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高等教育领域数字化综合服务平台
AI机器学习技术加速功能新材料的研发
1.痛点问题
新材料的设计与研发往往面临挑战：急需的新材料难以快速筛选设计，而设计出的新材料又难以找到高效且低成本的合成配方，拥有合成配方的新材料又会面临规模化的长周期探索。根据国家工业和信息化部对30余家大型骨干企业调查结果显示，130种关键材料中，有32%国内完全空白、54%虽能生产，但性能稳定性较差、只有14%左右可以完全自给，亟需新思路来解决我国新材料研发难题。本项目着眼于新材料研发，希望通过创建目前业内空白的智能化新材料研发范式，引领行业智能材料开发自动化服务与工艺的开发。
在数字化、智能化浪潮中，国家和各行业的产业界都非常看重科研的智能化升级。通过持续的交流与调研，我们发现许多企业和研发团队目前对智能研发存在大量潜在需求，而智能研究服务与工艺的同类竞品极少。因此，清华智研将作为一家高新科技企业，以AI赋能研发（AIEmpoweringResearch&Development）为使命，组建国际顶尖水平团队，向国内引进并自主开发世界前沿的AIforScience技术，打造世界级的AI未来实验室（World-ClassAIFutureLab）。
2.解决方案
本技术为新材料研发数字化智能服务平台，可在材料研发过程中对各个尺度以及不同研发阶段下进行智能化的加速及分析服务。以各种人工智能算法为核心，如主动学习算法，图神经网络，卷积神经网络等，我们根据不同材料体系的尺度包括三大方面：1.针对分子及晶体等微观尺度的功能材料研发，设计智能化的深度学习系统。2.针对二维功能材料及其功能性器件、催化剂、膜材料等宏观尺度，设计智能化的深度学习系统。3.针对功能材料研发的表征仪器等平台尺度，设计智能化的系统解决方案。这些智能化解决方案能极大地加速新材料尤其是碳中和相关材料的研发速度，从而大大地降低研发成本与时间，为企业获得有竞争优势的科研壁垒。
自动化和人工智能助力未来智能实验室的方方面面，从样品制备（称量固体、添加液体、超声处理.等)，到合成（分配液体，控制温度，混合，测量pH值，干燥等)、表征（气相色谱，高效液相色谱，分光光度法等)，通过自动化/机器人的辅助，可以有效提高可重复性，提高信噪比，加快实验速度。通过人工智能技术，将实验数据转换为可操作的智能指导，快速浏览并利用复杂的数据，提升认知能力。
智能化研发平台
3.合作需求
拟成立公司推动该项成果的产业化进程，希望对接
1）工程化、产品化所需的资源；
2）新能源、新材料领域合作企业。
清华大学
2022-09-23
玉米芯废渣制备纤维素乙醇技术与应用
本项目成功地攻克了纤维素乙醇技术中的主要“瓶颈”问题：将原料和预处 理成本转移到了高附加值产品中；就地生产了廉价的纤维素酶；避开了戊糖乙 醇转化率低难题，同步酶解发酵生产了乙醇；结合提取木素生产生物材料技术 的开发，形成了完整的木质纤维素材料生物炼制生产液体燃料和高值化学品的 集成创新技术，率先进入了产业化进程。本技术可带动秸秆类生物资源的高效 利用，为逐步形成能部分替代石化产业的生物质炼制产业，促进人类社会的可 持续发展奠定基础。
山东大学
2021-04-13
浸没相转化法制备PVDF中空纤维超/微膜技术
1） 海绵状的完整非对称结构使膜丝具有卓越的机械性能，延长了膜组件的使用寿命；2） 互穿的网络化支撑层孔隙充分降低了流体的透过阻力，膜通量提高了30～50%，膜丝的拉伸强度从2.5 MPa提高到4.5MPa。同时膜丝表面孔径分布均一，保证了膜的过滤精度；3） 制备过程中引入嵌段共聚物使膜具有极好的亲水性及优异的抗污染性能；4） 聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料具有优异的化学稳定性，可耐受5000ppm的游离氯浓度，适用的pH范围广，不易受到酸碱等化学品的腐蚀。
南京工业大学
2021-04-13
玉米芯废渣制备纤维素乙醇技术与应用
本项目成功地攻克了纤维素乙醇技术中的主要“瓶颈”问题：将原料和预处理成本转移到了高附加值产品中；就地生产了廉价的纤维素酶；避开了戊糖乙醇转化率低难题，同步酶解发酵生产了乙醇；结合提取木素生产生物材料技术的开发，形成了完整的木质纤维素材料生物炼制生产液体燃料和高值化学品的集成创新技术，率先进入了产业化进程。本技术可带动秸秆类生物资源的高效利用，为逐步形成能部分替代石化产业的生物质炼制产业，促进人类社会的可持续发展奠定基础。
山东大学
2021-04-14
热致相分离聚丙烯中空纤维膜制备技术
技术简介：
聚丙烯是廉价易得的热塑性聚合物，具有耐溶剂和耐细菌降解的优良性能。通过热致相分离的方法可以将聚丙烯制备成孔径为 0.1~0.3μm 不同孔径的中空纤维微孔膜。热值相分离法制备的膜具有孔径分布窄、孔隙率高，强度高和耐有机溶剂的特点。可用于海水淡化预处理、水处理、空气净化、液体调味剂和液体饮料除浊、膜蒸馏、膜萃取等过程中。通过降低稀释剂含量和调整制膜工艺，可以生产血液氧合器(人工肺)用膜，替代进口。
应用前景分析：
水是人类生存最主要的物质，随着社会进步和人民生活水平的提高，水用量增大、品质提高。膜法水处理是目前公认的成本最低的水处理技术，具有很好的应用前景。课题组可以提供成熟的热致相分离聚丙烯中空纤维膜制备技术。
经济效益预测：
聚丙烯是最廉价的膜材料，由聚丙烯生产的膜成本低于聚偏氟乙烯、聚砜等膜材料生产的膜，聚丙烯膜的生产具有较好的经济效益。
技术成熟度:产业化项目
天津大学
2021-04-11
高性能富镁及富镁铝复合涂料
1）在国内外首次研究开发了对镁合金具有阴极保护作用的富镁涂层，通过优化的微弧氧化技术获得高度孔隙率表面，并通过硅烷处理使涂层与镁合金的结合力从6MPa提高到12MPa。利用纯镁颗粒的牺牲阳极作用及氧化铈颗粒的控制活化作用，得到对AZ91D镁合金具有高度屏蔽作用、阴极保护作用和高结合力的耐蚀富镁涂层，耐蚀显著提高，耐盐雾2200小时以上。 2）在富镁涂料的基础上，通过以部分铝粉代替镁粉，研制开发了适用于铝合金基体的新型高性能镁铝复合涂料，该复合涂层对铝合金具有高结合力、兼备屏蔽、阴极保护和缓蚀等多种功能，极大提高了铝合金的耐蚀性，其耐盐雾性能达到4000小时以上。 主要技术指标：涂层具有优异的物理机械性能、耐蚀性。特别适合于苛刻的腐蚀环境中。镁合金是最轻的金属结构材料，在军机、卫星、导弹等航空航天器中具有极重要的应用价值，在汽车、民航机、电器产品等有很广泛应用。但由于镁合金在自然环境和各种腐蚀性介质中腐蚀速率皆很高，腐蚀已成为制约其应用的主要问题之一。我们开发的适用于镁合金的富镁涂层，大大提高了镁合金的耐蚀性，其成本与目前使用的高分子类涂层相当，但耐蚀性显著提高。在各种军、民用镁合金的应用场合都具有明显的推广应用前景。铝合金是应用最广泛的有色金属材料之一，但在苛刻的腐蚀性环境中（如海水及海洋气候等），铝合金皆需要采用涂层保护技术，我们开发的适用于铝合金的镁铝复合涂层，其成本与目前使用的高分子类涂层相当。
北京化工大学
2021-02-01
高性能聚丙烯成核剂的开发和应用
开发了一系列高效聚丙烯成核剂以及相关的生产工艺，并应用所开发的高效成核剂开发了高性能聚丙烯专用料。具体成果如下： （1）开发了具有非对称结构的山梨醇类聚丙烯透明成核剂，应用此类成核剂可以开发高透明聚丙烯专用料，可以应用在食品包装、日用品以及医用注射器等领域。目前此类成核剂已经小批量生产。 （2）开发了制备有机磷酸盐类成核剂NA-40的一步法新工艺，将传统工艺中的三步反应集于一釜完成，工艺简单，产品的总收率达到86%，达到国际先进水平。制备了纳米有机磷酸盐类成核剂，对聚丙烯的力学性能和光学性能都有比较明显的改善，具有良好的应用前景和经济价值。纳米成核剂与市场未纳米化的同类产品相比，在达到相同改性效果时，成核剂的应用量可减少一半，具有较好的推广价值。应用这类成核剂可以开发高透明、高刚性、高耐热的聚丙烯材料。目前，此类成核剂已经批量生产（上海科塑高分子材料有限公司）。 （3）开发了一种新型高效羧酸金属盐类聚丙烯β晶型成核剂，结构属国内外首创，已经申请国家专利。这种成核剂具有较高的成核效率和选择性，能够诱导聚丙烯产生高含量的β晶型，聚丙烯的抗冲击强度提高3-4倍，热变形温度提高10-15℃，解决了聚丙烯一直存在的抗冲击强度和热变形温度不能同时提高的矛盾，应用这种成核剂能够开发高抗冲高耐热的聚丙烯材料。目前，此类成核剂目前处于中试阶段。
华东理工大学
2021-02-01
高性能反相乳液型油田降滤失剂
本项目通过超浓反相乳液聚合，利用丙烯酰胺、丙烯酸等单体共聚合成高性能反相乳液型油田降滤失剂。 钻井泥浆处理剂占钻井总费用的40％以上，随着我国三次采油技术的要求，西气东输工程的建设，各种隧道穿越，钻探工程的增加，对泥浆处理剂的用量会迅速增加，该产品作为主要的泥浆处理剂，符合国家整体建设发展战略，具有广阔的市场需求和良好的发展前景。此外，该产品还是性能良好的污水处理剂，对冶金、矿物加工产生的污水具有良好的聚凝、净化作用，对环境治理有重要意义。 目前国内同类产品通常在水溶液中进行，工艺路线长，有污水产生。产品性能较国外同类产品相比，相差甚远。 本技术生产工艺大大简化，产品无需后处理，可直接在泥浆中使用，产品性能大国为先进水平，降低了设备投资和产品成本，无任何三废。
武汉工程大学
2021-04-11
高性能超快激光精密微加工装备
几年，随着消费电子（手机、智能手表等）、生物医疗需求的快速发展，尤其是代表下一代柔性移动显示屏OLED的巨大应用市场驱动下，超快激光精密微加工产业在世界范围内迅速增长。与传统的纳秒长脉冲相比，脉宽小于15皮秒的超快激光器用于材料加工时，由于脉冲的持续时间短于材料的热弛豫时间，在加工过程中避免热效应，基本不带来附加损伤和毛刺，适合于微米乃至纳米精度的超精细冷加工。超快激光的瞬间功率极大，几乎可以和任何材料相互作用，因此适用于超快激光加工的材料范围几乎不受限制，尤其有优势的加工对象包括玻璃、蓝宝石、陶瓷、太阳能薄膜、半导体晶圆、特种合金、精密医疗器件等。
南京大学
2021-04-10
高性能量子照明雷达的设计与仿真
量子照明雷达是新兴的研究方向，是量子信息技术与雷达技术相结合的新兴产物。而量子信息技术又是古老的量子力学与信息技术相结合的交叉学科，不少研究者因晦涩的量子力学而望而却步。为了降低量子照明雷达的神秘感，打破抽象壁垒，我们创造性地发展了量子照明雷达的高效仿真技术，对于未来实现量子雷达的普及与推广具有重要意义。
截止目前，尚未见到关于量子照明雷达仿真平台的相关报道。而该成果基于MATLAB这一易于上手的计算机数值平台，沟通了抽象的量子力学与具体的量子目标探测之间的桥梁，具有创新性和国内领先的技术先进性。
经过近五年的研究和近两年教学实践的检验，该成果不断丰富和完善，通过可视化的工作界面，可以给出量子信号源的关键物理参数分析、量子态演化过程、多份量子态条件下量子照明雷达的虚警概率分析等多个方面的图形化界面，具有较强的推广应用价值。鉴于量子雷达技术是未来新体制雷达的重要技术途径之一，本成果将有望在空间、水下目标探测方面取得应用，市场应前景广阔。截止到目前，该成果已经应用于高年级本科生的培养与实训和北京某研究所的新体制目标探测项目研发中。
北京理工大学
2021-12-07