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微型飛行器小體積、輕質(zhì)量、高機(jī)動(dòng)，能夠在狹小空間執(zhí)行拍照、探測(cè)和運(yùn)輸?shù)忍胤N任務(wù)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景。然而，此類(lèi)飛行器普遍存在飛行時(shí)間短的痛點(diǎn)問(wèn)題，尤其當(dāng)重量小于10克時(shí)，其飛行時(shí)間一般不超過(guò)10分鐘。這是因?yàn)槟壳拔⑿惋w行器的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部件一般采用傳統(tǒng)的電磁電機(jī)，而電磁電機(jī)在微型化后轉(zhuǎn)速高、發(fā)熱大，能量轉(zhuǎn)化效率急劇下降，甚至降到10%以下。微型電磁電機(jī)效率下降后，如果采用供電方便的自然太陽(yáng)光作為能量來(lái)源，受限于太陽(yáng)能電池的面積，很難滿足飛行需求。 為了解決上述難題，北航科研團(tuán)隊(duì)從微型發(fā)動(dòng)機(jī)的原理方面尋求突破，提出一種新的靜電驅(qū)動(dòng)方案，研制出了在微小尺寸下轉(zhuǎn)速低、發(fā)熱小、效率高的微型靜電電機(jī)，并首次實(shí)現(xiàn)了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續(xù)飛行，在微型飛行器的發(fā)展進(jìn)程中具有里程碑意義。 該飛行器主要由靜電發(fā)動(dòng)機(jī)和超輕質(zhì)高壓電源組成，具備低功耗（0.568瓦）和高升力（30.7克每瓦）優(yōu)勢(shì)，首次實(shí)現(xiàn)了微型飛行器在純自然光供能下的起飛和持續(xù)飛行。 靜電發(fā)動(dòng)機(jī)的核心是靜電電機(jī)，它是一種依靠靜子和轉(zhuǎn)子間的庫(kù)侖力來(lái)產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的新型微型電機(jī)，具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和無(wú)需繞組的優(yōu)勢(shì)，其高電壓（千伏級(jí)）、低電流（微安級(jí)）的工作特性也使其在工作過(guò)程中發(fā)熱少且無(wú)明顯紅外特征。相比傳統(tǒng)電磁電機(jī)，靜電電機(jī)表現(xiàn)出了顛覆式的效率和功耗特性，在小質(zhì)量（5克以內(nèi)）情況下，其能量轉(zhuǎn)化效率可達(dá)傳統(tǒng)電磁電機(jī)的10倍以上，產(chǎn)生相同升力所需功耗僅為電磁電機(jī)的1/10以內(nèi)，因此即便采用小尺寸太陽(yáng)能電池，也可以為微型飛行器提供飛行所需功率。 電機(jī)雖然效率高、功耗低，但仍需要千伏級(jí)高壓電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，然而傳統(tǒng)高壓電源由于體積和重量過(guò)大，無(wú)法搭載在微型飛行器上。因此團(tuán)隊(duì)還針對(duì)飛行應(yīng)用場(chǎng)景，研制了千伏級(jí)超輕質(zhì)高壓電源，主要包括太陽(yáng)能電池和升壓電路兩部分，其中升壓電路可以在1.21克的重量下，將太陽(yáng)能（或鋰電池）輸入的低壓直流電，轉(zhuǎn)換為4 - 9千伏的高壓直流電，相比美國(guó)斯坦福大學(xué)研發(fā)的同類(lèi)技術(shù)升壓比提高了92%。 在微型靜電電機(jī)和超輕質(zhì)高壓電源的助力下，本項(xiàng)目研發(fā)出的飛行器整機(jī)僅有巴掌大小（翼展20厘米），重量比一張A4紙還輕（4.21克），尺寸和重量分別是此前世界最小、最輕太陽(yáng)能飛行器的1/10和1/600。更進(jìn)一步，團(tuán)隊(duì)還提出一款翼展8毫米，質(zhì)量9毫克的超微型靜電飛行器，飛行功耗不到1毫瓦，展示了靜電電機(jī)在飛行器進(jìn)一步微型化中的巨大潛力。

反應(yīng)裝置是化工廠的核心，而徑向反應(yīng)裝置氣體流通路徑短、壓降小、可使用小顆粒催化劑等優(yōu)于傳統(tǒng)固定床反應(yīng)裝置的技術(shù)特征，在苯乙烯、催化重整、芳烴異構(gòu)和歧化等化工裝置上被廣泛應(yīng)用，但技術(shù)十分復(fù)雜。 本項(xiàng)目在對(duì)徑向反應(yīng)裝置進(jìn)行長(zhǎng)期分析和深刻的理解后，經(jīng)過(guò)大型冷模試驗(yàn)研究、計(jì)算機(jī)模擬和工程放大，從理論上、結(jié)構(gòu)上和關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)行了突破，發(fā)明了大型化的新型徑向流動(dòng)反應(yīng)裝置。實(shí)踐證明發(fā)明的大型徑向流動(dòng)反應(yīng)裝置運(yùn)行平穩(wěn)節(jié)能，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。 （?）發(fā)明了催化劑自封式結(jié)構(gòu)，在催化床封造成軸向和徑向的二維流動(dòng)，消除滯流區(qū)，提高催化劑利用率，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外首次應(yīng)用于負(fù)壓脫氫裝置； （?）發(fā)明了新型離心式Π型徑向流動(dòng)技術(shù)，流體由始端控制，催化床層的流場(chǎng)優(yōu)化，國(guó)際上首次應(yīng)用于催化重整； （?）發(fā)明了高均勻度的徑向流體均布技術(shù)：導(dǎo)流錐設(shè)計(jì)技術(shù)、雙流道優(yōu)化組合技術(shù)、催化劑支承結(jié)構(gòu)技術(shù)等，從而保證了乙苯脫氫和催化重整的薄催化床層內(nèi)流體均布； （?）發(fā)明了快速?lài)娚淞骰旌掀骷夹g(shù)，適應(yīng)超短停留時(shí)間，滿足苯乙烯反應(yīng)裝置對(duì)反應(yīng)介質(zhì)高度混合要求； （?）發(fā)明了高溫再熱器技術(shù)，反應(yīng)器體外逆流換熱，減少負(fù)壓空間，解決熱膨脹，高溫蒸汽入口溫度下降，降低高溫材料的使用溫度、制造難度和設(shè)備費(fèi)用； （?）開(kāi)發(fā)了反應(yīng)裝置的新放大方法。

本成果涉及的飛輪儲(chǔ)能裝置基于永磁偏置磁懸浮軸承與雙凸極電機(jī)集成化技術(shù)，永磁偏置磁懸浮軸承能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位移的主動(dòng)控制，且具有較小的能量損耗，適合應(yīng)用于轉(zhuǎn)子質(zhì)量重、轉(zhuǎn)速高的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中。雙凸極永磁電機(jī)采用永磁體來(lái)提供勵(lì)磁磁場(chǎng)，具有較高的效率和較大的轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合高速運(yùn)行。鑒于兩者都是采用永磁體來(lái)提供靜態(tài)磁場(chǎng)這一共同特點(diǎn)，本項(xiàng)目提出了利用同一永磁體同時(shí)為磁懸浮軸承提供偏置磁場(chǎng)，為電機(jī)提供勵(lì)磁磁場(chǎng)的思路。此外，鑒于混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)能發(fā)揮永磁高效與電勵(lì)磁方便調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，使電機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行情況下保持較高效率的同時(shí)，擴(kuò)大調(diào)速范圍；發(fā)電運(yùn)行時(shí)，又能夠?qū)崿F(xiàn)寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的穩(wěn)壓輸出。

碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、韌性高，能夠廣泛用于能源、交通、化工等領(lǐng)域的關(guān)鍵部件，比如摩擦制動(dòng)材料、耐化學(xué)腐蝕葉片等。

        研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)NASICON型結(jié)構(gòu)鈉離子電池正極材料面臨的瓶頸問(wèn)題，通過(guò)新穎的合成方法和材料晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，成功開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的長(zhǎng)壽命、高功率和低成本的鈉離子電池及其超穩(wěn)定的正極材料。材料合成方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，不需要特殊設(shè)備，目前已完成實(shí)驗(yàn)室中試，具備了公斤級(jí)的制備能力。成果具有高的振實(shí)密度，可實(shí)現(xiàn)高體積能量密度，具有非常優(yōu)秀的實(shí)用化潛力。         意向開(kāi)展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開(kāi)發(fā)資金支持

衛(wèi)星在軌運(yùn)行和返回過(guò)程中需經(jīng)歷極端高低溫環(huán)境，構(gòu)件尺寸的穩(wěn)定是保證衛(wèi)星在軌高精度、返回高安全、任務(wù)高可靠的關(guān)鍵。針對(duì)衛(wèi)星搭載的某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體材料之間熱膨脹系數(shù)不匹配極易導(dǎo)致的載荷在軌及返回過(guò)程中載荷接收精度不穩(wěn)定、信息傳輸不連續(xù)等問(wèn)題。我校陳駿教授團(tuán)隊(duì)以原創(chuàng)的負(fù)熱膨脹技術(shù)研發(fā)了具有輕質(zhì)、熱膨脹系數(shù)低、力學(xué)性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性好的高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料，并研制了系列關(guān)鍵連接內(nèi)置件、環(huán)件等高性能低膨脹構(gòu)件，首次將負(fù)熱膨脹技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)的衛(wèi)星上，填補(bǔ)了高性能低膨脹金屬構(gòu)件在工程應(yīng)用領(lǐng)域的空白。該技術(shù)使得某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體之間熱膨脹匹配性增強(qiáng)、界面應(yīng)力大幅度減小，保證了衛(wèi)星在軌與返回過(guò)程中信號(hào)高精度傳輸與接收，助力衛(wèi)星成功返回。 圖1 實(shí)踐十九號(hào)衛(wèi)星成功返回（圖片來(lái)源國(guó)家航天局） 圖2 高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料及構(gòu)件應(yīng)用于全球首顆可重復(fù)使用返回式技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星（圖片來(lái)源央視新聞?lì)l道）

一種基于(Ti,M)(C,N)固溶體粉的弱芯環(huán)結(jié)構(gòu)新型金屬陶瓷材料,其原料組分及各組分的重量百分?jǐn)?shù)為10～20%的Co或/和Ni粉末,10～35%的第二類(lèi)碳化物粉末和余量的(Ti,M)(C,N)固溶體粉,所述(Ti,M)(C,N)固溶體粉中M為W、Mo、V、Cr、Ta、Nb中的至少一種,所述第二類(lèi)碳化物為WC、VxC(0

成果介紹超材料(Metamaterial),或其二維形式—超表面(Metasurface)由具有亞波長(zhǎng)尺寸的人工原子周期或者非周期地排列而成,其描述方式可分為等效媒質(zhì)和空間編碼兩種形式。由等效媒質(zhì)描述的超材料(或超表面)我們稱(chēng)之為新型人工電磁媒質(zhì),由空間編碼描述的超材料(超表面)我們稱(chēng)之為編碼超材料(超表面)和數(shù)字超材料(超表面)。對(duì)于新型人工電磁媒質(zhì),人們通過(guò)自由設(shè)計(jì)單元結(jié)構(gòu)、單元排列方式、以及單元各向異性,可以根據(jù)意愿控制等效媒質(zhì)的媒質(zhì)參數(shù),實(shí)現(xiàn)自然界中不存在或者很難實(shí)現(xiàn)的介電常數(shù)和/或磁導(dǎo)率,進(jìn)而控制電磁波。本成果對(duì)于新型人工電磁媒質(zhì)對(duì)電磁波的調(diào)控作用,例如隱身衣、電磁黑洞、雷達(dá)幻覺(jué)器件、遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率成像透鏡、新型透鏡天線、隱身表面、極化轉(zhuǎn)換器、人工表面等離激元器件及混合集成電路等。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)對(duì)于編碼和數(shù)字超材料(超表面),我們提出基于空間編碼調(diào)控電磁波的新思路。其中,一比特編碼超材料選用相位差接近180度的兩種基本單元(記為0單元和1單元),按照一定規(guī)律排列0和1單元構(gòu)成超材料,以實(shí)現(xiàn)所需的設(shè)計(jì)功能。當(dāng)電磁編碼采用FPGA控制時(shí),可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)可編程超材料,即單一的超材料在FPGA的實(shí)時(shí)控制下可實(shí)現(xiàn)多種功能(例如單波束、多波束、波束掃描、隱身功能等)。市場(chǎng)前景本成果獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目突破傳統(tǒng)模擬超材料的等效媒質(zhì)表征方法，創(chuàng)造性地提出用 0 和 1 表征的數(shù)字超材料，建了數(shù)字編碼和現(xiàn)場(chǎng)可編程超材料新體系；在國(guó)際上率先從微波傳輸線的角度研究人工 SPP 超材料，提出一種性能優(yōu)越的超薄、可共形 SPP 傳輸線，開(kāi)辟了基于 SPP 模式的微波領(lǐng)域新分支，實(shí)現(xiàn)了超材料研究從跟跑、并跑變成走在世界前列的跨越。

針對(duì)現(xiàn)有血液凈化材料的血液相容性不理想、臨床使用時(shí)需不斷加入抗凝劑這一 問(wèn)題，提出類(lèi)肝素自抗凝血的全新思路和方法，實(shí)現(xiàn)了聚醚砜表面類(lèi)肝素化，從而提高其血液相容性，設(shè)計(jì)研發(fā)的類(lèi)肝素抗凝膜及體外抗凝裝置,拓展了血液吸附材料在尿毒癥以外的多種疾病中應(yīng)用。 此外，國(guó)產(chǎn)品牌血液透析器生產(chǎn)線現(xiàn)已投產(chǎn)，其性能完全媲美進(jìn)口高價(jià)的FILATECH生產(chǎn)線,降低了國(guó)產(chǎn)透析器的生產(chǎn)成本，迫使國(guó)外血液透析器產(chǎn)品連續(xù)幾次大幅度降低價(jià)格，從20多年前的每個(gè)透析器上千元人民幣降低到目前的120元人民幣左右，極大程度地降低了醫(yī)療成本和治療費(fèi)用，使我國(guó)腎衰竭患者的治療率不斷提升。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)第二代(高通量)血液透析器產(chǎn)業(yè)化，累計(jì)銷(xiāo)售量800余萬(wàn)支，直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)13.1億元，打破了國(guó)外壟斷。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持下，現(xiàn)已研發(fā)出便攜式人工腎的第一代原型機(jī)，并正推進(jìn)新一代佩戴式人工腎所需要材料和關(guān)鍵加工技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。 高通量聚醚砜中空纖維膜血液透析器 血液透析是一種有效治療腎衰竭的醫(yī)療手段并已廣泛應(yīng)用于臨床治療。采用“相轉(zhuǎn)化”原理，利用“干噴濕紡”的紡絲工藝紡制出具有類(lèi)肝素結(jié)構(gòu)及良好血液相容性的聚醚砜中空纖維膜并成功實(shí)現(xiàn)了透析器產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化與規(guī)模化；臨床治療效果顯著，安全性高。從原料、生產(chǎn)設(shè)備、關(guān)鍵工藝技術(shù)到透析器產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化等方面突破了目前領(lǐng)域的卡脖子問(wèn)題，降低生產(chǎn)成本并推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)血液透析器行業(yè)的發(fā)展與轉(zhuǎn)變。 中空纖維膜血液透析器 原材料   提出類(lèi)肝素結(jié)構(gòu)血液凈化膜概念 研制出優(yōu)異血液相容性的聚醚砜中空纖維膜