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  • 2600141239   甘肃   S792.11   基础研究   林木的培育和种植
    ①立项意义:植物细胞次生壁主要由纤维素、半纤维素、木质素和糖蛋白组成(Kumar et al.,2016),在木材形成过程中发挥着重要的作用(Rui and Dinneny,2020)。阿拉伯半乳聚糖蛋白FLAs(Fasciclin-like arabinogalactan)是一类重要的细胞壁结构糖蛋白,介导纤维素沉积和细胞壁发育,影响木材品质(Wang et al.,2017)。前人研究发现,FLAs基因参与植物多种生物学过程,如毛果杨PtFLA6敲除后,其茎秆硬度下降,纤维素和木质素含量降低,细胞壁合成相关基因下调(Wang et al.,2015);在拟南芥和桉树中,拟南芥AtFLA11、AtFLA12和桉树EgrFLA2、EgrFLA3,调控木质部的发育(MacMillan et al.,2015)。FLAs还参与细胞间的信息传递(Xue et al.,2017)及响应盐和干旱等非生物胁迫(Guerriero et al.,2017)。综上所述,FLAs基因在植物中影响多种生物学过程,调控植物的生长发育及非生物胁迫,参与木质素、纤维素和细胞壁的合成,在植物木材形成过程中发挥着重要的作用。天目铁木(Ostrya rehderiana),桦木科(Betulaceae),铁木属(Ostrya),为中国特有,现仅存野生植株5株,属于国家Ⅰ级重点保护野生濒危物种。其木材结构致密,坚硬如铁,是研究林木木材形成机制的理想材料。新疆杨(Populus alba var.pyramidalis),杨柳科(Salicaceae),杨属(Populus),银白杨的一个变种。其树型高大,生长迅速,易扦插繁殖。现存新疆杨只有雄株个体,在春季不产生种子絮状物,被广泛用于中国北方城市造林、防风固沙和生态修复,是三北防护林的主要栽培树种之一。但是新疆杨木材质软、密度小、强度低、材质差,易受病虫害等侵扰(高晓霞等,1998)。新疆杨的高质量基因组已被解析(Ma et al.,2019),并具有成熟、高效的遗传转化体系和CRISPR-Cas9基因编辑技术(Niu et al.,2021),是研究林木木材形成等重要的模式树种之一。该研究克隆天目铁木OreFLA11基因和新疆杨中直系同源基因PalFLA11,通过比较这两个直系同源基因之间的差异,揭示FLA11基因在木材形成过程中的功能,解析FLA11调控木材形成的分子机理;并通过基因工程手段改良新疆杨材性,获得材质致密、性状优良的新疆杨新品种。 ②研究目标:阐明OreFLAs和PalFLAs系统发育关系;比较直系同源基因OreFLA11和PalFLA11之间的差异,明确OreFLA11和PalFLA11参与木材形成和响应非生物胁迫的生物学功能,揭示FLA11参与木材形成基因的调控网络及分子机理。挖掘天目铁木木材形成基因资源,培育木材结构致密、抗性更强、品质更优的新疆杨新品种,为林木分子遗传育种及品质改良栽培奠定理论基础,拓宽新疆杨开发应用价值。 ③主要论点与论据: 1.天目铁木OreFLAs和新疆杨PalFLAs基因家族鉴定及表达特征分析。 (1)OreFLAs和PalFLAs基因家族鉴定和系统发育分析;染色体定位和共线性分析;适应性进化分析;表达模式及功能分化分析。 (2)OreFLA11和PalFLA11基因亚细胞定位和组织定位分析。 (3)OreFLA11和PalFLA11序列差异比对。 2. OreFLA11和PalFLA11直系同源基因之间的酶活分析。 3.OreFLA11和PalFLA11基因在木材形成过程及非生物胁迫中的生物学功能分析。 (1)构建过表达、功能缺失突变体和突变体回补新疆杨遗传转化体系。 (2)木质素、纤维素和半纤维素含量,抗拉强度及木质部纤维长度检测。 (3)石蜡切片和扫描电镜分析。(4)OreFLA11和PalFLA11参与的非生物胁迫的生物学功能。 4.调控PalFLA11基因的候选转录因子鉴定。 5.FLA11参与的木材形成相关基因调控网络构建。 ④要解决的主要技术难点和问题: (1)OreFLAs和PalFLAs基因家族系统发育关系和演化历史? (2)OreFLA11和PalFLA11直系同源基因之间的功能差异? (3)FLA11基因参与木材形成的分子调控机制? (4)改良新疆杨材性。 ⑤创新点:新疆杨生长迅速、质软、材质疏松、材性较差,随着新疆杨基因组的解析和遗传转化技术的成熟,新疆杨逐渐成为研究木材形成机制的理想模式木本植物,替代了传统模式草本植物拟南芥,能够更好的探索木材形成的分子机理。该项目克隆材质坚硬、结构致密、材性较好的天目铁木木材形成基因,在材质疏松、材性较差的新疆杨中构建遗传转化体系,在木本植物新疆杨中验证生物学功能,可以更好地解析木材形成的分子机理,是该项目的主要创新之处。
    天目铁木新疆杨造林技术基因工程
  • 2500020221   四川   TQ051.93   应用技术   化工、木材、非金属加工专用设备制造
    乙烯工业是石油化工产业的核心,被称为石化之母,在国民经济中占有重要的地位,是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。挤压造粒机是乙烯装置重大关键设备,其轴端机械密封是直接影响挤压造粒机性能和安全的核心部件,一旦出现故障,将引起装置停产、粉末爆炸等严重后果,对装置平稳运行和人民生命财产安全形成威胁。挤压造粒机机械密封在干运转、高径向跳动量、高轴向窜量的固态粉末物料环境中运行,对寿命和可靠性要求高,设计、制造难度极大,长期以来被日、美公司垄断,是事关国民经济的典型“卡脖子”产品。 经过十余年不懈努力,中密控股攻克了以下关键技术难题,研制出性能优异产品,打破了国外垄断,填补了国内空白,实现了中国动密封技术领域的重大突破: 1、新型干式密封高分子摩擦副材料研究及性能优化技术:研制了一种以高分子材料作为基体、添加石墨、铜、钼等支撑改性成分的新型密封动环材料,提高了摩擦副的自润滑性、导热性、耐磨性和使用寿命;与不锈钢表面喷焊硬质合金静环组对,配副摩擦系数低发热少,在干运转下表现出优异性能。基于热力场有限元分析,优化了参数与流道,控制了剖分结构下的变形,保证了密封性能,实现了在运行设备上的成功应用。 2、剖分干式密封可靠、长寿命和便捷拆装的结构设计及优化技术:发明了一种“两动一封”V型动环辅助弹性体、剖分式及压缩力可调节结构,解决了巨大设备运行不平稳状态下,高径向跳动量、高轴向传量的密封自适应与安装问题,实现了密封系统的高可靠性、长寿命和原位便捷拆装。 3、剖分干式密封加工提效、安全提升新技术:开发了一套剖分式金属结构件的铣削加工工艺,保证了加工精度,提高了加工效率;研制了一种大轴径机械密封专用试验装置,解决了大型干式密封系统的模拟试验难题;发明一种气源预处理装置:双联过滤系统,实现了隔离气清洁干净,保障了辅助系统供气稳定;参考喷射装置原理,验算高压气源转化为超低压隔离气的管路配置,实现了对隔离气稳压稳流,从而大幅提高安全性。 项目取得1项发明专利、5项实用新型专利及发表学术论文4篇;研制的挤压造粒机剖分干式密封设计寿命达2年以上,与进口产品相当或更长;物料泄漏量为0;无进口密封缺陷,不磨轴。以四川大学殷国富教授为组长的成果评价委员会认为,研究成果整体性能达到国际先进水平。 自2008年来,项目先后完成了大庆炼化、国能包头煤化工、兰州石化、独山子石化、宁夏石化等乙烯工程大型挤压造粒机剖分干式密封的国产化或改造,至今运行良好。2019年,“45万吨/年聚乙烯装置挤压造粒机密封国产化替代”项目产品在国能神华包头成功开车,是国内在运最大轴径的挤压造粒机组,是该规格国产化密封首台套应用,标志着中国密封领域取得新的突破,掌握了大轴径剖分干式密封在基础材料、结构设计及精密制造、检测等核心关键技术,推动了中国机械密封领域的技术进步,实现了乙烯工程大型挤压造粒机剖分干式密封国产化,大大降低了对进口产品的依赖性,保障了中国乙烯工程装置的安全长周期稳定运行,为节能减排和环境保护做出了贡献。未来可在类似参数的大型橡塑成型设备、固态物料粉末干燥输送设备等领域上运用。
    乙烯装置挤压造粒机密封系统
  • 2600142188   甘肃   TQ051.25   应用技术   化工、木材、非金属加工专用设备制造
    萤石是唯一一种可以提炼大量氟元素矿物,同时其还被用于炼钢中的助溶剂以除去杂质,该矿物在制作生产玻璃和搪瓷时也有应用,氟化氢的生产工艺中,酸粉的配比是反应完全的一个重要环节,而其中的萤石粉计量和均匀输送是酸粉配比稳定的关键,通常为了提高送料效率,一般采用专用送料装置进行输送。专利公布的实用新型专利公开了一种萤石粉矿仓用的自动下料装置,通过输送管对萤石粉进行传输控制,输送管采用绞龙传输方式对萤石粉进行输送,避免萤石粉扬起或冲出传输设备,且通过下料控制机构对萤石粉的落料量进行控制,通过下料控制机构内部的十字转动板对下落的萤石粉进行支撑,且十字转动板另一端通过弹簧锁进行支撑,在萤石粉达到一定重量时弹簧锁打开,使萤石粉下落,达到对萤石粉进行计量落料的效果,且通过控制弹簧锁内部弹簧的挤压,对挤压弹簧所需的力度进行调节,对十字转动板的转动力度进行调节,进而对萤石粉的落料量进行调节控制。但是该结构在实际使用时,虽然能够改变定量对萤石粉进行输送,但是不能够精确计算萤石粉具体量,且通过弹簧对重量进行检测,弹簧在使用长时间后弹性容易发生变化,从而造成重量产生差异,因此,现提出一种萤石料仓用送料装置。 该实用新型技术方案针对于现有技术解决过于单一的技术问题,提供了显著不同于现有技术的解决方案。为了克服现有技术的上述缺陷,该实用新型提供一种萤石料仓用送料装置,以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的,该实用新型提供如下技术方案:一种萤石料仓用送料装置,包括料仓和支架,料仓底部支撑有支架,料仓底端连接有输料筒,数艘输料筒内安装有输料机构,输料筒一端底部连接有出料箱,出料箱一侧安装有支板,出料箱上安装有控制板,出料箱内部安装有称量排料机构,第一电机运行,使得第一转杆进行转动,从而使得绞龙将料仓下落的萤石料从输料筒的一端输送到另一端,从出料口进入,然后掉落在支撑板上,称量器对支撑板上的萤石料进行称量,达到设定重量时,第二电机运行,使得第二转杆进行转动,从而使得支撑有萤石料的支撑板下摆,另一个支撑板衔接到出料口底部,继续对萤石料进行接收,而称量后进行下摆的支撑板在下摆的过程中,将称量的萤石料倒出,使得萤石料从送料口进行定量输出。 该实用新型的技术效果和优点:1、通过第二电机、第二转杆、支撑板、称量器以及控制板的的设置,与现有技术相比,能够精确对每次排出的萤石料进行称量,且精确到具体重量进行输送,从而使得输送出的萤石料比重在进行生产中更加精确,从而提高生产出产品的纯净度,且能够对每次输送量进行调整,从而适用不同重量的输送;2、通过第一电机、第二转杆、绞龙的设置,与现有技术相比,能够对料仓中的物料进行持续输送,且输送效率高,并且能够避免输送的萤石料对料仓造成堵塞。
    萤石料仓用送料装置自动下料装置
  • 2500020691   四川   TG76   应用技术   化工、木材、非金属加工专用设备制造
    该项目涉及的技术发明主要应用于核电压力容器、蒸汽发生器、稳压器封头锻件的制造。封头是核电主设备中一体化程度较高、异形复杂度较突出、制造难度较大的零部件之一。水室封头在大厚壁球形封头基体上集成有偏心直接管、水平管两个分部且水平管嘴的长度超出球形封头外径,要求一体化整锻成形。该项目所用的技术发明根据产品的结构特点,可采用自由锻与模锻相结合、自由锻与冲压相结合的锻造工艺,通过设计特殊的中间坯结构、设计合理的专用模具和制定合理的工艺参数,在现有的万吨载荷的压力机设备上,利用多火次锻造来实现带长直段封头、带向心与非向心混合接管的异形封头的全仿形锻造,有效提高封头材料利用率、缩短制造周期、降低制造成本和质量风险,提高工艺先进性,达到国际先进水平。 通过持续的工艺创新,实现3项发明专利的授权,发表3篇论文。通过核心制造技术的突破,应用该技术发明成功制造了近百件的封头锻件,产值2亿元以上。制造技术可覆盖AP1000、华龙一号、CAP1400等机型的压力容器、蒸汽发生器、稳压器封头制造,实现了封头的稳定化批量制造,保障了中国核电高质量批量建设的需求。
    核电站封头近净成形工艺模具锻造工艺
  • 2500050190   内蒙古   S781.52   基础研究   木材和竹材的采运
    供暖能耗占中国能源消费的7%以上,随着双碳目标的提出,中国供热行业亟需热力重构,推行智慧供热系统。固体储热技术具有蓄热能力高和化学性质稳定、储热安全等优点,被广泛用于用户侧供热、电网侧调峰等领域。当前固体储热面临的主要问题:一是由于以镁砖为主的固体储热材料成本高;二是在工业用热领域,环境复杂,精准用热难实现。因此亟须开发低成本固体储热材料和智慧控制平台。技术团队依托“科技兴蒙”等项目,创新提出了基于低成本叶腊石的固体储热材料的制备技术、稀土掺杂的高效电热丝制备技术和远端云控制平台,有效降低了固体储热材料的制造成本,成功将固体储热清洁供热技术扩展到了民用建筑、农业设施以及工业建筑等领域。 取得创新成果如下:(1)发明了低成本叶腊石固体储热材料的制备技术。采用低品位叶腊石矿作为原料,通过添加黏土、结合剂等成功制备出新型固体储热材料,实现了固体储热材料的低成本化,成本降低20%;(2)发明了稀土掺杂制备高性能电热丝关键技术。通过引入纳米稀土粒子,优化制备工艺,获得的纳米稀土改性的电热丝,其电热转换率达97.5%,成功解决电热丝电热转换率低的难点;(3)建成固体储热供暖机组远端云控制平台。采用物联网、大数据、人工智能等“互联网+智能固蓄供热”技术,建成了固体储热供暖机组远端云控制平台,实现24小时智能远程控制,精准用能。 开发的高效固体储热清洁供热技术广泛应用于巴林左旗教育局8所学校、通辽新华书店项目合同、小庙小学、鑫峰市场研学基地、赤峰市红山区花卉市场、和美医院、万和佳苑、大光顶子旅游区、弘坤酒业、蒙塑管业、克什克腾旗32所学校、公安局监管大队、克什克腾旗疾病预防控制中心、旗殡仪馆等场所,产生的经济价值达2.2亿元。
    木材利用生物灭杀处理综合检测装置
  • 2500110124   福建   X799.1   应用技术   环境治理
    项目属于土木建筑科学技术领域。传统建筑建造活动对木材、水泥等材料的粗放式利用,造成资源浪费。例如,大量的建筑垃圾被随意丢弃,未得到有效回收利用,据统计,中国建筑垃圾产量已占城市垃圾总量的30%以上。建筑行业在绿色低碳发展方面面临着一些技术瓶颈,如施工能效与资源利用率低、建筑垃圾资源化利用程度不高、生态友好型建筑结构体系不完善等。要解决这些问题,需要通过技术创新来开发更加高效、节能、环保的建筑材料和施工设备。项目聚焦建筑行业资源浪费、能耗高及环境污染等关键问题,开发了一系列绿色节能建筑材料与施工设备,解决了行业内的“卡脖子”问题,推动了建筑行业的绿色低碳发展。项目取得以下创新成果: (1)创新了智能绿色施工装备与低碳建造工艺。针对建筑施工能效与资源利用率低的问题,开发了基于三轴联动搅拌技术的混凝土生产装置、建筑专用3D打印机及管道高效加工与资源保护工艺。通过三维动态搅拌、智能震动辅助系统及自动化集成创新,实现能效提升30%以上,单次搅拌时间缩短28%,单位产能能耗降低30%以上;通过料管套接与滑槽设计,解决传统3D打印的料管磨损和精度不足问题,减少模板损耗并提高异形结构成型精度;通过坡口一体化设备,降低施工损耗15%以上,显著提高管道加工效率。 (2)创新了建筑固废资源化与低碳处理技术。为实现建筑垃圾的高效资源化利用与低碳处理,开发了固废智能分选系统、固废高效粉碎再生技术和再生材料成型工艺。固废智能分选系统通过转动筒与风选孔的协同设计,实现建筑垃圾的精准分类与高效回收,回收率高达90%;固废高效粉碎再生技术通过多级破碎装置,产出符合GB/T 25177标准的再生骨料;再生材料成型工艺通过挤压成型技术,显著提升了再生混凝土的密实度和成型质量。 (3)开发了生态友好型建筑结构体系。为提升建筑施工效率与工程质量,开发了软土地基立体加筋技术、全预制透水道路系统和工业化薄板结构技术。软土地基立体加筋技术通过桩-织结合式结构,显著提高了地基承载力,降低了填料用量20%,减少了沉降和不均匀变形;全预制透水道路系统采用模块化拼装技术,实现了透水率≥1.5mm/s,施工周期缩短50%,同时保证了道路的透水性和承载能力;工业化薄板结构技术通过创新的固定装置和连接方式,实现了混凝土薄板的快速安装和拆卸,减少了现场湿作业,提高了施工效率和安全性。这些技术有效提高了施工效率和工程质量,降低了资源消耗和环境影响。 项目获授权国家专利9件,其中发明专利5件,实用新型专利4件。开发的绿色节能建筑材料与施工设备已在多个建筑和市政项目中实现产业化应用,近三年累计新增产值超过12.82亿元。特别是在建筑固废资源化利用和生态友好型建筑结构体系的应用中,项目研发的技术显著提高了资源回收利用率,减少了环境污染,促进了建筑行业的可持续发展,真正实现了“绿色节能驱动建筑行业升级”的目标。
    节能建筑材料建筑垃圾资源利用施工设备
  • 2500100102   北京   TM35   应用技术   电机制造
    在万物互联的时代背景下,体育运动正经历着一场深刻的数字化变革。从奥运赛场到全民健身,从专业训练到康复医疗,数据驱动的精准化管理已成为现代体育发展的必然趋势。然而,传统的运动监测设备普遍面临着电池续航短、维护成本高、佩戴不适等瓶颈问题,严重制约了智能体育的进一步发展。在这一背景下,一项革命性的技术-摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,TENG)应运而生。这项由王中林院士团队于2012年首次提出的创新技术巧妙地将人体运动产生的机械能转化为电能,不仅解决了传统设备的能源供给问题,更开创了自驱动传感的全新模式。经过10余年的持续研发与应用探索,TENG技术已在智能体育领域展现出巨大的应用潜力,为实现无电池、轻量化、高精度的运动监测系统提供了可行方案。 1.主要研究成果:研究团队聚焦摩擦纳米发电机技术在智能体育领域的应用,取得了多项重要突破。TENG技术基于摩擦起电和静电感应的耦合效应,通过将机械刺激直接转化为电信号,既可作为能量收集器为设备供电,又可作为自驱动传感器实现运动数据的实时检测与分析。自2012年提出以来,因其成本低廉、结构简单、能量转换效率高、材料选择多样性等优势,该技术在智能体育领域展现出广阔的应用前景。这一技术的核心创新在于解决了传统传感设备的能源依赖问题,其独特的自供电特性和高灵敏度传感能力使其在运动设施、可穿戴装备和运动健康三大领域发挥着重要作用,不仅提升了体育运动的科学性和智能化水平,也为运动员训练、健康监测和医疗康复带来了革命性的变革。1.1运动设施智能化改造的重大进展.在运动设施智能化方面,研究团队实现了突破性创新。以智能乒乓球台为例,团队开发了基于柔性、耐用木质材料的TENG技术。通过简单有效的木材处理方法,木材的摩擦起电性能和机械性能都得到大幅提升,包括强度、柔韧性、耐磨性和可加工性能等。用改性木材制备的TENG输出性能提升了约70%,同时具有质量轻(0.19g)、结构薄(0.15mm)、价格低等优点。这种技术被成功应用于构建具有多种传感功能的智能乒乓球台,利用乒乓球撞击球台产生的机械能设计了自驱动落点分布统计系统和擦边球判定系统。该系统可同时实现乒乓球的速度传感、路径追踪和落点分布统计,记录的完整数据可用于大数据分析,为运动员训练提供有效的评估和指导。更重要的是,系统还能准确判定两种不同的擦边球类型,可以辅助裁判员在比赛中做出准确的判罚,这一功能具有重要的实用价值。该技术还可延伸到跳远、篮球、羽毛球、网球、排球等多项体育运动的智能分析中,展现出广阔的市场前景。1.2可穿戴设备的革命性突破。在可穿戴设备领域,研究团队设计了多种基于TENG的智能运动装备,实现了自供电的高灵敏度生理信号实时感知。针对击剑训练这一具体应用场景,团队研发了一种高弹性、轻质、高性能的全气凝胶TENG,通过将TENG阵列嵌入击剑服构建了一种自供电无线击剑分析系统。该系统能将击剑动作的力学信号转化为电信号,实现毫秒级响应与准确检测,实时辅助比赛判罚。通过集成卷积神经网络算法,系统对3种击剑技术类型的分类准确率达到100%,验证损失仅为0.0673,为训练分析和弱点识别提供重要参考。这项创新展示了自供电系统与深度学习结合在智能体育领域的巨大潜力,其贴合皮肤的设计兼顾了穿戴舒适性与环境适应性,完美契合可穿戴技术对轻量化、低功耗和功能集成的核心需求。1.3运动健康器件的医疗级突破。在运动健康器件领域,研究团队取得了医疗级技术突破。团队开发了基于摩擦起电和静电感应耦合效应的无电池、经导管、自供电心内起搏器,将人体微弱生命活动转化为驱动医疗设备的“生物电池”,代表着康复监测与治疗的范式革命。该胶囊状起搏器可通过静脉途径植入,有效将心脏运动能量转换为电能,并在3周随访期内维持心内膜起搏功能,克服了传统植入式设备的能源缺陷。此外,团队还研发了一种基于3D打印技术的自供电膝关节运动监测系统,通过卷积神经网络和贝叶斯优化技术,能够以97%的准确率识别膝关节运动模式,为步态分析和智能康复医学提供了创新解决方案。 2.项目前景:在体育与科技日益融合的当下,TENG技术的飞速发展为智能体育领域开辟了崭新的路径,一场运动健康新革命正悄然兴起。TENG技术展现出柔性、轻便、自供电和对机械刺激高灵敏等卓越特性,使得基于TENG的传感设备能够高效收集运动大数据,为运动员表现和健康提供精确见解。人工智能技术与TENG的深度融合将是未来发展趋势,通过机器学习算法实时分析运动数据,实现动作精准识别、个性化训练建议和伤病风险预测。结合边缘计算和自适应系统,TENG驱动的智能装备可提供低延迟反馈,动态优化训练方案。多模态数据融合与人工智能模型泛化能力的提升,将进一步推动体育科学向数字化、智能化迈进。TENG技术在智能体育领域产生了显著效益。经济效益方面,自供电特性可大幅降低设备运营成本,实现“即装即用”,高精度和实时性特点可提高运动员训练效率。在医疗康复领域,精准数据分析可避免过度治疗,提高治疗效果并降低医疗费用,为企业带来新的市场增长点。社会效益方面,该技术为竞技体育科学化训练提供有力支撑,降低智能健身设备成本,为普及全民健身创造条件。在医疗健康领域,长期康复监测成为可能,可缓解医疗资源紧张问题,促进材料科学、电子工程、体育科学、医学工程等多学科交叉融合发展。 3.未来展望:TENG技术在高精度运动传感、医疗健康和运动康复等领域不断取得显著进展。展望未来,运动训练和比赛将更加智能化、个性化,运动员将享受更科学、高效的个性化服务。随着技术瓶颈的逐步突破,研究团队的创新成果将成为智能体育发展的强大引擎,推动运动健康产业迈向新高度,为竞技体育、全民健身、康复医疗等领域注入创新动力,为人类健康生活和体育事业发展开辟广阔前景。
    摩擦纳米发电机木材处理方法运动监测设备
  • 2500110023   福建   TS653   应用技术   人造板制造
    项目属于林业科学技术-林业工程-木材加工与人造板工艺技术领域。 传统竹基复合材料存在竹材利用率低、产品强度不均、工程应用场景受限三大瓶颈。突破竹材高效利用、低碳制造与工程化应用技术,对推动竹产业升级至关重要。该项目通过“原料再生-装备升级-产品创制”三链融合创新,构建竹类生产废弃物高值化利用技术体系,开发环保耐用、高性能、低成本的竹木复合建筑材料,实现竹材利用率提升与环境污染降低协同增效。取得以下主要创新点: (1)通过“多层级复合结构-低碳胶合工艺-智能成型系统”三位一体创新,构建竹基复合板材结构设计体系,实现材料力学性能、环保性及制造精度的协同提升。创新采用竹龄定向匹配技术构建多层级复合结构,结合竹青条刺入增强机制与多木材叠层热压工艺,使集装箱底板抗压强度提升30%以上;研发双树脂梯度渗透技术实现竹质胶合板耐磨性倍增;首创无胶自紧实木芯板技术+真空动态压型协同工艺,突破性减少70%胶黏剂使用;开发集成多电机协同清屑热压模块+电阻反馈式双腔涂布装置+竹木复合结构增强工艺的智能异形制造系统,使异形构件胶层均匀度突破97.2%。 (2)通过“核心装备创新-竹木板全流程产线-数字智能管控平台”三元协同创新,构建竹基复合板材全链条智能制造体系与工艺革新,达成竹材纤维力学性能最大化利用与绿色制造工艺的有机统一。自主研发模块化智能热压装备集群,集成蒸汽-棘轮滑轨协同控压、液压裁切打磨一体及防位移高精冲孔技术,实现关键工序自动化率85%以上;首创竹木复合板全流程智造产线,基于双向螺纹杆动态定位与双腔滚胶筒压力自适应涂布技术,打通切割、刨削、涂胶、热压等12道工序协同作业,产品合格率超98.5%;创新开发竹基材料工业互联网双平台(生产数据分析系统+流程管理系统),通过数字孪生技术实现工艺参数实时优化与全流程闭环管控。 (3)通过“模块化结构设计-材料高效利用-装配工艺创新”多维集成创新,构建竹基复合建筑材料工程化应用全链条技术体系,实现低成本、高性能、快装配的工程化应用目标。首创集装箱底板模块化对称拼接可拆装设计,通过镂空优化、内加强格板及楔形铆接技术,实现局部快速更换与高强度重组,减少胶粘剂依赖;突破竹材利用率瓶颈,开发小径毛竹定向排列、竹丝帘尖角增强与梯度热压复合工艺,显著提升力学性能并降低生产成本;创新竹木复合板结构-功能一体化制造与智能装配协同技术,利用建筑外墙悬挂注浆固结与厂房插销联动装配技术,使集装箱底板兼具环保与工业化建造的高效特性。 项目共获得授权专利13件,其中发明专利7件、实用新型专利6件,制定软著2件。培养研究生8名。项目实施期间在福建省民益建设工程有限公司;海曜建工集团有限公司;精易建工集团有限公司等多家单位推广应用,新增产值10.7亿元,利税13712.7万元,促进了竹木的种植和精深加工产业链的发展,产生了显著的经济、社会和生态效益。
    人造板工艺复合工程材料废弃物利用
  • 2600140003   甘肃   TU717   应用技术   房屋工程建筑
    建筑施工物料仓库智能管理系统V1.0是一种利用现代信息技术实现物料仓库高效管理的系统。 它主要通过自动化数据采集设备,如射频识别(RFID)技术、条形码扫描器等,对物料的出入库进行精准记录。这样可以实时追踪物料的数量、规格、批次等信息。系统还能根据施工进度和物料需求计划,自动提醒管理人员进行补货等操作。同时,它可以对库存进行智能盘点,极大减少人工盘点的误差和工作量。另外,其具有数据存储和分析功能,通过分析物料使用频率、成本等数据,帮助企业优化采购计划和成本控制。在安全管理方面,能确保物料存放符合安全规定,对特殊物料进行重点监管。 该系统所涉及的多种技术已相对成熟。如条形码技术、射频识别(RFID)技术,能够实现物料的精准识别与快速数据采集。仓库管理系统(WMS)功能不断完善和强大,可实现从入库到出库的全流程管理;物联网技术可将仓库内的设备、物料等连接起来,实现信息的实时传输与共享。 该系统广泛适用于各类建筑工程,包括住宅、商业建筑、工业建筑、基础设施建设等不同类型的项目施工物料管理;物料涵盖建筑施工中常用的各种物料,如钢材、水泥、砂石、木材、构配件等,以及各类工具、设备等固定资产的管理。 该系统在安全方面采用数据加密技术,防止数据在传输和存储过程中被窃取或篡改。建立完善的数据备份与恢复机制,避免数据丢失风险;对危险物料等特殊物品的存储和使用进行严格监控,系统可以确保物料存放符合安全要求,降低安全事故发生的风险。
    建筑施工物料仓库智能管理系统建筑工程
  • 2600011039   陕西   TM53   应用技术   输配电及控制设备制造
    能源与环境问题是当今社会备受关注的热点,尤其近年来随着柔性可穿戴电子设备的兴起和国家“双碳”政策的提出,人们对储能材料的选择和开发的要求也越来越高:1)绿色可持续;2)优良的电化学存储性能;3)机械性能优异,能够适应不同的工作环境。生物质基材料作为一种绿色可持续的天然材料,具有孔隙丰富、价格低廉、环境友好等优点,在电化学储能器件中具有良好的应用前景。推进储量丰富和绿色环保的生物质基材料资源化利用,是实现“双碳”的有效技术途径,也是中国节能减排和环境保护的重要任务,符合当前环保节能和低碳经济的需求。 基于国家自然科学基金面上项目、国家重点实验室项目、陕西省自然科学基金等项目的支持,研究组围绕“高比能生物质基超级电容器的设计构筑与储能特性研究”为核心主题,以绿色、可持续的生物质基材料(木材、纤维素、农林废弃物)及其衍生品(纸基)基础,设计、构筑了一系列不同的生物质基储能新产品,开展了一系列具有创新性、特色性的工作:创新性地设计了木材和纸基材料同类玻璃高分子结合用于超级电容器储能领域,获得了“一箭多雕”的效果:利用类玻璃高分子兼具传统热塑性和热固性聚合物的双重特性,赋予了木材和纸基复合材料高强度、可塑形、自修复和形状记忆等特性,同时由于类玻璃高分子的引入,所构筑的木材和纸基超级电容器储能器件的循环寿命也得到了极大地改善。该工作对于生物质基多功能储能材料的开发和应用有着重要的启示作用和参考价值;开发了一种集电极材料和隔膜于一体的兼具高功率和高能量密度的一体化纸基超级电容器。这种一体化的纸基超级电容器能够极大地减小电解液离子的传输阻力,为离子的存储和传输提供更高效的空间和通道,而且这种一体化储能器件具有更加明显的质量优势。 所构筑的一体化超级电容器储能产品预期的功率和能量密度都远高于商用超级电容器和动力电池,表明其能够满足商用水平,而且在整体性能上还有了很大地提升,有助于推动中国造纸和新能源领域的快速发展,抢占技术制高点。建立了非碳化法构筑生物质基高比能超级电容器储能材料的新方法。区别于通过碳化改善生物质基材料导电性的通用方法,非碳化的方法不仅能够最大程度地避免生物质基材料自身丰富的多孔结构免受高温的破坏,而且能够减缓高温碳化所带来的机械强度下降。发展了多功能生物质基储能材料,提高了生物质资源的利用效率,拓宽了生物质材料的研究领域和应用范围,受到了国内外学术同行的高度认可和广泛关注。主要理论与技术创新包括以下三部分: (1)揭示了生物质基多级孔结构差异对电解质的传输、存储行为影响的动力学机制。 研究了天然木材、纸基材料的微观孔结构分布和大小及电活性材料、类玻璃高分子在木材、纸基中的空间分布情况,通过改变电极材料的组成,优化不同组份的工艺配比,调控生物质复合材料的微观结构,基于多孔介质扩散理论中Bruggeman方程,探明生物质基多级孔结构差异对电解质传输、存储行为的影响规律,揭示了生物质基多级孔结构差异对电解质的传输、存储行为影响的动力学机制。该动力学机制的阐明为后续高比能生物质基储能材料孔结构的设计、优化提供了有效地借鉴和指导。 (2)构建了生物质基储能器件的理化特性和电化学性能间的协同相关性。 通过设计构筑具有不同类玻璃高分子加入量的生物质基复合电极材料并对其相关物理化学特性(包括自愈合温度、自愈合速率、机械强度、粘弹性、拓扑网络结构转变温度、交联密度和化学键合)和电化学性能(电导率、比电容、倍率性能、循环寿命、自放电性能、功率和能量密度等)进行测试、计算并结合COMSOL有限元仿真模拟对存储器件的物理化学特性和电化学储能过程,从实验和理论模拟的角度来分析,建立生物质基储能器件的理化特性和电化学性能间的协同相关性。该研究成果为设计兼具优异理化特性和良好储能特性的生物质基储能器件提供了借鉴和指导。 (3)阐明了超级电容器功率和能量密度连续可调的机制与实现途径。 创造性地发展了真空抽吸法和电化学聚合法来调控电活性材料的负载量及其在生物质基微孔道中的分布情况,并深入研究了功率和能量密度连续可调式高比能的电极材料体系、配方融合技术,从而实现了对超级电容器功率和能量密度的连续可调,阐明了超级电容器功率和能量密度连续可调的机制,获得了高能量和高功率密度的致密能源器件的创新工艺技术。这对超级电容器应用范围的进一步拓宽具有重要的研究价值和现实意义。 项目在高效多层级有序可控的生物质基纳米复合电极材料的设计构筑,生物质基储能器件的理化特性和电化学性能间的协同相关性研究及超级电容器功率和能量密度连续可调工程技术问题的解决等关键科学问题和理论认识上取得了一系列突破,获得了一系列不同的生物质基复合结构的电极材料构筑新工艺,取得了国际先进水平的研究成果,得到了国内外同行的认可。5篇代表性论文篇均SCI他引100次,3篇论文先后入选ESI高被引、热点论文。研究成果受到了包括中国科学院院士彭慧胜教授、加拿大工程院院士倪永浩教授、哈佛大学Xingcai Zhang研究员、法国国家科学研究院Philippe Poulin教授、中国科学院大连化物所国家杰青吴忠帅研究员等在内的国内外学术同行高度认可和广泛关注,被高分子领域高影响力的新媒体高分子科学前沿等选作亮点进行了专题报道。此外,依托于该项目所制备的一系列生物质基超级电容器储能材料和其它功能材料,自2020年1月开始先后应用于惠州市妥谱新材料有限公司、西安博瑞得科技有限公司,截止到2022年12月,先后为两家公司分别新增销售额8000和1000余万元。
    电极材料超电容性能储能材料
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