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項目成果/簡介:1）提出冷原子實現和探測相對論狄拉克粒子的理論,并預言可觀測相應的拓撲相變，被斯坦福、ETH和Nice大學的實驗觀察到。2）揭示了幾何相位和量子相變的內在定量聯系。3）是國際上最早研究冷原子幾何相位誘導規范勢的少數理論組之一，提出實現原子自旋霍爾效應理論，并被NIST實驗實現。冷原子相對論效應和誘導規范勢已逐步成為當前量子模擬的新熱點研究。4）提出了非絕熱和非常規幾何量子計算理論，解決了原絕熱理論不易在實際體系中實現的困難，已被7個獨立實驗驗證。發表的20 篇核心論文中，PRL10 篇，被Nature、Science、PRL等SCI 論文他引1137次，8篇代表論文他引602次。

1）提出冷原子實現和探測相對論狄拉克粒子的理論,并預言可觀測相應的拓撲相變，被斯坦福、ETH和Nice大學的實驗觀察到。2）揭示了幾何相位和量子相變的內在定量聯系。3）是國際上最早研究冷原子幾何相位誘導規范勢的少數理論組之一，提出實現原子自旋霍爾效應理論，并被NIST實驗實現。冷原子相對論效應和誘導規范勢已逐步成為當前量子模擬的新熱點研究。4）提出了非絕熱和非常規幾何量子計算理論，解決了原絕熱理論不易在實際體系中實現的困難，已被7個獨立實驗驗證。發表的20 篇核心論文中，PRL10 篇，被Nature、Science、PRL等SCI 論文他引1137次，8篇代表論文他引602次。

本方法以丙三醇作為溶劑及碳源快速制備大量粒徑小于 10 nm 的碳量子點。這種碳量子點的熒光量子產率能夠達到 30 %左右。制 備好的碳量子點,不需要任何提純即可與成膜性較好的高聚物混合得 到熒光碳量子點薄膜。而且這種碳量子點毒性低，水溶性好，熒光量 子產率高，在細胞及活體成像方面表現出顯著優勢。總之，該制備方 法簡單易行，材料來源廣泛且廉價，產率大。所得的熒光碳量子點具 有熒光量子產率高、易成膜、低細胞毒性且耐光漂白等性質，已經作 為生物成像劑用于細胞的熒光共聚焦成像

要實現三維量子霍爾效應，就需要達到所謂的極端量子極限條件（Extreme Quantum Limit）。這個實驗條件要求異常苛刻，如果選用常用的金屬銅塊作為研究對象，要施加超過3000特斯拉的磁場才能進入極端量子極限態，而這是當前的實驗條件無法提供的。因此，三維量子霍爾效應方向的研究一度處于幾乎停頓的狀態。 為了滿足這項苛刻的條件，張立源團隊巧妙地選用了高品質的五碲化鋯（ZrTe5）晶

以丙三醇作為溶劑及碳源快速制備大量粒徑小于 10 nm 的 碳量子點。這種碳量子點的熒光量子產率能夠達到 30 %左右。制備 好的碳量子點,不需要任何提純即可與成膜性較好的高聚物混合得到 熒光碳量子點薄膜。

該成果創新性地基于二維半導體的硅基同質器件，首次提出了類腦功能的“傳感-計算-存儲一體化”神經形態芯片架構，實現了光電傳感、放大運算、信息存儲功能的一體化集成，為突破馮·諾依曼瓶頸和實現類腦智能提供了一種全新思路。 繆向水教授團隊，長期從事相變存儲器芯片、存算一體憶阻器芯片技術研究。2018年出版了國內第一本憶阻器專著《憶阻器導論》，2019年團隊93項三維相變存儲器芯片專利許可給芯片公司并合作開發產品，并與行業龍頭企業合作建立了聯合實驗室，推動存儲器芯片技術的成果轉化以及未來引領技術的探索。曾榮獲國家科技進步獎2項、湖北省技術發明一等獎1項。 同質晶體管-存儲器架構的原理及器件結構 繆向水團隊長期從事相變存儲器芯片、存算一體憶阻器芯片技術研究。2018年出版了國內第一本憶阻器專著《憶阻器導論》，2019年團隊93項三維相變存儲器芯片專利許可給芯片公司并合作開發產品，并與行業龍頭企業合作建立了聯合實驗室，推動存儲器芯片技術的成果轉化以及未來引領技術的探索。曾榮獲國家科技進步獎2項、湖北省技術發明一等獎1項。

我國是世界最大的鋁生產國和消費國，鋁產量占世界總產量的30%多，而且仍處于高速增長中。但我國鋁土礦儲量僅占世界3%，按現有鋁工業發展速度靜態計算，我國鋁土礦資源將只能用10年。煤炭是我國最主要的能源資源，不僅是重要的燃料，還是重要的化工原料。煤炭開采的副產物煤矸石約占其排放量占煤炭開采量的10％～25％，目前我國煤矸石堆積量約30億噸；煤燃燒利用的必然產物粉煤灰，占原煤質量的15%～40%。目前我國粉煤灰堆貯量已超過29億噸，而且每年以超過3億噸的量繼續產生。煤氣化、液化等產生的煤化工灰渣在我國年排放約4000萬噸，未來40年我國將產生煤化工灰渣100～250億噸。由于地質構造原因，我國的煤系固廢中氧化鋁含量較高，具有回收利用鋁資源的巨大潛力。本項目采用界面活化方法誘導產生鋁硅酸鹽結構缺陷，在少量助劑協同作用下激發配位體大量重組而最終提高煤化工灰渣反應活性，并以工業大量副產稀鹽酸或硫酸為浸取劑，獲取多種高附加值化工產品。伴隨我國勞動力成本持續上升與環境保護日趨嚴峻，加大環境保護力度、緩解資源供給瓶頸、推動循環經濟形成較大規模、促進資源循環利用產業轉型升級是廢物資源化科技創新的準則。本項目的開發成功可有效地解決煤化工灰渣的規模化處置和資源化難題，提供新型鋁資源，并將形成能源、資源、化工、冶金、環保新型循環產業鏈，帶動我國新型煤化工技術進步和相關產業升級。

市場背景：我國具有世界上最大的有機質廢棄物產生量：城鎮污泥年產量已經超過4000萬噸（以含水率80%脫水污泥計，以下同），以有機垃圾、餐廚廢棄物為代表的城市有機質廢棄物產量超過1億噸/年。但我國對有機質廢棄物的穩定化處理與資源化處置顯著落后于發達國家，目前我國主要處理處置措施仍為填埋和焚燒，對城市環境造成嚴重的二次污染威脅。隨著歐洲等發達國家可再生能源戰略的實施、國際能源危機的進一步加深、我國對大氣環境及水環境質量要求的進一步提高，城鎮有機廢棄物的高效生物燃氣化技術，尤其可以滿足大型城市集中式處理處置與能源資源綜合利用需要的有機廢棄物干法厭氧生物制氣技術，可以把有機質廢棄物高效轉化為生物燃氣，生產清潔能源，實現廢棄物的減量化和高值循環利用，已經成為目前國際上有機垃圾、城市污泥等富含有機質廢棄物處理和資源化利用的重點發展方向，各國紛紛在該領域投入大量研究，搶占城市有機質廢棄物資源化與能源化產業化技術的制高點。由于我國污泥泥質的特殊性，其有機質含量遠低于國外、含砂量高、生物反應池負荷低等，國外傳統成熟的污泥厭氧消化處理技術在我國無法得到穩定應用，造成國內大量污泥處理處置設施的故障閑置，城市污泥及有機質處理處置技術存在著重大的瓶頸性問題。 國內外現狀：國內外有微波強化預處理促進低有機質污泥厭氧資源化、城市低有機質污泥的好氧堆肥研究、溫和熱處理對低有機質污泥厭氧消化性能的影響等相關城市污泥厭氧化資源化技術，但針對我國污泥有機質低、含砂量高、區域差異大的特點的合適的污泥資源化處理處置技術卻鮮少，本技術方案突破了傳統厭氧消化要求進料含固率為5%的技術要求，實現了將進料含固率提升至10%~20%實現連續穩定厭氧消化的可行性與調控措施，并在國際上較早報道了脫水污泥直接實現厭氧消化的連續流試驗結果，并提出了高含固體系下污泥與餐廚等城市有機質廢棄物的協同厭氧消化調控技術，創造性的提出了適用于我國典型低有機質污泥高含固厭氧消化的技術路線。 目前本項目組針對我國污泥低熱值的泥質特點，開發了適用于生污泥與消化污泥的熱解/焚燒耦合技術，并形成核心裝備，解決了污泥及工業固廢高效熱化學處理的技術難道與成套裝備。

項目成果/簡介:市場背景：我國具有世界上最大的有機質廢棄物產生量：城鎮污泥年產量已經超過4000萬噸（以含水率80%脫水污泥計，以下同），以有機垃圾、餐廚廢棄物為代表的城市有機質廢棄物產量超過1億噸/年。但我國對有機質廢棄物的穩定化處理與資源化處置顯著落后于發達國家，目前我國主要處理處置措施仍為填埋和焚燒，對城市環境造成嚴重的二次污染威脅。隨著歐洲等發達國家可再生能源戰略的實施、國際能源危機的進一步加深、我國對大氣環境及水環境質量要求的進一步提高，城鎮有機廢棄物的高效生物燃氣化技術，尤其可以滿足大型城市集中式處理處置與能源資源綜合利用需要的有機廢棄物干法厭氧生物制氣技術，可以把有機質廢棄物高效轉化為生物燃氣，生產清潔能源，實現廢棄物的減量化和高值循環利用，已經成為目前國際上有機垃圾、城市污泥等富含有機質廢棄物處理和資源化利用的重點發展方向，各國紛紛在該領域投入大量研究，搶占城市有機質廢棄物資源化與能源化產業化技術的制高點。由于我國污泥泥質的特殊性，其有機質含量遠低于國外、含砂量高、生物反應池負荷低等，國外傳統成熟的污泥厭氧消化處理技術在我國無法得到穩定應用，造成國內大量污泥處理處置設施的故障閑置，城市污泥及有機質處理處置技術存在著重大的瓶頸性問題。 國內外現狀：國內外有微波強化預處理促進低有機質污泥厭氧資源化、城市低有機質污泥的好氧堆肥研究、溫和熱處理對低有機質污泥厭氧消化性能的影響等相關城市污泥厭氧化資源化技術，但針對我國污泥有機質低、含砂量高、區域差異大的特點的合適的污泥資源化處理處置技術卻鮮少，本技術方案突破了傳統厭氧消化要求進料含固率為5%的技術要求，實現了將進料含固率提升至10%~20%實現連續穩定厭氧消化的可行性與調控措施，并在國際上較早報道了脫水污泥直接實現厭氧消化的連續流試驗結果，并提出了高含固體系下污泥與餐廚等城市有機質廢棄物的協同厭氧消化調控技術，創造性的提出了適用于我國典型低有機質污泥高含固厭氧消化的技術路線。 目前本項目組針對我國污泥低熱值的泥質特點，開發了適用于生污泥與消化污泥的熱解/焚燒耦合技術，并形成核心裝備，解決了污泥及工業固廢高效熱化學處理的技術難道與成套裝備。應用范圍:項目已經進入示范運行階段，在長沙（基于熱水解預處理的高含固污泥厭氧消化工程，500噸/天）、鎮江（污泥熱水解+污泥/餐廚高含固協同厭氧消化工程，260噸/天）、麗水（市政與工業污泥熱解/焚燒耦合無害化處理，100噸/天）等地建立了示范工程，取得了良好的運行效果。 通過本技術的應用實行，市政污泥及城市有機質高級協同厭氧消化制氣技術的研發及產業化有助于解決我國有機質廢棄物處理設施普遍存在的厭氧消化產氣率低、降解率低的問題，在原有工藝基礎上提供更高的生物質能源利用率。既可以解決城鎮污泥及其他城市有機質的處理處置問題，又實現資源的充分利用和能量流的最大化循環，突破了我國在生物質能這一重大國際熱點新能源領域的技術與產業競爭力，具有重要的社會和創新效益。項目階段:其他（進入示范運行階段）效益分析:技術亮點：該項研究工作突破了傳統厭氧消化要求進料含固率為5%的技術要求，實現了將進料含固率提升至10%~20%實現連續穩定厭氧消化的可行性與調控措施，提出了適用于我國典型低有機質污泥高含固厭氧消化的技術路線，解決了我國城市不同廢棄物在高含固的條件下實現協同厭氧消化問題，增加消化設施的工程效益，提高反應效率的問題，為我國城市有機質的協同消化提供了機理與技術研究的支撐，突破了國外技術壟斷。在此基礎上，進一步針對我國污泥低熱值的泥質特點，開發了適用于生污泥與消化污泥的熱解/焚燒耦合技術，并形成核心裝備，解決了污泥及工業固廢高效熱化學處理的技術難道與成套裝備。 技術優勢：相較于傳統消化技術，解決了我國有機質廢棄物處理設施普遍存在的厭氧消化產氣率低、降解率低的問題，實現了高進料含固率下的持續穩定運行，提高了單位體積產氣率，從而提高了單位體積產能，在原有工藝基礎上提供了更高的生物質能源利用率，從而實現市政污泥、餐廚、禽畜糞便、有機垃圾等廢棄物中營養物質與能源的協調調配與高值利用。

項目組研發了一種樁土互動漿固散體材料樁復合地基施 工工法，主要包括：鉆機進入地基至設計深度成樁孔，樁孔周邊采用泥漿護壁, 在樁孔內放入注漿管，然后向樁孔內投入骨料，由灌漿泵通過注漿管向樁孔內的 注入漿液，漿液與骨料固結后成樁并滲入到樁周土體中去，在樁頂鋪設褥墊層， 形成復合地基。在具體實施方式里，還詳細地講述了該施工工法的步驟，包括： 成孔、投石洗孔、注漿加固、褥墊層設置等。漿固碎石樁的施工機械高度低，可圓滿解決施工場地上方存在既有障礙 物的難題、且無噪音、不擠土、對周圍建筑物無影響、施工機械輕便、施工速 度快。樁身強度高，能夠改善樁周土、樁端土性質，提高復合地基的承載能力并 減小沉降變形，因此具有很好的實用性。