁体对超导线材的要求；非合金工艺缩短了铌钛超导体的制备周期并降低了成本，本项目系统的研究了非合金化铌钛超导体制备过程中复合体的组装、加工工艺、扩散过程及其磁通钉扎机理。 本课题获得的NbTi合金熔炼技术已经用于西部超导材料科技有限公司的大批量NbTi锭棒生产，其产品质量获得了国内外用户的肯定，并形成了批量供货能力，目前产量达到150吨/年；大气下封焊技术以及新型时效热处理和附加应变相结合的热处理技术在西部超导公司线材生产线建成后，将应用于NbTi超导线的生产。生产的NbTi超导线材可以满足国内外MRI市场需求和国际热核聚变反应堆的订货要求，在这些市场需求带动下，超导产业将获得巨大经济效益。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA306421 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 X波段高温超导高性能接收机前端系统研究 课题负责人 羊恺 依托单位 电子科技大学 联系人 羊恺 联系电话 028-83206718；F 传真 028-83202480 电子邮件 kyang@uestc.edu.cn 成果简介： 国内第一台成功应用高温超导线性相位限幅滤波器和液氮温区工作的低噪声放大器集成的X波段实用化、小型化高温超导高性能接收机前端系统工程样机，其采用了一体化高温超导非线性器件和固态器件的混合集成电路以及小型化制冷机和杜瓦封装，长期工作性能稳定。该系列系统在某微波系统中完成了工程试用，比常规系统提高灵敏度约6dB，可拓展作用距离一倍以上，大大改善了系统性能。 该课题创新性地运用了高温超导薄膜非线性微波特性，成功研制了具有独特结构的高性能高温超导线性相位限幅滤波器。该器件将高性能高温超导滤波器和限幅器合二为一，结构紧凑，使微波接收机系统同时拥有带内极高接收灵敏度、线性相位特性、带外陡峭衰减特性以及良好的限幅自保护功能，抗干扰能力、微弱信号检测能力以及抗阻塞、抗烧毁能力大幅提高，综合性能比常规系统提高2倍以上，目前还未看到国际上有类似接收机系统的报道，具有自主知识产权，达到国际先进水平。可推广应用于Ka，Ku，X ，C，S，L，UHF，VHF以及HF等波段多种高性能民用和军用射频、微波、毫米波接收机前端系统中。另外本项目还成功研制了大面积高温超导薄膜单片无损伤微波表面电阻测试装置，是目前国际上唯一采用DR法实现对大面积高温超导薄膜微波表面电阻进行单片无损伤精确测试的装置，测试简单、可靠，适合进行高温超导薄膜的工业测试，目前正在由全国超导标准化技术委员会（SAC/TC265）安排制定国家标准，将极大地推动高温超导微波应用的工业化进程。 主题（专项）课题验收重大成果简介 课题编号 2002AA306331 所属主题/专项 超导材料与技术专项 课题名称 高温超导磁储能系统 课题负责人 唐跃进 依托单位 华中科技大学 联系人 唐跃进 联系电话 027-87544755 传真 027-87540397 电子邮件 tangyj@mail.hust.edu.cn 成果简介： 超导磁储能系统利用超导磁体的高效、高密度储能能力，通过电力电子换流装置的控制，能快速响应电力系统中的功率不平衡，提高电力系统的稳定性、改善供电品质。超导磁储能系统也可作为重要设施的不间断电源，或用为分散电力系统、独立电力系统的能量储存和管理中心。因此，它是和电力安全、电力高效、高品质供电、高可靠性供电以及新能源利用密切相关的超导电力装置，具有良好的应用前景。 本课题以当前电力系统的重大需求为背景，研制了用于提高电力系统稳定性的国内第一套传导冷却高温超导磁储能系统。 课题组组合了国内相关优势单位，在高温超导带材、传导冷却磁体及低温系统设计、传导冷却高温超导磁体制作、变流器的拓扑结构及控制、系统监测控制与保护、绝缘导热结构等关键技术中取得了自主的研究成果。利用国产高温超导带材研制成功的传导冷却高温超导储能磁体具有良好的热稳定性和通流、储能能力，临界储能量达到84kJ。整体系统实验验证了该磁储能系统具有四象限吸收和输出有功功率、无功功率的能力，响应速度小于10ms。虽然由于系统储能量的限制未在电力系统试验运行，但在电力系统动模实验室进行了多种系统实验，表明该系统能快速补偿电力系统中的功率不平衡，抑制系统功率振荡，提高电力系统的稳定性。系统实际技术参数超过合同指标。 该项研究工作表明我国已经具备开发传导冷却高温超导磁储能系统的技术能力，在传导冷却高温超导磁体技术上进入国际先进水平，为实现电力系统的安全、高效、可靠展示了一条新的技术途径。该项技术有望在今后电力工业发展中得到广泛的应用。
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日本太阳能电池方面的研究
热度 3 chenbinmse 2011-1-23 16:43
由于其清洁和可再生的特点，太阳能电池的研究可谓炙手可热。太阳能发电的机理可以简单的参照下图。作为太阳能电池的原材料，目前为止报道的有 monocrystalline silicon, polycrystalline silicon (poly-Si), amorphous silicon, gallium arsenide, cadmium telluride, copper indium selenide/sulfide, organic dyes and polymers等。从当前市场占有的份额来看，多晶硅还是占下了半壁江山；从生产企业的规模来讲，多数大公司还是集中在日本，德国，美国等。 图片来源：（SUMCO Corporation) 日本是能源消耗大国，其资源短缺的情况促使它一直积极开发太阳能。从2000年起，日本的太阳能光伏发电、太阳能电池产量多年位居世界首位，约占世界总体产量的一半。博士期间在NIMS从事过多晶硅方面的研究，对这一行业也深感兴趣。下面是自己对日本在这方面研究的一点了解： （1）产业技术综合研究所(AIST) AIST里的太阳光发电研究中心包括结晶Silicon组，Silicon新材料组，化合物薄膜组，系统评价组，有机新材料组，产业化战略组等。 （2）物质材料研究所（NIMS) 研究包括多晶硅的生长，晶体中缺陷的评价等。 （3）东北大学IMR 在多晶硅的生长方面造诣很深，另外还做一些器件的制作以及相关表征等。后来听说负责的Nakajima退休后，里面的人也开始分家了，现在分成了好几个小组。 （4）筑波大学 主要是探讨能用于太阳能电池的新化合物材料，比如硅化物等。和NIMS还有东北大学都有合作。 （5）日本宇宙研究所JAXA 主要是多晶硅中的有关缺陷表征。 当然除了日本的研究机构，日本各大公司的研究也是特别的厉害。比如，夏普，三洋电机，日本京瓷，三菱重工等在太阳能电池方面的影响，也是有目共睹的。
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[转载]从新材料到空气电池，大型电池研究步入正轨
林凡 2011-1-6 14:55
从新材料到空气电池，大型电池研究步入正轨（一）：正极材料 2011/01/06 00:00 　　汇聚2400余位电池业界人士参与的“第51届电池讨论会”已经闭幕。在本届讨论会上，有关锂离子充电电池大容量化关键的正极材料的发表件数大幅增加。另外作为后锂离子充电电池，全固体电池和锂空气电池的发表也有所增加。着眼于快速发展的大型电池市场，新一代电池的研究日趋活跃。 　　在面向电动汽车等电动车辆和固定蓄电系统的大型电池领域，全球的开发时机正日趋成熟。以性能超越现有锂离子充电电池的新一代锂离子充电电池材料为开端，为了孕育出具有新反应原理的革命性电池，相关研究开发正在全面展开。 　　以此为背景召开的“第51届电池讨论会”上，与锂离子充电电池的正极材料、全固体电池、锂空气电池相关的发表有所增加。因为现行材料开发的目标是在2015～2020年前后，使大型电池用锂离子充电电池的能量密度达到现有的约2倍，即200～300Wh/kg（图1）。 　　而且，为了在之后的2020～2030年前后投入使用，以实现全固体电池和锂空气电池等后锂离子充电电池为目标的基础研究也开始活跃起来。 　　正极材料发表件数之所以增加，是因为目前正极材料与负极材料相比，比容量*小，新材料开发成为了当务之急。负极材料中已经有了投入实用的锡和硅等比容量超过1000mAh/g、为现有2倍以上的候选，而正极材料目前还没有超过200mAh/g的材料投入实用。因此，正极材料的研究较为活跃。 *比容量=电极或活性材料单位重量的电流容量。 　　另一方面，后锂离子充电电池——全固体电池和锂空气电池相关发表件数的增加则是因为近年来，丰田汽车等企业积极进行发表，提升了人们对于该领域的关注，研究人员开始增加。 图1：为解决课题研发材料 为实现锂离子充电电池高性能化，正极、负极、电解质、隔膜等方面的新材料正在开发之中。 图2：探索高电压化与大容量化的正极材料 在本届电池讨论会上，除固溶体类材料和橄榄石类材料之外，有机化合物等新材料也陆续发表。 正极材料 期待固溶体和橄榄石类材料 　　现有锂离子充电电池的正极材料使用的是钴酸锂（LiCoO 2 ）、三元类（LiNiMnCoO 2 ）、锰酸锂（LiMn 2 O 4 ）、磷酸铁锂（LiFePO 4 ）等。但这些正极材料的理论容量都在200mAh/g以下。因此必须寻找超过200mAh/g的新材料，或是使用能够将目前只有4V左右的对锂电位提高到5V左右的5V类正极材料，增加能量密度（图2）（注1）。 （注1）各电极的能量密度为比容量与电压之乘积 　　其中，能够实现超过250mAh/g的比容量，而且属于5V类正极材料的固溶体类（Li 2 MnO 3 -LiMO 2 ）材料被寄予了厚望。在本届电池讨论会上，日产汽车、田中化学研究所、户田工业和三洋电机等企业就该材料进行了发表。 　　该材料虽然具有层状结构，但容量大于层状类材料的理论值。因此，探究大容量实现原理的行动日趋活跃。该材料最初是分为锂层与锰等过渡金属层的层状结构，但初期充电后，过渡金属会移动到锂层内，形成骨架结构。研究显示，大容量的实现除了锰等金属的氧化还原反应外，还归功于氧的电荷补偿作用。 　　但是，当把充电电压提高到容量超过理论值的4.8V左右后，重复充放电循环时容量下降程度会加大。估计是因为在氧的电荷补偿作用下，正极材料产生了结构变化。如果能够解明该现象，提高循环特性，很有希望为新一代正极材料打开道路。 改善LiMnPO 4 的特性 　　虽然比容量并不算大，但橄榄石类正极材料能够实现高电压化，而且在安全性和成本方面备受关注。该材料中磷（P）与氧结合牢固，即便在高温下也难以放出氧。因此不易引起热失控*，安全性较高。目前，LiFePO 4 已经得到了实用化，其存在的课题是对锂电压仅为3.4V左右。 *热失控=电池单元内因内部短路等原因产生异常发热，导致着火、冒烟、破裂。 　　对锂电位比LiFe-PO 4 高0.7V，达到4.1V的磷酸锰-锂（LiMn-PO 4 ）的开发正在推进之中。在本届电池讨论会上，丰田汽车和住友大阪水泥就使用水热合成法*的LiMnPO 4 合成进行了发表。 *水热合成法=在高压水蒸气环境下合成化合物、培养晶体的方法。 图3：倍率性能优秀的Li 3 V 2 （PO 4 ） 3 GS汤浅开发出了使用Li 3 V 2 （PO 4 ） 3 的锂离子充电电池（a）。与LiFePO 4 相比，其电压能够有所提高（b）。图片为本站根据GS汤浅的资料制作。 丰田汽车通过提高锂离子传导性和导电性，改善了输出特性公认低于LiFePO 4 的LiMnPO 4 的特性（注2）。方法是利用水热合成法进行制作，通过将一次粒子的粒径缩小至20nm提高锂离子传导性，通过使用球磨机*在粒子表面涂布碳层提高导电性。借助以上改进，不仅1C放电实现了150mAh/g左右的比容量，在5C这一高放电倍率下也得到了120mAh/g的比容量。 *球磨机=一种在加入材料后，能够在旋转的机身中，利用坚硬钢球向材料施加机械能的粉碎机。其作用是利用机械能促进化学反应，即实施机械化学处理。 （注2）以“通过控制粒子结构提高LiMnPO 4 的电化学特性”［演讲序号：2C24］为题进行了发表。 　　住友大阪水泥发表了增加导电性的方法，即将碳与碳化催化剂一同加热，使其复合化的催化剂法（注3）。使用碳与LiMnPO 4 单独混合加热的方法时，粒子表面的碳膜不均匀，而使用催化剂法能够在粒子表面形成2nm左右的均匀碳膜。在试用纽扣电池的0.1C的充放电试验中，得到的放电容量为140mAh/g。该公司表示，通过使用催化剂法，以较少的碳量也能够提高导电性。 （注3）以“利用水热合成法的高电压橄榄石正极材料的开发”［演讲序号：2C21］为题进行了发表。 磷酸钒亮相 　　另一方面，在橄榄石类材料中，GS汤浅建议使用磷酸钒锂（Li 3 V 2 （PO 4 ） 3 ）（图3）（注4）。该材料不仅在安全性方面有望与LiFePO4相当，理论容量也高达197mAh/g，比LiFePO4和LiMnPO4还高出25mAh/g以上。而且，对锂电位可以达到3.8V左右，比LiFePO4还高0.4V左右。 （注4）以“利用液相法的磷酸钒合成与电化学特性”［演讲序号：2A19］为题进行了发表。 　　GS汤浅在使用液相法合成材料后，在粒子表面覆盖了一层碳。结果，0.1C放电时的比容量为130mAh/g。放电特性方面，2C放电时可保证98％的容量维持率，适合混合动力车等高输出功率用途。 　　GS汤浅使用试制的5Ah级方型单元，试验了充电状态（SOC）为50％时的输出特性。使用Li 3 V 2 （PO 4 ） 3 的单元与使用LiFePO 4 的单元相比，无论放电时间长短都表现出了较高特性。放电后10秒的输出密度方面，使用Li 3 V 2 （PO 4 ） 3 的单元要高出25％。 以实现双电子反应为目标的有机化合物 　　在探讨各种正极材料的同时，本届电池讨论会上关于“有机充电电池”领域的发表也接连不断（图4）。该电池的正极材料使用有机化合物。反应机理与普通的锂离子充电电池相同。有机充电电池的特点是不仅理论容量最大可接近1000mAh/g，而且不使用重金属，重量较轻，资源限制也比较小。 　　不过，虽然单位重量的能量密度高，单位体积的能量密度却偏低。而且，对锂电位大多仅为2～3.5V。因此，实现与目前的锂离子充电电池相同的能量密度还需要找到具备400～600mAh/g比容量的有机化合物。 图4：能够提高正极材料比容量的有机化合物 鉴于与现有材料相比，有机化合物有望提高正极的比容量，很多候选材料都在研究之中。图片为本站根据村田制作所的资料制作。 有机充电电池的代表是NEC于2001年开发的有机自由基电池*。该电池氧化还原的反应速度快，能高速进行充放电。但该电池为单电子反应，难以增加容量，单位单元的能量密度为20～30Wh/kg左右。 *有机自由基电池=利用稳定自由基的氧化还原反应的充电电池。利用的是在电子轨道最外层拥有不成对电子，被称为“自由基”的物质的氧化还原反应。 　　为了解决这一课题，能够实现双电子以上反应的有机化合物正在开发之中。其间还发现了四电子参与反应的物质的存在，对大容量化的期待与日俱增。实际上，从专利申请情况可知，丰田汽车和松下等大企业都在参与研究。 　　村田制作所认为有机化合物是“有前途的领域”。该公司在上届电池讨论会上也发表了相关技术，此次则就4项研究情况进行了报告。比方说，作为与本田技术研究所等合作研究的成果，该公司展示了把红氨酸作为正极材料的结果（注5）。即使重复充放电20次，比容量仍维持在了在460mAh/g以上。 （注5）村田制作所与神户市立工业高等专门学校、稻畑FINE TECH、本田技术研究所的“红氨酸及红氨酸诱导体的电化学性质和使用这些物质的有机充电电池”［演讲序号：3G24］发表。 　　虽然目前还在材料探索阶段，但村田制作所意图“在2020年前后，面向汽车全面应用”。因此，该公司希望在2015年左右，面向消费产品提供此类产品。 夏普发表研究成果 　　在正极材料相关发表中受到关注的是夏普。该公司是十余年来首次在学会上就充电电池进行发表。该公司与京都大学的研究小组就大型电池的代表性正极材料——LiMn 2 O 4 的高温劣化的抑制方法进行了发表（注6）。 （注6）以“提高LiMn 2 O 4 类锂离子充电电池正极材料的循环特性”［演讲序号：1C19］为题进行了发表。 　　LiMn 2 O 4 的对锂电位高达4.0V，虽然材料价格低廉，但存在高温下容量劣化的课题。当重复充放电循环时，结构会趋于不稳，导致放电容量降低。该研究小组通过使LiMn 2 O 4 的晶相内部生成名为“纳米包裹体”的10×150nm左右微细晶相，遏制了锂脱离/插入LiMn 2 O 4 时产生的体积收缩/膨胀。 　　当一定量的纳米包裹体存在时，即使经过100次循环，放电容量亚也可维持在约98％。与之相比，当纳米包裹体不存在时只能维持约70％。（未完待续，记者：狩集 浩志，久米 秀尚） 图5：大容量化与寿命兼顾成为课题 负极材料虽然有能够实现大容量化的候选，但材料的膨胀/收缩较大，存在寿命问题。本届电池讨论会上有关于硅合金负极以及Si 6 H 6 、Li 2 Ti 4 O 15 和MoO 2 等材料的发表。 ■日文原文：新材料から空気電池まで，大型電池の研究が本格化 负极材料 硅类新材料，热门的LTO 　　在负极材料领域，面向大型电池的研究开发方向分成了两个。一个是大容量化，一个是提高安全性和寿命。现在，主流材料石墨的比容量为370mAh/g左右，为了实现大容量化，对超过1000mAh/g的硅类材料的研究十分兴盛。 　　由于石墨的对锂电位仅为0.1V左右，锂在负极的析出会造成安全性问题，石墨界面上容易形成与电解液的化合物，给确保循环特性造成了困难。因此，对锂电位高达1.5V，安全性和循环特性优良的钛酸锂（Li4Ti5O12，LTO）受到了关注（图5）（注7）。 （注7）东芝已经开始销售使用LTO的锂离子充电电池，商品名为“SCiB”。 　　在本届电池讨论会上，日产汽车、NEC、道康宁、丰田中央研究所等相继就硅类材料进行了发表。硅类材料以SiO等氧化物类为首，与碳复合化的复合电极体的研究十分活跃，丰田中央研究所就新硅类材料——层状聚硅烷（S6H6）进行了发表（注8）。 （注8）以“层状聚硅烷（Si6H6）作为锂充电电池负极的特性”［演讲序号：1D04］为题进行了发表。 　　丰田中央研究所表示，层状聚硅烷的厚度为nm等级，与面内尺寸为μm等级且各向异性较强的片状（Si6H62）n层叠形成的石墨具有相同的结构。 　　使用该材料测试电极的结果显示，第一次的充电容量为1170mAh/g，容量高达硅粒子试制品的近2倍。重复10次充放电后的体积膨胀率为150％，小于硅粒子的156％。丰田中央研究所认为维持层状结构有助于减轻膨胀，表示该材料会成为硅类材料的热门候选之一。 　　围绕能够提高安全性和寿命的LTO，村田制作所和丰田汽车等陆续进行了发表。因为LTO的比容量仅为175mAh/g，所以在未来，通过与硅类材料等混合，有望实现容量与安全性的兼顾。 　　LTO单独使用虽然没有问题，但与含乙炔黑等助导电剂的材料形成复合电极后，会出现充电时倍率性能下降的课题。作为解决此类课题的方法，村田制作所介绍了向LTO添加其他元素改善特性的方法（注9）。 （注9）以“通过添加其他元素改善钛酸锂的充放电倍率性能”［演讲序号：2D16］为题进行了发表。 　　村田制作所发现，在合成LTO时添加锆（Zr）和锶（Sr）能够改善充电时的倍率性能。Zr和Sr提高充电特性的原理各不相同，Zr是通过缩小LTO粒径，加大反应面积。锶则是通过生成锂能够脱离和插入的Li2SrTi6O14提高特性。 　　另一方面，丰田汽车报告称，把LTO晶体结构中的氧置换成氮能够提高导电性（注10）。具体方式是在N2/NH3环境下同时导入氧缺陷并进行氮置换，电导率从不足10-7S/cm增加了5个数量级，为2×10-2S/cm。（未完待续，记者：狩集 浩志，久米 秀尚） （注10）以“探讨通过导入缺陷及杂质提高Li4Ti5O12的电子传导性”［演讲序号：2D11］为题进行了发表。 ■日文原文：新材料から空気電池まで，大型電池の研究が本格化 隔膜 利用高耐热性无纺布 　　隔膜方面，为了应用于大型电池，安全性研究正在开展之中。旧有隔膜的基材使用的是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等微多孔性膜，这些材料的耐热性差。因此在最近，在旧有隔膜表面设置陶瓷层，提高耐热性的措施占据了主流。 图6：耐热性与倍率性能优良的无纺布隔膜 在180℃的保持试验中，无纺布隔膜没有大的变化（a）。使用层叠型单元的试验结果显示，无纺布隔膜在倍率性能和循环特性方面都更为优异（b，c）。图片由本站根据三菱制纸的资料制作。 　　在本届电池讨论会上，三菱制纸和东京理科大学对不使用低耐热性基材，直接使用高耐热性纤维素和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的无纺布隔膜进行了发表（图6）（注11）。 （注11）以“ 使用非织布隔膜的锂离子电池特性”［演讲序号：1B25］为题进行了发表。 　　通过在180℃下放置3小时的试验，比较了无纺布隔膜和具备氧化铝（Al 2 O 3 ）耐热陶瓷层的PP制隔膜。其结果显示，无纺布隔膜在3小时后仍未出现收缩，而具备耐热陶瓷层的PP制隔膜5分钟即发生了收缩。 意欲应用于层叠型单元 接着，二者还制作正极使用LiMn 2 O 4 ，容量约为30mAh的层叠型单元，对其倍率性能和充放电循环特性进行了比较。无纺布隔膜不仅耐热性好，因孔隙率大，电解液渗透性也十分优良。因此，在倍率性能方面，与PP制隔膜相比，放电倍率越高，无纺布隔膜的容量维持率越高。 　　在充放电循环特性方面，从循环100次之后的容量维持率来看，无纺布隔膜在25℃下高达85％以上，在50℃下高达70％左右。与之相对，PP制隔膜在25℃下为77％，在50℃下仅为66.5％。 　　除此之外，把重复进行充放电的单元进行拆解观察隔膜的结果显示，无纺布隔膜基本未出现变化，而PP制隔膜的表面发生变色，因氧化发生了劣化（注12）。 （注12）以0.2/0.5/1/3/5/10/20C的倍率分别进行了5个循环的充放电试验。 图7：通过覆盖固体电解质提高全固体电池的性能 大阪府立大学就正极活性材料上覆盖固体电解质的全固体电池的单元特性进行了发表（a）。经截面观察确认，正极材料的活性材料表面覆盖有高密度的固体电解质（b）。试制单元表现出了良好的充放电循环特性（c）。图片由本站根据大阪府立大学辰巳砂研究室的资料制作。 　　无纺布隔膜没有在达到某一温度后停止传导锂离子的关断功能*，延展性等机械特性也与旧有隔膜大不相同。因此，三菱制纸希望面向制造方法不同于以往的大型层叠型单元，扩大无纺布隔膜的销售。 （未完待续，记者：狩集 浩志，久米 秀尚） *关断功能=在内部短路时，作为微多孔性膜的隔膜溶解，堵塞短路部分的孔洞，阻止离子传导的功能。 ■日文原文：新材料から空気電池まで，大型電池の研究が本格化 全固体电池 性能提升显著的硫化物类 　　作为超越锂离子充电电池的后锂离子充电电池，全固体电池的研究正日趋活跃。在该电池领域，离子传导率极高，与旧有电解液同为0-3S/cm的硫化物类固体电解质备受关注。 　　使用有机电解液的旧有锂离子充电电池在遇到过充电和内部短路等异常时，电解液会升温并挥发，存在着火或爆炸的危险。如果能够把有机电解液改换为固体电解质，就可以大幅提高安全性。 　　在本届电池讨论会上，大阪府立大学、丰田汽车、三星横浜研究所等发布了对使用固体电解质的全固体电池的研究成果。对于全固体电池，由于电极活性材料与固体电解质的界面电阻较大，因此在电极材料与固体电解质之间形成良好的界面非常重要。 　　为此，大阪府立大学的辰巳砂研究室与丰田汽车制作了在正极活性材料表面覆盖固体电解质作为正极层的全固体电池单元（图7）（注13）。据介绍，这种单元能够减少正极层中固体电解质的混合量，提高单元的能量密度。而在过去，正极活性材料与固体电解质混合的正极层是主流。 （注13）以“使用Li 2 S-P 2 S 5 类固体电解质薄膜的堆积型全固体电池的电极/电解质界面的形成”［演讲序号：1G09］为题进行了发表。 　　正极材料方面，为了优化与固体电解质的接触界面，事先在LiCoO 2 粒子表面包裹LiNbCo 3 ，然后使用PLD（pulsed laser deposition）法形成了Li 2 S-P 2 S 5 类固体电解质。通过延长成膜时间，可以增加固体电解质的被覆量。 　　使用负极为铟（In）的试制单元进行试验时，成膜时间为120分钟的单元放电容量为65mAh/g，而240分钟的单元为80mAh/g，循环特性也十分良好。而且，在200℃下对成膜后的LiCoO2粒子进行1小时热处理后，导电性升高，放电容量也有所增加。 循环500次后容量维持80％ 　　另一方面，关于使用Li 2 S-P 2 S 5 类固体电解质的全固体电池，三星横浜研究所和韩国三星尖端技术研究所（Samsung Advanced Institute of Technology）宣布已经实现了接近实用水平的输出特性和相当于现有锂离子充电电池的充放电循环寿命特性。二者曾经在2010年3月召开的“电化学会”上，就正极材料使用NCA类材料，负极材料使用石墨，固体电解质使用10－4S/cm左右Li2S-P2S5的全固体电池的特性进行过发表（注14）。 （注14）在“电化学会第77次大会”上以“全固体锂充电电池的实用化研究（Ⅰ）”［演讲序号：3B23］为题进行了发表。 　　在此次发表中，二者宣布，通过对正极材料粒子表面实施铝处理，可以防止Ni和Co从正极材料向固体电解质转移（注15）。借助这一改进，试制的全固体电池在循环充放电500次依然维持了80％的容量。而且，试制电池在-20℃下的容量约为60mAh/g，维持了25℃时50％的水平，低温特性也十分优良。 （注15）以“探讨全固体锂充电电池实用化（Ⅱ）”［演讲序号：1G11］为题进行了发表。 锂空气电池 充放电反应愈发符合理论 　　锂空气电池因其正极利用的是大气中的氧，能量密度在理论上可以提高至现有锂离子充电电池15倍以上，成为了备受关注的终极电池。但该电池正极的结构与燃料电池相同，需要使用催化剂促使氧进行反应。而且，作为充电电池使用时，还需要还原在空气极发生反应的Li2O2等物质。 　　在2009年的电池讨论会上，丰田汽车曾经表示，对于电解液溶剂使用聚碳酸酯（PC）的锂空气电池，在正极侧析出的是来源于电解液的碳酸盐类化合物，而非Li 2 O 2 ，并未发生与理论相符的充放电反应（注16）。 （注16）在“第50届电池讨论会”上以“锂空气充电电池的反应分析”（演讲序号：1D18）为题进行了发表。 图8：离子液体使优良充放电反应成为可能 丰田汽车报告称，在使用离子液体PP13TFSA作为锂空气电池电解液的溶剂后，电解液不分解，得到了正常的充放电反应（a）。经确认，在放电时，正极存在被视为Li2O2的析出物（b）。图片由本站根据丰田汽车的资料制作。 图9：粗大析出物导致库仑效率下降 丰田汽车查明，当锂空气电池的放电深度达到10％以上时，库仑效率将会下降（a）。经确认，从放电初期开始正极即有粗大析出物产生，充电后析出物不分解（b）。图片由本站根据丰田汽车的资料制作。 　　在本届电池讨论会上，丰田汽车报告称，当使用离子液体N-甲基-N-丙基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺（PP13TFSA）作为电解液的溶剂时，产生了与理论相符的充放电反应，在正极侧确认到了被视为Li 2 O 2 的析出物（图8）（注17）。 （注17）以“锂空气充电电池的反应控制”［演讲序号：3B06］为题进行了发表。 　　在试验中，该公司制作了正极由科琴导电碳黑、电解二氧化锰和氟树脂粉末（PTFE）构成，负极为锂金属的锂空气电池。初次充放电的电压差方面，PC较大，为1.2V，PP13TFSA的电压差缩小到了0.75V。PP13TFSA因为粘度高，所以使用该材料的试验是在60℃下进行的。初次放电后扩大观察正极部分时，除确认到了被视为Li2O2的50～100nm左右的析出物之外，在充电时仅检测到了氧气，由此可以推测，该电池产生了与理论相符的充放电反应。 从放电初期开始便产生粗大析出物 　　丰田汽车还就锂空气电池放电深度（DOD）差异对放电析出物形态的影响进行了报告（图9）（注18）。当放电深度为20％时，库仑效率从初期状态开始下降。该公司认为其原因是从放电初期开始便产生了μm等级的粗大析出物，充电也无法令粗大析出物分解。 （注18）以“对锂空气充电电池正极放电生成物的观察”［演讲序号：3B08］为题进行了发表。 　　具体试验方式是准备多个放电深度为10～100％不等的单元，观察其正极，然后对各单元进行充电，再次观察其正极。经确认，放电时在正极表面均匀产生的nm等级析出物会在充电时分解，而放电时产生的粗大析出物在充电后未分解。由此可知，在今后，通过抑制放电时粗大析出物的生成，锂空气电池的性能有望得到提升。（记者：狩集 浩志，久米 秀尚） ■日文原文：新材料から空気電池まで，大型電池の研究が本格化
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[转载]低碳经济下对新材料产业的战略性思考
yngcan 2010-3-24 00:18
低碳经济下对新材料产业的战略性思考(王德禄) 王德禄高级咨询师，长城企业战略研究所所长，现任北京中关村科技园区企业家咨询委员会副主任、北京市人民政府专家顾问团科技发展顾问组组长、中国企业联合会管理咨询委员会副主任等职。 备受世界瞩目的２００９年哥本哈根会议虽然未能达成任何具有法律约束力的协议，却已然在全球掀起一股热烈的哥本哈根环保风，低碳经济已成为当下社会各界最为关注的热门词汇。国务院总理温家宝在２００９年９月召开了３次新兴战略性产业发展座谈会，明确提出新材料、新能源、节能环保、电动汽车、新医药、生物育种和信息产业７个我国未来重点发展的战略性行业。如何把握时代需求脉搏，推进我国新材料技术和产业的升级发展，成为当前必须破解的重要议题。 1低碳经济对新材料产业发展的要求 低碳经济是世界经济可持续发展的必由之路，也是现阶段经济发展的内在要求。展望世界经济的未来，低碳经济将从两方面带动实体经济的发展，一是加速太阳能、风能等新能源产业的发展，二是对传统产业的低碳化升级改造。无论是哪一方面，都离不开相关新材料产业的支撑。 低碳经济对新材料产业发展提出的总体要求是：为推动经济向低消耗、低碳排放转型提供物质基础。具体包括如下３个方面的需求。 （１）产业结构调整升级需求 　低碳经济的背景下，根据传统产业的低碳化升级改造和新兴战略性产业发展的需要，我国新材料产业需要加速调整产业结构，压缩初级材料加工业产能，推动产业链向精深升级发展，优化产业结构和区域布局。 （２）技术创新和产业化需求 　制造业的升级对新材料的需求层出不穷，因此，必须通过不断的技术创新来推动产业发展、满足市场需求的变化。只有这样，才能占有产业的技术主导权，增加产业的柔性和生命力。 （３）商业模式创新需求 　低碳经济要求材料企业的商业模式从单纯的产品功能设计理念向系统优化设计转变，从设计、生产、市场推广、销售模式向需求、设计、生产、销售转变。 2低碳经济形势下新材料产业的发展趋势 受资源短缺、气候变暖和金融危机等多重因素的影响，国际新材料产业呈现许多新的特点，诸如研发周期缩短、产业化进程加快，轻质材料、环保材料、高性能材料需求旺盛等。 2.1 战略地位显著提升，政策环境日益完善 在低碳经济形势下，为保持其经济和科技的领先地位，美国、欧洲、日本等发达国家和地区都十分重视新材料技术的发展，把新材料作为科技发展战略的重要组成部分，在制定国家科技与产业发展计划时，将新材料技术列为优先发展的关键技术之一，予以重点支持。 美国新材料科技战略目标是保持本领域在全球的领导地位，支撑信息技术、生命科学、环境科学和纳米技术等发展，满足能源等重要部门和领域对新材料的需求。为此制定的与低碳经济相关的新材料发展计划主要包括：光电子计划、光伏计划、下一代照明光源计划、先进汽车材料计划、建筑材料计划等。２００３年布什政府提出的国家氢燃料研发计划（ＨＦＩ）主要集中在生产、储存和氢的配送技术开发，及驱动汽车的几乎无空气污染物和温室气体排放的燃料电池技术开发上。２００５年ＨＦＩ的经费是２?２８亿美元，比２００４财年增加４３％。美国在２１世纪纳米技术研究开发法案中批准在２００５年以后的４年中，投入约３７亿美元用于纳米材料与技术的研究开发。另外，美国ＡＦＴ计划和ＩＨＰＴＥＴ计划将通过增加先进高温结构材料在宇航发动机中的使用，把发动机的推重比提高到２０。 德国自１９９４年就启动了跨世纪国家级新材料研究计划，实施周期为１９９４～２００３年。该计划目标是通过产品创新和技术创新，在新材料制造装备、加工和应用３个方面确保德国在国际上的领先地位；进入２１世纪后，德国在９大重点发展领域均将新材料列为首位，通过开发新材料以解决资源短缺和环境污染的问题，德国还将纳米技术列为科研创新的战略领域。 欧盟各成员国都有自己的新材料发展规划。欧盟在２００７年３月通过的一项能源战略计划中承诺，到２０２０年将其温室气体排放量在１９９０年的基础上至少减少５３中国材料进展第２８卷２０％，到２０２０年将可再生清洁能源占总能源的比例提高到２０％。这将给新能源材料的应用提供巨大的市场。欧盟委员会２００９年３月宣布，欧盟将在２０１３年之前投资１０５０亿欧元支持欧盟地区的绿色经济，促进就业和经济增长，保持欧盟在绿色技术领域的世界领先地位。这笔巨额款项将全部用于环保项目以及与其相关的就业项目，其中５４０亿欧元将用于帮助欧盟成员国落实和执行欧盟的环保法规，２８０亿欧元将用于改善水质和提高对废弃物的处理和管理水平。无疑这为低碳新材料的发展带来了巨大商机。 日本新材料科技战略目标是保持产品的国际竞争力，注重实用性，在尖端领域赶超欧美。日本对新材料的研发与传统材料的改进采取了并进的策略，注重于已有材料的性能提高及回收再生，并在这些方面领先于世界。在２１世纪新材料发展规划中将研究开发与资源、环境协调的材料以及减轻环境污染且有利于再生利用的材料等作为主要考核指标。 2.2 节能减排形势紧迫，结构调整迫在眉睫 新材料产业作为基本物质的生产行业，本身就需要消耗大量能源。消耗的能源品种涉及到：煤炭、燃料油、电力、热力等一、二次能源，同时排放大量二氧化碳。面对资源和环境的双重压力，世界各国开始关注新材料生产本身的节能降耗，通过不断地调整产品结构，加大绿色环保材料的开发与应用，并把生态环境意识贯穿于产品和生产工艺设计中，提高新材料产业资源和能源的利用率，降低制造过程中的环境污染。 2.3 绿色标准日益提高，纵向联合成为主流 随着低碳经济的发展，世界各国对产品节能环保指标要求越来越高，故而对所用材料要求越来越严格。美、欧等国纷纷提出产品绿色指令，如ＷＥＥＥ指令、ＲＯＨＳ指令等。随着环保标准的日益提高，电子信息、汽车以及建筑等领域对材料的轻质化、绿色环保的要求越来越迫切，新材料企业与下游用户联合开发新技术的需求不断加大，纵向联合开发模式日益成为主流。例如，以德国联邦科技教育部资助的ＭＡＴＡＬＥ计划，主要参加单位有Ｒｅｉｌｏｙ?Ｍｅｔａｌｌ公司、ＧＫＳＳ研究中心、大众汽车集团、ＷａｌｔｅｒＨｅｎｇｓｔ公司、Ｄｕｉｓｂｕｒｇ大学金属学研究所、ＲｏｂｅｒｔＢｏｓｃｈ公司等产业链上下游各个环节的单位，项目的目标是开发新的低能耗铸造方法以及用于汽车动力系统部件的新的抗蠕变镁合金。 2.4 技术转化速度提高，产品热点日益突出 随着低碳经济带来的新兴产业的快速发展，对新材料种类和数量的需求日益增加，新材料技术研发成果转化速度不断提高，而且适应市场需求的变化。半导体照明、新兴显示技术和材料、电池新材料、稀土功能材料、高性能纤维及其复合材料、高性能轻合金及粉末冶金新材料等逐渐成为市场热点。半导体照明方面，白光ＬＥＤ和大型ＭＯＶＤ装备成为今后半导体照明企业发展的热点；新兴显示材料和技术中，激光显示技术、有机发光材料、三维显示和ＦＥＤ材料和技术将是厂商关注的重点领域；电池新材料方面，锂电池隔离膜、燃料电池材料、晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、高性能储能电池等材料国产化、规模化的进程加快；稀土功能材料方面，稀土发光材料、稀土催化材料将是今后产品发展的重点；高性能纤维及其复合材料方面，ＰＡＮ碳纤维、芳纶、聚乙烯等高性能纤维将是今后产品发展的重心所在；另外，轻合金也将有大规模发展和应用，如快速凝固、粉末冶金铝合金和喷射沉积铝合金，耐热镁合金、耐蚀镁合金、阻燃镁合金、高强高韧镁合金和变形镁合金等。 2.5 产业频现投资热点，资本运作逐渐盛行 随着哥本哈根会议的召开，低碳、环保成为世界各国政府主导的政策方向，支撑低碳经济发展的新能源、新材料成为资本市场角逐的热点，新材料板块异常活跃。热点领域包括：新能源电池材料、磁性材料、超硬难熔材料、化工新材料及显示材料等。分析表明，能够在新能源、低碳经济、节能减排方面发挥重要作用的新材料企业，将会是市场持续关注的热点，投资价值由高到低，依次是电池材料、磁性材料和化工新材料，如多晶硅、单晶硅、高性能存储材料、吸碳材料等。以２００９年１０月为例，除化工新材料与其他新材料行业走势与大盘同步外，其余３个行业涨幅均远超大盘。 2.6 跨国公司影响加强，产业整合趋势明显 一方面，跨国公司瞄准低碳经济发展机遇，凭借强大的研发实力和资本优势，通过战略联盟、加大研发投入、制定产业技术及市场标准、控制知识产权等手段，在新材料产业中不断寻求竞争优势和垄断地位。由于看好中国新材料市场的发展潜力，国际材料巨头也纷纷调整其在中国的战略布局，杜邦、拜耳、巴斯夫等跨国企业纷纷增加投资，寻求与中国本土企业的战略合作。另一方面，近年来成长起来的一批新材料上市公司也开始运用资本杠杆，通过收购、重组业内其他企业，实现扩大自身经营规模、巩固产品市场份额的目标。随着中国资本市场的日益成熟，新材料企业将越来越多地通过资本市场进行产业整合，实现规模和效益的增长。 3政府推进新材料产业绿色发展的着力点 我国发展新材料产业具有两大优势：一是资源优势，二是市场优势。我国许多地区的新材料产业发展较快，并已形成一定的产业规模和集聚优势。但目前新材料产品仅仅停留在基础产品方面，缺乏处于领先地位的产业以及高附加值的技术与产品；在技术力量与技能人才方面，缺乏强有力的储备与配套等。低碳经济恰恰为我国新材料产业的转型发展提供了大好机会，需要政府通过财政、税收等手段加大支持力度。 （１）明确目标和方向，引领新材料产业跨越式发展 　我国在未来新材料发展计划中，要引进一批项目，改进扩建一批项目，实现新材料产业在工业总产值以及在整个工业结构中的比例跨越式上升，为下一步的快速发展奠定基础。初步形成新材料产业集群，尤其是在新能源等重点新材料产业领域形成规模优势，并带动其他新材料领域的协调发展。 （２）创新机制和体制，加强组织领导和推进工作 　我国各级政府应成立新材料行业领导小组，负责新材料领域发展规划的制定和落实。同时，设立低碳型新材料服务平台，负责协调新材料领域各环节、各部门的工作与重大资源配置，为制造业和新材料产业的提供对接空间。由新材料专家委员会和管理小组遴选确定若干单位，建设一批具体的工程中心，负责具体科技项目的实施。加快低碳型新材料产业聚集基地建设，推进技术成果的产业化和集聚发展。 （３）完善政策和标准，构建持续发展的动力机制 　作为高新技术产业的主要组成部分，新材料产业的发展依赖于持续的技术创新和大量的资金投入等多方面条件。政府要通过制订必要的法律、法规和资金支持，引导、支持、鼓励新材料研究和生产企业按照市场认同的原则，从产业整合的思路出发，加快制定与国际接轨的材料标准体系，形成高起点的产业化技术基础；重视对战略投资者的作用，鼓励研发、人才和资本等方面国际合作，整合各类产业资源，扬长避短，密切配合，协同发展，增强产业化发展水平，增强新材料企业的创新和竞争意识，构建新材料产业的持续发展机制。 4新材料企业低碳发展的商机无限 中国新材料企业在新的经济环境下如何取得突破，并实现跨越式发展，商业模式创新是关键。新材料企业商业模式创新的基本路径：第一是独立技术经营，第二是提供集成解决方案，第三是向材料的深加工发展。 （１）立足技术优势，向专精发展 　出现技术经营公司是新材料产业走向成熟的一个重要标志。中关村目前仅有一家材料独立研发机构。作为技术经营公司，企业要会技术授权、技术经营。有评价说：中国的企业还不会确权，一不会经营授权，二不会通过法律维权。而不会确权导致的结果就是知识产权流失。 （２）立足资本优势，向服务发展 　低碳经济的一个显著特点，就是对节能技术服务的需求。新材料企业应该抓住市场需求，利用资本优势或资本整合优势，创新发展路径，成为服务型公司，即方案提供商。比如成立合同能源管理公司，通过所掌握核心材料技术，在此基础上把其他公司的材料、设备、系统地整合在一起提供给大客户，促进客户能耗的下降；通过提供集成服务的方式，与客户签订长期合作协议，共享利润空间。 （３）立足资源优势，向纵深发展 　新材料产业未来的发展，朝硬的方向发展就是发展深加工。只要材料企业再往深处发展，与制造业的亲和力就会得到加强，材料的价值就会得到大幅度提升。如经济危机前，在我国的晶体硅太阳能产业发展中，获得原料长期供应协议的赛维企业受益匪浅，取得了长足发展，并因此而构筑了足够的产能优势，可以在危机后与境外优势企业构筑更紧密的上下游联盟体。在中国晶体硅产能逐渐释放后，随着供应和市场的稳定，调整后的中国太阳能产业将逐渐摆脱资源控制，向非晶硅、薄膜太阳能电池基板方向发展，争取更大的市场主动权和盈利空间。 低碳经济是全球经济的一次重大变革，它将为众多产业带来机遇和挑战。新材料产业既是实体经济的支撑性产业之一，同时又代表着高新技术的尖端领域，再加上与低碳经济的高度协调一致，已经成为当今世界重点关注的领域之一。在这样的大好形势之下，我国的新材料产业唯有抓住良机，开拓进取，才能占领新兴战略性产业的高地。 本文已发表于《中国材料进展》第12期
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学温总理讲话，增信心与责任感
jianxu 2009-11-25 23:07
昨晚计划去北京。在飞机上看到当日《人民日报》，喜读温家宝总理 11 月 3 日 在首都科技界大会上的讲话： 让科技引领中国可持续发展 。 温总理的讲话十分务实，没有什么我代表，表示亲切的慰问之类的客套话。许多讲话内容涉及自己的亲身经历，诸如接受《 Science 》主编采访、与 钱学森 先生的谈话等，而非照本宣科，老生常谈。全篇讲话充满情感地表达了他对中国科技发展所寄予的厚望。 为中国的科技水平定位： 今天的中国，已经成为世界有影响的科技和经济大国。历史告诉我们，科学技术决定民族兴衰和国家命运。 阐述科技和教育的重要性： 长远的事情是什么？我认为最重要的是科技和教育。要使中国真正走在世界的前列，必须有强大的科学技术力量，有一支富于创新的人才队伍，这是中国发展的后劲之所在、力量之所在。 中国的科技发展战略方针： 自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来 。 关于基础研究，总理点评的思路非常清晰、到位： 基础研究相当重要，因为原始创新源于基础研究。而基础研究没有十到几十年的积累不可能出重大成果，这绝不是急功近利的事情，是要花费心血长期积累的事情。重大战略高技术是引不进、买不来的。原始创新是一个国家竞争力的源泉。中国要抢占未来经济科技发展的制高点，就不能总是跟踪、模仿别人，也不能坐等技术转移，必须依靠自己的力量拿出原创成果。 面对浮躁的学风，总理谈到： 科学技术是老老实实的学问，来不得半点虚假，需要充满艰辛、敢担风险的探索，需要面壁十年、甘坐冷板凳的精神。要脚踏实地、潜心钻研，切忌浮躁。我希望中国能够诞生更多世界级的科学家和科技领军人才，我们也一定能够出现这样的人才。 总理还说到： 要创造良好的环境，让科技工作者更加自由地讨论、更加专心地研究、更加自主地探索。 但愿总理的思想能够得到贯彻落实，我们不再被频繁地考评、折腾，将时间与精力集中在学术问题上，能够拥有适量的稳定性经费支持，坚持下去。不再是朝不保夕，为生存而奔波。 没想到，总理对新材料这样具体领域的发展也有点评： 新材料产业发展对中国成为世界制造业强国至关重要。目前，中国许多基础原材料以及工业产品的产量位居世界前列，但是高性能的材料、核心部件和重大装备严重依赖于进口，关键技术受制于人，中国制造整体水平处在国际产业链底端。无论是推进大飞机、高速列车、电动汽车等重点工程，还是发展电子信息、节能环保等重要产业，都面临着一系列材料技术突破问题。必须加快微电子和光电子材料和器件、新型功能材料、高性能结构材料，纳米材料和器件等领域的科技攻关、尽快形成具有世界先进水平的新材料与智能绿色材料制造体系。 咱们是干高性能材料的，看来还能派上用场，只要给咱机会，报效祖国，绝不含糊。 总理最后说： 中国的现代化是人类历史上前所未有的大变革。科学技术是推动这场变革的重要原动力。只要用现代科学技术武装起来，中国这艘巨轮就能产生无尽的力量，任何人都阻挡不了我们前进的步伐。我坚信，中国科技一定能够支撑和引领我们伟大的祖国实现现代化宏伟目标，中国的现代化一定能够为人类文明进步事业做出新的更大贡献！ 多么令人振奋，欢欣鼓舞！ （图片来自网络） （原计划是乘晚上 6 ： 30 CA1636 航班，结果天公不作美，由小雨转雪，机场被迫关闭，航班停飞。在飞机里坐等至 9 ： 10 才被通知机场将关闭到明晨 8 ： 00 。与乘客们一起被送下飞机，大巴拉回市内住宿一夜旅馆。第二天早 6:30 从旅馆重新出发，在机场又因北京大雾天气不能降落，所以无法起飞，一直等到将近 12:00 ，航班才起飞赴京。在颠沛流离的候机过程中完成此文。 2009 年 11 月 25 日 于桃仙机场。）
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新材料学术论坛
jlxt33 2009-10-21 11:15
经过几个月的筹备，由我系主办的华南农业大学新材料学术论坛终于在10月17日隆重登场了。学校图书馆报告厅爆满！大家期待专家学者带来令人耳目一新的报告。 陈晓阳校长代表学校对本次论坛的召开表示热烈的祝贺，对来自省内外的著名材料学科专家、学者的到来表示热烈的欢迎，并向来宾们介绍学校发展概况。 中国科学院院士、南京大学都有为教授做了第一场报告，题目是微、纳米结构材料。都院士首先给出了该结构材料的含义：通过微米、纳米尺度的单质材料，构成周期或非周期性的人工结构材料，从而产生人工调控的新功能材料。其后 用简练、风趣、富于启发性的语言详细介绍了微、纳米结构材料最新进展。特别讲解了自旋电子学的原理、器件和应用，并认为：自旋流将可能取代目前半导体元器件中的电荷流，自旋将同时肩负信息的传输、处理与存储。20世纪也许可称为电荷的世纪，人们充分调控电子具有电荷这一自由度，从而创造出从二极管直到超大规模的集成电路，奠定了信息社会的基础。本世纪也许属于自旋的新世纪，人们正在充分地利用、调控电子的另一个本征的自由度自旋，推动着社会迈向新阶段。 国家杰出青年基金获得者、武汉大学化学学院前院长庞代文教授接着登场，题目是活细胞合成纳米材料的'时-空耦合'新策略。庞教授重点介绍了以时-空耦合的合成新策略，并讲述了以活体细胞合成量子点的重大意义以及在医学上的应用实例及前景。本次论坛中最热烈的掌声给了庞教授最精彩和前沿的报告。 长江学者、中山大学化学化工学院副院长章明秋教授的题目是自修复型高分子材料，介绍了自修复材料的种类和制备，特别结合自身的研究课题阐述了各种新型自修复型高分子材料的合成方法和性能。 中南大学粉末冶金国家工程研究中心副主任黄启忠教授的题目是炭/炭复合材料的应用及发展前沿，主要介绍了该中心研制的炭/炭复合材料的应用，并展望了发展前景。这是最神秘的研究成果，因为这些成果的出处都是由武警守卫的，当然我们相信黄教授介绍的应用都是可以公开的，真正武警守着的核心制备技术是不在这里的。 国家杰出青年基金获得者、汕头大学副校长李丹教授的报告题目是构筑铸币金属配位化合物网络的一些策略。李丹教授在其研究课题的基础上，讲解了铸币金属，主要是铜的配位化合物的新颖结构和具体的合成策略，幽默的语言和新颖的思路引起了现场专家们和师生的热议。 长江学者、华南理工大学材料学院童真教授的题目是超拉伸聚合物-锂藻土纳米复合水凝胶。阐述了水凝胶的性质、应用等，重点介绍了本组在利用聚合物-锂藻土纳米复合水凝胶的网络构建超拉伸材料的方法、材料性能及其发展应用。 我校林学院李凯夫教授报告的题目是南方木材高附加值研究。他从南方速生木材的性能和提高附加值的研究和应用方面与在场师生进行探讨，特别以提高桉木的附加值为例阐述了研发思路，提出了5年速生木材可作为实木家具的材料，颠覆了家具行业一般使用30年以上树龄的材料制作实木家具的观点。 福建农林大学材料工程学院院长陈礼辉教授报告的题目是竹纤维增强聚酰胺树脂复合材料，详细介绍了南方产几类竹子的开发利用，特别是不同类型纤维的制备以及用以增强聚酰胺树脂生产复合材料的发展和应用。 深圳大学化学与化工学院院长刘剑洪教授的题目是丙烯腈低聚物提高碳纤维力学性能的研究。主要涉及利用丙烯腈低聚物提高碳纤维力学性能的研究成果，包括研究思路和策略。 理学院方岳平教授的报告题目是低维纳米材料复合结构和超结构的可控合成溶液-液相-固相方法。主要介绍了低维纳米材料的类型和合成方法，重点介绍了其采用的SLS方法，可以较好地控制材料的大小和形状，引起了听众的兴趣。 这次论坛提供了交流合作的平台，十场精彩的报告开阔了我们的视野、拓展了思路，同时为我们材料学科的发展把脉，专家们提出了很有益的发展思路和措施，受益匪浅！ （注：以上图片来自于网络，由本校学生记者拍摄）
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