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本成果系我國自主知識產權、達到規模化生產階段。金屬腐蝕造成損失約占GDP的4%，目前主要防腐蝕技術：電鍍、熱鍍鋅、發藍與涂料技術。涂料技術由于結合力差很多條件下難于使用。電鍍與熱鍍鋅存在污染問題急待新技術代替。本成果是集成智能化裝備、先進工藝及檢測一種無污染新型防腐蝕技術，成本低于熱鍍鋅，抗鹽霧腐蝕可以達到5000小時以上（國際最高標準2000小時）1999年獲得成都市科技成果一等獎、四川省科技成果三等獎、鐵道部科技成果四等獎。2009年在電力系統應用，通過四川省鑒定達到國內領先、國際先進水平，鐵路系統十多個單位使用。本成果極為適用海洋環境零部件防腐蝕及代替不銹鋼產品。

1 成果簡介隨著我國經濟的高速發展和人民生活水平的提高，環境污染、疾病監測、食品安全等民生熱點日益受到人們的關注。如何對上述問題進行簡單、快速的監控，將一些危害降至最低，保障人民生活和生產，這就需要一種可實時實地檢測、操作簡便的多應用傳感器件。 表面等離子體波（ SPP）傳感器是一種基于光學檢測的傳感器件，被廣泛用于藥物篩選、食物檢測、環境監測和細胞膜模擬等方面。相對于目前常見的化學、電子、力學等傳感器，SPP 傳感器擁有實時檢測、無需標記、對被檢測物無損害、探測方法簡單等眾多優點。為了降低成本、 穩定性能、減小體積，集成型 SPP 傳感器件的成為了現今研究熱點。然而現有的集成型 SPP 傳感器件普遍存在靈敏度低，探測范圍小等問題，限制了其應用的推廣。 課題組從 2006 年開始合作從事集成型 SPP 傳感器件研究，在清國家 973 項目、自然科學基金重點項目、教育部清華大學自主研究項目等項目資助下， 創新性提出一種基于 SPP-介質波導異質垂直耦合器的可集成生化傳感芯片，并對傳感芯片的傳感特性和應用進行了深入研究和探索。芯片的特點和性能如下：可集成，芯片體積小，可與便攜設備集成；可批量生產，價格低廉；靈敏度較傳統的集成型 SPP 傳感器件高出一個數量級；可實現對傳感區域的精確或者大范圍調節；可實現對納米量級大小的物質的探測；傳感性能穩定，應用領域廣泛。上述優點表明該芯片可以工廠大批量生產經營，也可以用于實驗室的科研研究，在化學，生物，醫學等多 個領域均有應用價值。查新表明，國內外目前尚未發現有相似原理的器件。 圖 1 (a) 集成型 SPP 傳感芯片與一元硬幣尺寸對比圖 (b) 傳感芯片的顯微鏡照片2 應用說明可集成型 SPP 生化傳感芯片在實驗室經多次驗證，可以實現對折射率液體以及納米級薄層物質的高靈敏探測，并初步應用于對雙酚 a（簡稱 BPA，一種塑料生長常用原料，每年生產將近 2700 萬噸含 BPA 的塑料類物質， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的檢測。實驗結果表明，該芯片對于 BPA 的探測極限濃度可以達到 0.1ng/ml （歐盟公布食品準則中水含有BPA 的最高濃度為 1ng/ml）。3 效益分析由于目前國內尚無同類產品， 而且此產品在疾病檢驗，環境監測，藥品鑒別等多個領域具有應用價值， 因此本儀器具有較大的市場推廣空間。本傳感芯片價格低廉，使用簡便，對樣品無二次污染，性能穩定，甚至對納米量級的生化小分子探測均具有高靈敏度，相對于其他類型的傳感器件， 具有明顯的經濟和技術優勢。

隨著納米顆粒制備技術的日漸成熟，其應用技術也日益受到人們的廣泛重視。但由于納米顆粒粒徑小、比表面積和表面能大、顆粒不穩定極易團聚，導致其優異的性能不能充分發揮，因此納米技術研究中最艱巨的任務之一是使納米顆粒能夠穩定存在且不發生團聚。最常使用的方法是把納米顆粒分散于介質中，通過靜電穩定機理、位阻穩定機理和靜電位阻穩定機理等來制備穩定分散的漿料。其中涉及到的核心科學問題為納米顆粒的表面改性及其漿料穩定性。 項目組根據不同納米材料表面特性以及應用場合不同，攻克了納米粉體表面化學改性技術、納米粉體在溶液中穩定分散技術等關鍵技術，制得了納米四氧化三鐵、二氧化鈦、氧化銦錫、氧化鋅、氧化鎂、氮化硅、碳化硅等多種分散穩定性優異的水基、乙醇基漿料，其顆粒平均粒徑≤100nm，比表面積≥30m2/g，固含量從0.5～20％不等。不同納米粉體含量漿料靜置穩定性從1～30d至1年不等，研究成果為納米材料的應用奠定了堅實的基礎。 應用前景： 納米四氧化三鐵漿料是采用膠溶化法和添加改性劑及分散劑方法，通過在顆粒表面形成吸附雙電層結構阻止納米粒子團聚來制得。平均粒徑在20nm左右，具有超順磁性，漿料Fe3O4固含量在0.5～20％，漿料靜置穩定性在1年左右。可應用在磁性密封、生物醫藥載體、磁保健、磁記錄材料、高梯度磁分離器、微波吸收材料以及靜電復印顯影劑。 納米二氧化鈦漿料作為產品或產品添加劑應用范圍很廣，主要可應用于抗紫外劑，納米環保、抗菌、自清潔劑，隨角異色效應型納米涂料，靜電屏蔽劑等。 納米ITO水基漿料加入水性涂料中，經涂敷制得ITO薄膜。由于ITO薄膜具有優良的光電性能，對可見光的透過率達70％以上，對紅外光的反射率≥70％，對紫外線的吸收率≥70％，對微波的衰減率≥85％，導電性和加工性能極好，硬度高且耐磨耐蝕，可用作防隔熱涂料等。

本項目通過復合改性劑的分子設計和控制有關反應參數，使表面改性后的氧化鋁微粉在不同性質或組成的水性介質中有較為理想的相容性和分散穩定性。 特點： 1. 根據不同性質或組成的水性介質，設計和合成復合改性劑； 2. 控制有關反應參數，使氧化鋁粉體的表面包覆率和表面改性效果可 控； 3. 剩余反應物、溶劑和復合改性劑均可回收和循環使用，整個氧化鋁微粉的表面改性過程閉合循環，清潔環保。 專利 1：一種氧化鋁磨料粉體的表面改性方法（20161011250.9） 專利 2：一種高水分散穩定性氧化鋁粉體的資源化表面改性方法（201611166922.5）

當顆粒物尺寸進入納米尺度量級時，其極低的極化率使得實現高靈敏度的快速便捷檢測變得困難重重。基于光學方法的傳感技術具有非物理接觸、非破壞、抗電磁干擾、易于操作且靈敏度高等特點，成為高靈敏傳感研究的熱門方向之一。傳統光纖傳感器已經在高靈敏檢測領域得到了廣泛應用。近年來的研究表明：當光纖直徑減小至光波長量級時，光纖外部存在顯著的倏逝場，其尺度大約在百納米量級，對周圍環境的微弱變化極為敏感。研究團隊利用顆粒物在納米光纖倏逝場中的散射效應，實現了超細顆粒物的傳感與尺寸分布測量。 該項工作中，課題組首先計算了散射效率與散射體尺寸和光纖直徑的關系，預測了納米光纖傳感器的最優尺寸和探測極限；隨后根據理論預測，進行了高靈敏度的納米光纖陣列的設計和制備，利用串聯的納米光纖大大提高了傳感器的傳感面積和檢測效率；通過優化光纖模式，研究人員實現了單個標準聚苯乙烯納米顆粒的傳感和測量，粒徑分辨率達10納米。 進一步，考慮到空氣中百納米尺寸級別的細顆粒物的穿透性更強，對于人體具有更大的危害（如圖1），而公開的細顆粒物質量濃度數據（PM2.5）無法對此進行有效評價，實時快速測量細顆粒物的粒徑分布信息對于空氣質量的評價更具有指導作用。課題組利用光纖傳感器對2015年和2016年北京冬季大氣細顆粒物進行了持續監測，直接獲得了百納米尺度細顆粒物的粒徑分布信息，計算得到的細顆粒物濃度數據與官方公布數據趨勢符合良好（如圖2），充分展示了此成果的應用價值。圖2. 基于納米光纖的大氣質量監測。a,空氣顆粒物粒徑分布及其實時演化；b,空氣顆粒物質量濃度(PM1.0)及官方數據(PM2.5)。空氣樣品實時采集于北京大學物理學院院內。

中試階段/n利用多孔聚合物易于合成、密度低、比表面積高等特點，通過引入 吸附氫活性點，大幅度提高目前聚合物的儲氫能力，從而滿足氫能源動 力汽車的使用要求。獲得高表面積（≥3000 m2/g）超交聯多孔聚合物的 制備工藝，儲氫性能達到 5.0 wt%，77 K@15 bar; 3.0 wt%, 77 K@ 1bar， 并實現在 20 MPa 下高效儲氫，該儲氫材料在同等條件下相比目前已實際 應用的儲氫材料更安全；得到更低成本的儲氫材料，實現成本控制在已 經實際應用的碳纖維材料 70%的水平；首次實現超

1.剛柔耦合運動平臺：將平臺設計成剛性框架和工作平臺兩部分，兩者之間由柔性鉸鏈連接，巧妙地結合了機械導軌直驅平臺的大行程、高速度和柔性鉸鏈無摩擦的特點，實現低成本，更高速，高精度的運動。 2.自抗擾控制算法：目前，大部分工業產品依舊使用傳統的PID控制，由于剛柔耦合平臺引入了柔性鉸鏈，降低了系統的固有頻率，這就限制了PID的控制帶寬。因此，采用

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