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联系人：王志彬、安红高、徐秀荣 电话：027-67868070、67868165、67868069 传真：027-67868069 E_mail：xxr@mail.ccnu.edu.cn;zbwang@mail.ccnu.edu.cn 地址：武汉市武汉市珞瑜路152号华中师范大学科技与产业处 430079 |
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前 言 华中师范大学位于九省通衢的湖北省武汉市，坐落在武昌南湖之滨的桂子山上，毗邻武汉新技术开发区，占地面积2000多亩，是中国教育部直属重点综合性师范大学， 是国家重点建设的“211” 工程大学，从1903年建校至今已有百余年的办学历史。 学校下设21个学院，4个系，60余个研究所和研究中心。56个本科专业（方向）面向全国招生。目前各类全日制在校生2万余人，其中博士、硕士研究生6000余人，外国留学生300余人。学校现有教职工近5000人，专任教师1300余人，其中教授300余人，副教授500余人，博士生导师219人，专兼职院士5人，人文社会科学资深教授2人，长江学者奖励计划特聘教授1人。学校是国家首批批准的具有博士、硕士学位授予权的单位之一，现有国家重点学科3个、省部级重点学科14个、国家文理科基础学科人才培养和科学研究基地2个、全国人文社会科学重点研究基地3个，省部级重点实验室、工程中心9个（其中教育部重点实验室、教育部重点工程中心各一个）。学校拥有5个博士后流动站，7个博士学位授权一级学科，19个硕士学位授权一级学科，77个博士学位授权学科专业，159个硕士学位授权学科专业。 学校科研工作发展势头良好，科研实力逐年增强。学校人文社会科学研究在全国高校首届、第二届、第三届成果评奖中名列第13位、第10位和第15位，“十五”以来国家社科基金项目立项总数在全国高校排名前15位。近年来，学校按照建设“一流的文科、高水平的理科和有特色的工科”的思路，大力加强学科建设可科学技术研究，理工科也进入快速发展期。理科科研论文“SCI”源刊与收录率连续10年名列全国高校40位左右，一批科研成果获奖，仅2004年，获湖北省和教育部自然科学一等奖各1项，湖北省第四届社会科学优秀成果奖29项；学校不断加大科技成果转化和科技服务社会的力度，被湖北省委、省政府评为“高校科技为湖北省经济作贡献先进单位”。2005年，全校科研经费近亿元，社会服务科研项目经费近3000万元。2006年3月，我校科技与产业处被教育部评为“十五”期间全国高校科技管理先进团队。 学校广泛与国内外许多重点院校、科研机构建立了密切的合作关系。与美国、德国、日本、俄罗斯、法国、新西兰、澳大利亚、韩国、越南等20多个国家的50多所知名大学建立了校际交流关系，开展广泛的学术交流与科研合作。 华中师范大学立足湖北，面向中南，辐射全国，全体华中师大人正以昂扬的斗志，为争取把华中师范大学建设成为教师教育特色鲜明的综合性研究型大学而努力奋斗。
此次成果汇编由于时间仓促，加之编者水平有限，遗漏或错误之处在所难免，敬请原谅。
华中师范大学科技与产业处
二○○六年四月 |
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目 录 项 目
介 绍 发明专利 |
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项 目 介 绍
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BN包敷的一维硼酸铝纳米线的特种增强材料 一.
完成人 唐成春、丁晓夏、高建明、祁守仁 二. 成果简介 2003年，我们首次合成了具有管状结构的硼酸铝纤维，并紧接着在日本国立材料研究所首次报道硼酸铝纳米线的合成方法两个月后，我组也报道了具有自主权的合成方法。到目前为止，我组已经能够自主合成直径在20－80纳米的硼酸铝纳米线Al18B4O33。在此基础上，我们提出了一种新的降低纳米线和基底的界面化学退化作用的方法。考虑到BN的高温化学稳定性和绝缘电子特性，我们提出了在硼酸铝纳米线的表面包覆BN的研究构想。已经从试验上证明了，BN基的复合材料至少在1000°C以下与氧化物或碳化物无任何界面化学作用。现在已经完成了硼酸铝纳米线的BN包覆工作，此硼酸铝纳米线的直径小于100纳米，长度大于10微米。且所有的纳米线被一层约3纳米的BN均匀包覆了。下图中给出了合成的BN包覆的硼酸铝纳米线的X射线和电镜学检测结果。
三.
应用领域 此研究研制成的BN包敷硼酸铝纳米线有能和碳化硅纤维相媲美的高强度、优良的韧性和化学惰性等特点，可以大大降低纤维与合金的界面反应。提高铝合金的韧性。有望在航空航天器、发动机及高分子材料等方面得到广泛的应用。可应用于铝合金的增韧，提高合金的韧性。也可用于高分子材料的机械强度的增强。 四. 技术特点 1.BN包敷硼酸铝纳米线增强材料能够比较好的分散于铝合金材料中，且界面反应大大降低。 2.BN包敷硼酸铝纳米线增强材料制备的工艺简单，产品的均匀性好，纯度高。 3. 适合工业化生产产品无毒，生产过程中几乎没有“三废”，对环境安全。 五. 经济社会效益分析 高强度、高韧性、重量轻的材料是军事装备的急需的。BN包敷硼酸率铝纳米线增强材料可以增强铝合金的韧性，为铝合金的更广泛的应用奠定了基础。可以预见，将在飞机、航天器、舰艇、战车等一系列的军事装备上得到应用。 六. 合作方式 技术服务、合作开发 一.
完成人 徐洪波、杨河林、刘 武、夏应清、谭名、贺平、黄新堂等 二.
应用领域 在未来的军事冲突特别是东南沿海的作战中，如何致胜敌方大型舰船等海上作战平台是赢得战争胜利的关键。及时发现目标，提高我方武器的突防能力、使敌方雷达致盲、通信受到干扰以至中断，是对敌方目标攻击的良好时机，云团武器是实现这些手段的有效工具。 在敌方目标（航母、机场、雷达站）的附近的一定范围内释放纳米烟云，利用烟云对电磁波的反射、衰减等作用，造成无线电波的阻断。 利用云团可以提高我方武器的突防能力。首先，烟云可以形成隐身区，利用云团对信号的阻断，屏蔽敌方雷达、红外和光学探测，以实现处于烟云区内我方目标的隐身，而且小范围内的云团可以形成假目标，或实现目标的电磁屏蔽。 三. 技术特点 纳米烟云的成分配方、生成技术、电磁波介质特性以及与电磁波相互作用的理论和实验研究是项目研究的难点。利用纳米吸波材料的最新成果，研制用于雷达和红外频带电磁干扰云团，并将该云团用于电子对抗、隐身和电磁屏蔽中，该工作是纳米烟云武器的应用基础研究，既有理论研究的意义，也具有应用前景。 四. 主要技术经济指标 以某机场、大型舰船或航母为目标，用理论模型和实验测试两种方法研究形成纳米烟云的微粒大小、颗粒形状、成分配方及其对雷达和红外频带电磁波吸收作用，包括确定纳米烟云形成参数(烟云尺度、主轴指向、浓度分布等)、运动参数(烟云的扩散、漂移、持续时间等)、坐标参数(高度、位置坐标等)。 五. 技术成熟度 对于本项目的研究已经有两年多的前期工作，对于纳米烟云材料、烟云对于红外、微波的衰减性能、烟云的应用技术等都有一定的研究积累。对纳米烟云的屏蔽特性进行过测试，并初步建立了理论计算模型；对于美军航母的雷达、通信系统的性能、频谱、防卫能力都作过系统的调研和分析。 六. 经济社会效益分析 空间对抗技术比其他对抗技术要复杂得多，难度大得多。无源干扰是目前乃至今后长期有效的一种电子对抗手段。为了“星球大战”，美国研究空间烟幕,并把它称之为新型的烟云。烟云既可在空间星球大战中使用，又可通过飞机播撒在空中使用。烟云可广泛应用到陆、海、空，称为一体化的烟幕、烟云。它是目前对抗战略、战术弹道导弹和干扰卫星侦察成本最低，效果最好的一种手段，具有广泛的应用前景。 七. 合作方式 合作开发、技术服务 一.
完成人 李家麟、贾志杰、陈正华、贺平、黄致新 二.
应用领域 无论在军工、民用船只上，还是大型水利设备上，某些部位如螺旋桨及其导流管、方向舵叶、系船柱、链轮门、船闸等经常要受到水流的高度冲刷，水流还夹带着大量的气泡，在这些恶劣的条件下工作，钢材表面很容易产生空泡腐蚀，因此对钢材表面的涂覆层提出了很高的要求。涂料若能有效地防空泡腐蚀，将使船只或水利设备的使用周期变长、维修的次数减少，这不仅能大大减少高昂的维修费，也能保证船只和水利设备的正常使用，特别是潜舰艇维修频繁将使我国海军的战斗力增强，产生巨大的影响。 三. 技术特点 本研究首次将综合性能优异的碳纳米管与锂水玻璃涂料相结合，制成硬度、韧性、弹性俱佳，且阴极保护作用加强的新型防空泡腐蚀特种涂料；并能利用碳纳米管在水溶液中的分散技术，从而使碳纳米管均匀分散在水性涂料中。 四. 主要技术经济指标 1、实舰使用两年半后，无空泡腐蚀、冲刷蚀坑及锈斑、起泡等； 2、生物沾附面积<10%； 3、生产成本低于50元／Kg, 原材料国内生产； 4、涂层厚度小于0.5mm， 5、其它主要技术指标： 附着力：划圈法 一级 划格法 0–1级 耐冲击力：>80kg·cm 五. 技术成熟度 目前本课题组已初步得到了防空泡性能较好的碳纳米管/锂水玻璃富锌防空泡腐蚀涂料，但寻找制备该涂料的最佳工艺条件，还须在认知上发现规律，在技术上进一步创新，进一步提高该涂料的综合性能，力争在总体性能上超过已有的防空泡腐蚀材料，为我国的国防事业和航海事业做出贡献。 六. 经济社会效益分析 1、预期可就碳纳米管的改性和分散、碳纳米管对锂水玻璃富锌涂料的增强机理等发表3-4篇高水平论文；同时可取得“碳纳米管/锂水玻璃富锌防空泡腐蚀涂料”的专利。 2、新型防空泡腐蚀涂料的研究开发，对我军而言，具有争取主动的军事战略意义，而且还有很大的经济效益和社会效益。目前国内外能有效防止空泡腐蚀的涂料很少，但这方面的需求又很大。本课题的申请就是为了改变这个现状。 3、本项目的出发点是利用碳纳米管优异的力学性能和导电性，大大提高已具一定防空泡腐蚀性能的锂水玻璃富锌涂料的效果，应用前景广阔。 七. 合作方式 合作开发、 技术入股等 一. 完成人 唐成春、丁晓夏、高建明、祁守仁 二. 成果简介
对BN球做了一系列的测试：1）抗氧化性能：在过量的氧气或氧化物存在的前提下，在低于980的温度范围内，我们几乎观测不到任何的BN的氧化，显示了BN优良的抗氧化能力。2）抗压能力：室温30Mpa的条件下，测试前后其形貌没有观察到改变。3）热导率：经测试在100°C左右 BN纳米球热导率为大于0.85 W/m
K。有着比较好的导热性能。 对BN纳米球的润滑性能做了初步测试，在常温常态下，其摩擦系数与市售的超微石墨相当。最大无卡咬负荷（PB）比市售的二硫化钼润滑脂高出16.7%。从初步的结果我们可以看出，BN纳米球有良好的润滑性能。下一步，将测试在高温（≧800°C）状态下的摩擦系数等一系列的性能测试。 三. 应用领域 1． 适用于需要固体润滑剂的场合。 2．
适用于高温、高速、高负荷条件下的润滑 3．
适用于高真空条件下的润滑 4．
适用于航空、航天、军事装备的润滑 5．
宽温度跨度部件的润滑 由于其具有特殊的物理化学性质，BN纳米球更适合用于特殊条件下的润滑。 四. 技术特点 1、采用球状的固体润滑剂替代无定形的固体润滑剂可以降低摩擦系数，而且由于球体的直径很小，微小的球可以填充到已磨损的部位，这样对已磨损的部位有一定的修复作用。可以延长部件使用寿命，节约能源。 2、BN纳米球有着很稳定的化学性质。能够耐高温。因而可以用于高温和高速部件的润滑。 3、BN固体润滑剂无毒，与环境的亲和力强。 4、生产工艺简单且容易控制，适合规模化生产。 五. 经济社会效益分析 未来可能的战争，是科技的战争。因而。各国都是将最新的科技运用与军事装备中，以提高战斗力。而我国也不断涌现出许多科技含量极高的军事装备。许多的军事装备的运动部件是在很苛刻的条件下运行。如高温、高速及高负荷。这是军事装备不断发展、科技含量不断提高的必然结果。优质的耐高温润滑剂可以降低摩擦，从而减小磨损。提高军事装备的效率，减少维护。降低故障率。我们相信。耐高温固体润滑剂将在国防军事装备中发挥一定的作用。 一. 完成人 贾志杰 二. 成果简介 1、《单壁碳纳米管生产》： 单壁碳纳米管是理想结构的碳纳米管，各种性能，特别是力学性能最佳，应用广泛。但是，单壁碳纳米管合成困难，特别是催化裂解法合成，从工艺到设备都需要有很高技术。本成果从单壁碳纳米管形成机制研究入手，解决了单壁碳纳米管批量生产问题，完成中试研究。 2、《纳米材料应用研究》： 指采用自主开发的压力热晶法合成了无（或极少）缺陷的纳米尺度单晶材料——氧化钛（直接获得金红石型而无需高温烧结）和氧化锡。这两种材料用作锂离子电池负极活性材料，可彻底解决锂离子电池循环衰退或使用寿命短的问题（使用寿命数十倍提高），而且还成倍提高锂离子电池的比能量。 三. 主要技术经济指标和技术特点 1、本成果从单壁碳纳米管形成机制研究入手，解决了单壁碳纳米管批量生产问题 2、氧化钛和氧化锡这两种材料用作锂离子电池负极活性材料，可彻底解决锂离子电池循环衰退或使用寿命短的问题（使用寿命数十倍提高），而且还成倍提高锂离子电池的比能量。 四. 经济社会效应分析 1、从单壁碳纳米管形成机制研究入手，解决单壁碳纳米管批量生产问题。 2、将氧化钛和氧化锡用作锂离子电池负极活性材料，彻底解决锂离子电池循环衰退或使用寿命短的问题（使用寿命数十倍提高），并成倍提高锂离子电池的比能量。 五. 合作方式 合作开发、技术支持等 场发射显微分析综合系统
（FEM-FIM-IAP Combined System） 一．完成人 刘武、黄光明、叶苏孙、刘立民、马宁、胡秉谊、任多敏、陈洪年 二．成果简介 场发射显微分析综合系统首次把场发射显微镜（Field Emission Microscope， FEM）、场离子显微镜 (Field Ion Microscope， FIM)和成像原子探针（Imaging Atom Probe， IAP）合为一体，是具有亚纳米的空间分辨率，单粒子的检测灵敏度和表面成分元素分辨率的表面显微分析研究仪器。 三．应用领域和技术特点 不仅具有场发射显微镜（FEM）、场发射离子显微镜 （FIM）和成像原子探针（IAP）各自的功能，可以研究材料的发射性能、直接显示针状样品表面原子的排列并分析其化学成分，成为表面科学、纳米材料和科技、冶金学、固体结构、强场物理、化学、激光物理等许多学科进行微结构与成分分析的有力工具。 四．基本技术经济指标
五．技术成熟度 经冯端、郭可信、吴全德院士等推荐，师昌绪、钱临照院士和袁润章、王仁卉等国家级专家鉴定（教J90，鉴字003号），认定“研制成功的‘场致发射显微分析综合系统’是一项国际首创”，“综合技术指标达到国际先进水平”，“多功能方面具有世界领先水平”。并强调：“由我国中青年科学家自己设计自己制造高技术设备是一个值得鼓励的方向。一种新仪器的出现，往往标志着一项科学上的新进展。从世界上购买已成熟的仪器，一般是别人用过了几年的仪器，许多开创性的工作都已完成。只有通过研究者自己的实践，仪器才能不断发展，不断更新。” 六．经济社会效益分析 进口功能单一的产品价格不低于100万美元，而本设备成本仅约80万人民币。 七．合作方式 场发射电子显微镜和能量分析仪
（Field Emitted Electron Microscope &
Energy Analyzer） 一．完成人 黄光明、刘武、马宁、刘立民、吴小平 二．成果简介 本成果将场发射电子显微镜（Field Emitsson Microscope，FEM）和场发射电子能量分析仪（Field Emitted Electron Energy Analyzer，FEEA）结合一体，以适应各种场致发射电子研究的需要。 三．应用领域和技术特点 具有场发射电子显微镜（FEM）、场发射电子能量分析仪（FEEA）及其组合的各种功能，适用于对各种材料和器件，包括纳米材料和器件，电子发射性能的研究。 四．基本技术指标
五．技术成熟度 填补国内空白的设备和产品。 六．经济社会效益分析 同类进口产品价格不低于50万美元，本设备成本仅60万人民币。 七．合作方式 合作开发、技术服务、技术转让、技术入股等。 船用黑匣子
一．完成人 黄光明等 二．成果简介 船用黑匣子是在船舶航行过程中记录船舶的航行数据、雷达图像和话音，在发生事故后可准确地找到该黑匣子并能读取其数据分析事故前的各种数据，为事故调查提供至关重要证据的装置。本成果采用嵌入式系统和大容量固态存储技术，通过以太网络快速存储，达到和超过船用黑匣子标准，并可推广应用于汽车行业。 三．应用领域和技术特点 可用于造船业的电子配套。能适应海船的抗颠簸、抗冲击、耐高温和低功耗要求。 四．技术经济指标 1. 存储器总容量：4GB 2. 数据传输接口：以太网 3. 数据文件格式：流文件 4. 分配文件数：1～10个 5. 管理方式：Web 6. 系统平均总功率：<500mW 7. 供电方式：直流24V 五．技术成熟度 目前已完成实验室阶段工作，近期准备组织专家鉴定并通过海事部门的船检。 六．经济社会效益分析 国际海事组织已对黑匣子作为船舶安全设备提出强制性要求，并列入SOLAS公约船舶修正案的第五章。新第五章规定：在2002年7月1日或以后建造的客船必须要安装黑匣子（VDRs）。在2002年7月1日以前建造的客滚船必须在该日期或以后的第一次检验前安装VDRs，客船在2004年1月前安装VDRs。在2002年7月1日以后建造的总吨位超过3,000的其它船舶也将需要VDRs。新第五章还要求船舶安装自动识别系统(AIS)，能给岸上、其它船舶和飞机提供该船的信息。凡在2002年7月1日或以后建造的，总吨位在300及以上并从事于国际贸易的船舶必须要满足这项要求。而对于现有船舶，先从客船开始，在2007年前分阶段满足这项要求，否则海事部门将予以滞留。所以，2004年之后国际国内船舶都将有批量安装，未来黑匣子产品市场前景看好。目前进口一套该产品的价格为25万元左右，而本产品成本不足十分之一。 七．合作方式 合作开发、技术转让、技术入股等。 电力配电智能管理系统
一．完成人 赵宁、黄光明 二．成果简介 本成果分为配电智能终端和集中管理中心两部分。配电智能终端实时采集和监控配电变压器及配电网络的信息，通过通讯网络上报管理中心，管理中心将信息分类处理、记录存储，作出相关操作指令，该指令又通过通讯网络，下达到配电智能终端，配电智能终端根据指令执行相关操作。配电智能终端是集电能计量、电能质量监测、配电变压器在线监测、无触点过零投切无功补偿、谐波消除、智能配电管理、实时通讯等功能于一体的多功能测控终端。它利用微机化自动装置完成多项功能，智能化和集成化程度高。精度、抗干扰、高低温特性等关键性能均达到国家规定的最好指标。 三．应用领域和技术特点 可用于电力部门的配电网智能监测。技术特点主要采用嵌入式系统GSM无线通信等最新技术。 四．技术经济指标 ² 集无功补偿、电能质量和电力负荷实时检测、配电变压器和开关状态监测及控制等多功能于一体 ² 各功能采用模块化设计，可以根据用户的需求进行增减 ² 智能终端的微机程序能够远程维护、升级以及部分或全部更新，程序更新无需断电和更换程序芯片。参数配置和监测由集中式管理中心统一管理，配合图形化地理信息系统（GIS），使用方便直观 ² 对终端自身的工作状态实时监控，并对发生的故障进行报警，实现终端智能化“傻瓜式”管理，降低终端的维护费用 ² 多重越限报警和安全保护措施，确保终端稳定可靠工作 ² 动态分相自动检测，分相分级补偿，控制过程全智能化 ² 无触点半导体固态继电器和有触点机械式继电器智能结合，既实现了无触点自动补偿，又具有低能耗、高可靠性的特点。补偿容量无限制，可配各种规格电力电容器。切换电容时保持正弦波不失真，无涌流 ² 可靠性高、维护工作量小 五．技术成熟度 已完成实验室阶段工作。 六．经济社会效益分析 1. 提高反窃电能力，利用高科技手段有力打击窃电的违法行为； 2. 降低电网线损，提高供电质量，降低供电成本； 3. 考核配电变压器的负荷变化情况，预防偷漏电的情况发生，减少电力损失； 4. 记录电力供电质量的数据信息，方便处理因供电质量问题而产生的经济纠纷； 5. 提高原有设备的利用率，确保设备的运行安全； 6. 帮助供电部门制定最优的供电方案，支持电网改造。 七．合作方式 合作开发、技术转让、技术入股等。 一．完成人 李谟介等 二．成果简介 油膜光阀外光源大屏幕电视机，是一种用载有视频信号的电子束扫描的特殊油膜而代替“胶片”，利用特殊的光学系统和电影机的外光源投影原理在普通电影屏幕上投影出图象的电视图象显示系统。目前只有瑞士、美国、俄罗斯等少数国家可以生产。我国早在上世纪七十年代便组织了全国性攻关，到80年代只有华中师范大学研制了实用型的样机并在城乡进行试用，获得良好的反映。 三．应用领域
四．技术特点 这是一种大型的电视图像显示系统，兼具有电视和电影的特征。它可以由电视接收天线、光盘、录象磁带等任何电视信号源提供信息，在电影银幕（包括增益银幕，白色幕布，白墙壁等）上放映出实时或记录的电视图象。1984年，YWDD-4型黑白实用样机的使用屏幕，大于12（3×4）平方米。彩色试验系统的使用屏幕，大于1平方米。 五．技术成熟度 黑白图像型已经在实验室完成实用样机的研制，可以进行产品设计和生产技术开发。彩色图像型已经完成原理性实验，可以进行实用型样机的研发。 六．合作方式 合作开发。 彩色立体电视
一．完成人 姚建华等 二．成果简介 本成果是一个包括彩色立体电视摄像、编辑、显示等部分的完整的彩色立体电视制作和应用系统。 三．应用领域
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