2013年教育部科学技术奖励通过形式评审的2个项目

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 12:57:45
一:有机超薄膜声表面波气体传感器关键技术及应用
气体传感器技术是现代化学量信息检测的重要方向,在大气污染、有毒气体检控、生化反恐、军事侦察等诸多领域有着重要应用,在国民经济和国家安全方面具有重要的战略地位,国际上现有的气体传感器大多采用无机陶瓷作为敏感材料,存在着灵敏度低、选择性差、响应慢等问题,使之成为近年来国际化学传感器领域竞相追逐的研究热点和难点。本项目根据气体传感器向高灵敏、快响应、小体积、集成化和低成本的发展方向,以攻克气体传感器有机超薄敏感膜、声表面波(SAW)传感功能结构和信号变送处理等共性技术难题为目标,将电子信息技术、微机电系统技术和纳米技术交叉融合,经过十余年的研究,突破了气敏材料合成与超薄膜制备、SAW传感功能结构设计与加工、高效富集、环境稳定性和集成兼容等关键技术,率先研制出高性能的有毒有害气体SAW传感器及报警器。取得如下创新成果:

1. 建立了有机超薄膜声表面波气体传感器的吸附及传质动力学机理模型,实现了声表面波传感器的多参数耦合设计,为高性能SAW传感器的研制奠定了理论和技术基础。

2. 发明了PHFA、LSFA、PMPS等多种有机气敏聚合物材料以及聚合物超薄敏感膜的制备方法。PHFA薄膜的灵敏度是美国PNNL聚合物BSP3的3倍,解决了有毒有害气体敏感材料的合成和超薄膜制备难题,缩短了响应时间(≤30s)。

3. 提出了双端谐振器型乐甫波传感功能结构,发明了聚合物波导薄膜和金属电极薄膜的制备方法,提高了器件的品质因子和工艺一致性,灵敏度比法国ENSEIRB的传感器提高了12倍。

4. 发明了加热速度快、吸附面积大的阵列式膜片富集器,构建了SAW传感器阵列,利用多组份气体的分类识别技术,对有毒有害气体的检测阈值降低了20倍,解决了传感器低浓度检测问题。

5.发明了SAW气体传感器的温湿度补偿技术、快速解吸和电磁兼容方法,解决了传感器在温湿度环境下漂移大、稳定性差、恢复慢的技术难题,将传感器的湿漂降低了40余倍,温漂降低了60余倍,优于美国MSI公司产品。

本成果与当前国外同类传感器相比,主要技术指标达到国际先进水平;申请发明专利56项,获授权36项(含美国专利1项),形成了系统的自主知识产权体系,7项技术实现了转让,编制标准1项。在国际传感器权威期刊及会议上发表SCI论文40余篇、EI论文60余篇,出版著作2部。

本成果已经在XXXX、XXXXX等公司广泛应用于工业有毒有害气体(NOx、NH3、CH4等)的检测和控制系统中,三年新增利税9000多万元。研制的便携式SAW神经毒气传感器已在XXXX防化技术大队主战装备上应用,打破了国外的技术垄断和专利封锁,形成了声表面波气体传感器的系列化和国产化,从根本上解决了我国有毒有害气体检测难题,实现了我国声表面波有毒有害气体传感器及其阵列“从无到有”的跨越式发展,对于提升我国化学传感器产品的自主创新能力和综合性能做出了重大贡献,取得了显著的社会经济效益。

二:调谐型微波电磁超材料关键技术及应用
介电常数与磁导率的实部同时为负值的人造电磁超材料具有负折射效应、逆切伦柯夫辐射等奇异电磁特性,能用于制造完美透镜、隐身斗篷、大容量光盘等新颖光电器件,实现电磁波束调控、亚波长成像等功能,在军民各领域的需求广泛。然经典电磁超材料制作工艺复杂、工作频率固定、带宽窄,制约了电磁超材料产业发展。

本项目以满足下一代宽带化智能化通信、导航、识别等器件装备对调谐型电磁超材料的需求,打破经典电磁超材料技术瓶颈为目标,以解决电磁超材料的本构参数的可控机制为突破口,创建了基于亚铁磁性材料的调谐型电磁超材料理论和设计技术,建立了可持续发展的调谐型电磁超材料与器件研发生产平台,获得了多种高性能调谐型电磁超材料及器件,应用于移动通信终端、RFID与物联网、宽带通信等领域,开辟了调控超材料的本构参数及其电磁特性的新路径,促进了电磁超材料及器件与系统向智能化方向发展。

本项目突破了经典电磁超材料的本构参数及其电磁特性不可调节的限制,建立起调谐型宽带电磁超材料设计理论、制作工艺、电磁特性仿真与测试方法等于一体的"调谐型电磁超材料理论与技术",实现了五项创新:

(1)提出基于铁氧体的调谐型电磁超材料理论与方法,并应用于指导射频至太赫兹频段高性能调谐型超材料设计实现,将材料的工作带宽提高了3倍(较经典超材料),为发展宽带智能化光电器件与系统提供了技术支撑。研制出双频/多频可控调谐型电磁超材料,突破了经典电磁超材料工作频带单一且不调谐的瓶颈,奠定了多频宽带通信系统实现基础。提出了基于宽带调谐型电磁超介质的吸波材料技术,突破了基于经典电磁超材料的吸波材料吸波频带窄且固定的瓶颈,为电磁波束调控、雷达隐身等实现提供了有效途径。

(2)提出单频、双频可按需调控的电磁超材料技术,研制出单频、双频可控微波电磁超材料及器件,已应用在RFID读写设备、物联网数传设备、移动通信终端等产品中,显著提高了产品性能。

(3)提出3种单频/双频可控及频率连续可调谐的吸波材料实现方法,研制出宽带吸波材料、矩形波导匹配终端等产品,解决了微波/毫米波通信电路中信号串扰、电磁泄漏等难题,打破该类产品依赖进口的局面。

(4)创建基于离散奇异卷积法的高阶精度时域有限差分技术,提高了电磁特性仿真精度1倍;应用该技术并结合PLRC方法,研究了电磁超材料覆盖金属目标体的雷达散射特性,发展出减小雷达散射截面的有效方法。

(5)提出电磁超材料的亚波长成像技术,突破了光学镜的衍射极限,将光学成像分辨率提高到波长的1/12,为发展高分辨率医学成像设备提供了技术支撑。

本项目申请国家发明专利7项,其中获得授权专利2项;发表论文45篇,其中SCI收录论文18篇;已批量生产销售系列调谐型电磁超材料与器件,近三年产生效益3.2673亿元。

本成果推动了我国电磁材料行业的结构调整、技术进步和产业升级。

如果涉密,管理员删除了就是了一:有机超薄膜声表面波气体传感器关键技术及应用
气体传感器技术是现代化学量信息检测的重要方向,在大气污染、有毒气体检控、生化反恐、军事侦察等诸多领域有着重要应用,在国民经济和国家安全方面具有重要的战略地位,国际上现有的气体传感器大多采用无机陶瓷作为敏感材料,存在着灵敏度低、选择性差、响应慢等问题,使之成为近年来国际化学传感器领域竞相追逐的研究热点和难点。本项目根据气体传感器向高灵敏、快响应、小体积、集成化和低成本的发展方向,以攻克气体传感器有机超薄敏感膜、声表面波(SAW)传感功能结构和信号变送处理等共性技术难题为目标,将电子信息技术、微机电系统技术和纳米技术交叉融合,经过十余年的研究,突破了气敏材料合成与超薄膜制备、SAW传感功能结构设计与加工、高效富集、环境稳定性和集成兼容等关键技术,率先研制出高性能的有毒有害气体SAW传感器及报警器。取得如下创新成果:

1. 建立了有机超薄膜声表面波气体传感器的吸附及传质动力学机理模型,实现了声表面波传感器的多参数耦合设计,为高性能SAW传感器的研制奠定了理论和技术基础。

2. 发明了PHFA、LSFA、PMPS等多种有机气敏聚合物材料以及聚合物超薄敏感膜的制备方法。PHFA薄膜的灵敏度是美国PNNL聚合物BSP3的3倍,解决了有毒有害气体敏感材料的合成和超薄膜制备难题,缩短了响应时间(≤30s)。

3. 提出了双端谐振器型乐甫波传感功能结构,发明了聚合物波导薄膜和金属电极薄膜的制备方法,提高了器件的品质因子和工艺一致性,灵敏度比法国ENSEIRB的传感器提高了12倍。

4. 发明了加热速度快、吸附面积大的阵列式膜片富集器,构建了SAW传感器阵列,利用多组份气体的分类识别技术,对有毒有害气体的检测阈值降低了20倍,解决了传感器低浓度检测问题。

5.发明了SAW气体传感器的温湿度补偿技术、快速解吸和电磁兼容方法,解决了传感器在温湿度环境下漂移大、稳定性差、恢复慢的技术难题,将传感器的湿漂降低了40余倍,温漂降低了60余倍,优于美国MSI公司产品。

本成果与当前国外同类传感器相比,主要技术指标达到国际先进水平;申请发明专利56项,获授权36项(含美国专利1项),形成了系统的自主知识产权体系,7项技术实现了转让,编制标准1项。在国际传感器权威期刊及会议上发表SCI论文40余篇、EI论文60余篇,出版著作2部。

本成果已经在XXXX、XXXXX等公司广泛应用于工业有毒有害气体(NOx、NH3、CH4等)的检测和控制系统中,三年新增利税9000多万元。研制的便携式SAW神经毒气传感器已在XXXX防化技术大队主战装备上应用,打破了国外的技术垄断和专利封锁,形成了声表面波气体传感器的系列化和国产化,从根本上解决了我国有毒有害气体检测难题,实现了我国声表面波有毒有害气体传感器及其阵列“从无到有”的跨越式发展,对于提升我国化学传感器产品的自主创新能力和综合性能做出了重大贡献,取得了显著的社会经济效益。

二:调谐型微波电磁超材料关键技术及应用
介电常数与磁导率的实部同时为负值的人造电磁超材料具有负折射效应、逆切伦柯夫辐射等奇异电磁特性,能用于制造完美透镜、隐身斗篷、大容量光盘等新颖光电器件,实现电磁波束调控、亚波长成像等功能,在军民各领域的需求广泛。然经典电磁超材料制作工艺复杂、工作频率固定、带宽窄,制约了电磁超材料产业发展。

本项目以满足下一代宽带化智能化通信、导航、识别等器件装备对调谐型电磁超材料的需求,打破经典电磁超材料技术瓶颈为目标,以解决电磁超材料的本构参数的可控机制为突破口,创建了基于亚铁磁性材料的调谐型电磁超材料理论和设计技术,建立了可持续发展的调谐型电磁超材料与器件研发生产平台,获得了多种高性能调谐型电磁超材料及器件,应用于移动通信终端、RFID与物联网、宽带通信等领域,开辟了调控超材料的本构参数及其电磁特性的新路径,促进了电磁超材料及器件与系统向智能化方向发展。

本项目突破了经典电磁超材料的本构参数及其电磁特性不可调节的限制,建立起调谐型宽带电磁超材料设计理论、制作工艺、电磁特性仿真与测试方法等于一体的"调谐型电磁超材料理论与技术",实现了五项创新:

(1)提出基于铁氧体的调谐型电磁超材料理论与方法,并应用于指导射频至太赫兹频段高性能调谐型超材料设计实现,将材料的工作带宽提高了3倍(较经典超材料),为发展宽带智能化光电器件与系统提供了技术支撑。研制出双频/多频可控调谐型电磁超材料,突破了经典电磁超材料工作频带单一且不调谐的瓶颈,奠定了多频宽带通信系统实现基础。提出了基于宽带调谐型电磁超介质的吸波材料技术,突破了基于经典电磁超材料的吸波材料吸波频带窄且固定的瓶颈,为电磁波束调控、雷达隐身等实现提供了有效途径。

(2)提出单频、双频可按需调控的电磁超材料技术,研制出单频、双频可控微波电磁超材料及器件,已应用在RFID读写设备、物联网数传设备、移动通信终端等产品中,显著提高了产品性能。

(3)提出3种单频/双频可控及频率连续可调谐的吸波材料实现方法,研制出宽带吸波材料、矩形波导匹配终端等产品,解决了微波/毫米波通信电路中信号串扰、电磁泄漏等难题,打破该类产品依赖进口的局面。

(4)创建基于离散奇异卷积法的高阶精度时域有限差分技术,提高了电磁特性仿真精度1倍;应用该技术并结合PLRC方法,研究了电磁超材料覆盖金属目标体的雷达散射特性,发展出减小雷达散射截面的有效方法。

(5)提出电磁超材料的亚波长成像技术,突破了光学镜的衍射极限,将光学成像分辨率提高到波长的1/12,为发展高分辨率医学成像设备提供了技术支撑。

本项目申请国家发明专利7项,其中获得授权专利2项;发表论文45篇,其中SCI收录论文18篇;已批量生产销售系列调谐型电磁超材料与器件,近三年产生效益3.2673亿元。

本成果推动了我国电磁材料行业的结构调整、技术进步和产业升级。

如果涉密,管理员删除了就是了
超材料的那个,不就是深圳的那个创业公司吗?据说拿了地方政Fu很多钱,什么东西都没做出来,就是个骗钱的。
Bearcat 发表于 2013-9-20 00:31
超材料的那个,不就是深圳的那个创业公司吗?据说拿了地方政Fu很多钱,什么东西都没做出来,就是个骗钱的。
这些项目全部是学校里完成的
为何一个生物医学的项目都没有
这不科学啊