技术成果

阻燃型玻纤增强热塑性复合材料的可控制备技术

技术简介及特点 玻纤复合材料以其质量轻强度高的性能特征正成为新一代的结构材料，广泛 应用于航空航天、轨道交通、机械制造、建筑等多个领域。然而，作为纤维复合 材料中最常用的聚丙烯树脂，如何克服就是耐高温性差的不足，使玻纤复合材料 具有阻燃性，从而提高安全性和减少火灾损失，是玻纤复合材料拓宽应用市场亟 需解决的关键性问题。但卤素阻燃剂燃烧时烟雾大、放出有毒和腐蚀性气体等， 造成二次污染。研究新的高效无卤阻燃剂成为阻燃研究的重要方向，但IFR 添加 量相对较大，会影响阻燃LGFPP 的力学性能，因此，同时兼顾力学性能与阻燃性 能成为一个制约其推广应用的重大难题。本项目采用 IFR阻燃 LGFPP复合材料， 研究了不同的 IFR及其添加量对 LGFPP复合材料阻燃性能、燃烧性能和力学性能 的影响。阻燃测试结果表明，阻燃剂垂直燃烧等级达到 UL94V0级，但流动性略 有降低。目前可批量生产力学和阻燃性能均达标的玻纤复合材料，用于汽车内饰 件、电池箱体等。 项目进展情况 目前阻燃造粒产能 150公斤/小时，阻燃玻纤增强 pp产能 18公斤/小时，可 批量生产力学性能和阻燃性能均能达到参考标准的长玻纤复合材料，产能达 2200 吨/年，用于汽车内饰件、电池箱体等。 产业化前景分析 随着风电、轨道交通、城市基建、环保等领域的市场需求增加，带动复合材 料制品市场持续升温。2015 年，纤维增强热塑性产品产量为 176.4 万吨，同比 增长 9.23%。因此，对其阻燃性能的研究具有重大的市场潜力。本项目以非卤的 膨胀系阻燃剂（IFR）为研究对象，通过对不同阻燃剂阻燃性能筛选及配方优化， 生产的复材

高效大尺寸面冷却微通道换热技术

随着微电子器件和激光二极管、高功率固体激光等技术的不断发展，其局部热耗密度不断 增大，对高热流密度的换热技术提出越来越高需求。具有大尺寸面冷却换热器，采用微加工刻蚀 的方法，在单晶硅、铜钨合金、不锈钢等材料内部，实现流体流动的微通道路径，实现流体冷却的 2 大比表面面积换热，显著地提高表面换热能力，达到 10W/cm •K 的换热能力。目前换热表面达 2 到230X230mm ，为减小表面应力，表面采用低温真空焊接工艺封装，保障了表面面形精度，达到 20nm（rms），适用于大面积高热载精密光电领域应用。

羟甲基糠醛制备技术

酸催化六碳糖脱水可得到羟甲基糠醛（HMF）。通过加氢、氧化、酯化、卤 化、聚合和水解等反应，HMF可用于合成医药、日化、塑料和液体燃料等。预计 到 2025 年，HMF 年需求量将超过 100 万吨，而 HMF 衍生的聚合物材料和生物燃 料等的市场潜力可达数千万吨规模。因此，HMF被认为是链接于碳水化合物资源 与石油工业之间的桥梁。 六碳糖脱水转化制备 HMF 的常规技术路线使用不同反应介质，如水、质子 惰性溶剂、双相体系以及离子液体，和不同催化剂，如有机酸、无机酸、盐以及 固体酸催化剂等，存在以下技术缺陷，如：反应条件苛刻、选择性低、产率低、 产物不易分离纯化、使用挥发性有机溶剂、能耗高、或污染严重等。 大连化学物理研究所生物质高效转化研究组开发了新的 HMF 制备技术。该 技术以离子液体为溶剂，以CrCl3为催化剂，常压、150 ºC以下反应。果糖为原 料时转化率100%，HMF选择性98%以上；葡萄糖为原料时转化率100%，HMF分离 收率 91%；纤维素为原料时直接“一锅法”转化，HMF 分离收率 68%；玉米秸秆、 松木粉为原料时，HMF 收率 45–52%。根据离子液体和 HMF 物理化学性质的差别， 设计了有效的产物分离方法。该技术具有反应时间短、选择性高、产品纯度高、 无三废污染等特点，达到国际领先水平。目前与项目直接相关的研究已发表论文 20 余篇，获专利授权 3 件，基本形成集成技术。研究成果曾获辽宁省科学技术 二等奖和大连市技术发明一等奖。 本技术可进行 HMF 连续生产，工艺流程简短，将突破 HMF 工业化生产的技 术壁垒，促进生物质资源转化利用技术迈上新台阶，对社会经济可持续发展具有 重要意义。  合作方式 合作开发  投资规模 100万～500万 辽宁省大连市中山路457号 116023 Tel: 0411-84379025 http://w

甲醇生物转化合成3-羟基丙酸

3-羟基丙酸广泛应用于材料、医疗和农业等领域，也被美国能源部列为12 种生物质来源的 最具价值的平台化合物。3- 羟基丙酸具有极其重要的市场应用前景，其作为丙烯酸的合成前体， 2018 年全球丙烯酸市场（包括丙烯酸酯、冰丙烯酸等）超过120亿美元。同时，3- 羟基丙酸作为聚 3- 羟基丙酸的合成前体，有望能够替代化石燃料来源塑料或增塑剂。 甲醇作为一种重要的液体原 料，其来源广泛、易于储存与运输，且能够与现有石油化工基础设施对接。特别是以CO2 加氢制备 甲醇的“液态阳光”路线使甲醇成为CO2 转化的“桥梁”，有望助力国家“双碳战略”。本项目实 现以甲醇为原料高效生物转化合成3- 羟基丙酸，产量达到20 g/L，得率为理论得率的30%以上， 将为CO2 利用和3-羟基丙酸可持续合成提供可行技术。

甲醇生物转化制备L-乳酸

L- 乳酸 (L-lactic acid) 是一种重要的医药中间体，还可以用作可降解聚合物 D- 乳酸单体。 2020 年，全球 L- 乳酸市场规模达到了 43 亿元，预计 2026 年将达到 49 亿元，年复合增长率 (CAGR)为2.0%。生物合成路线经济绿色，选择性高，是未来理想的化学品制备过程。 甲醇作为一 种重要的液体原料，其来源广泛、易于储存与运输，且能够与现有石油化工基础设施对接。特别是 以CO2 加氢制备甲醇的“ 液态阳光”路线使甲醇成为CO2 转化的“桥梁”，有望助力国家“双碳 战略”。本项目实现以甲醇为原料高效生物转化合成L-乳酸，产量达到20 g/L，得率为理论得率的 30% 以上。该技术面向双碳战略，为L- 乳酸的可持续生产提供可靠技术支持。

特种低温锂离子电池

特种低温锂离子电池是一种采用特殊材料及工艺制成的电池，具有比能量高、倍率性能好、快 充性能优异、循环性能好等优点，适合于零下的寒冷环境使用，一般都要求在-40度左右环境下正 常工作 , 放电容量保持在 80% 以上 , 最低工作温度可达到 -70℃。大连化物所研制特种低温锂离 子电池，具有以下优势： 1、最低可在-70℃环境工作，-40℃1C放电容量可达80%以上、0.5C 放电可达85%以上， 0.2C放电可达95%以上； 2、倍率性能好，最高可达100C连续放电，300C瞬间放电； 3、低温倍率性能佳，-40℃20C大电流放电容量可达80%以上； 4、快充性能好，最高可30C快充，2分钟可充电80%； 应用领域 新能源汽车启停、航空航天、军工兵器、极地科考、寒带抢险、铁路基建、电力通讯、医疗电子、 安防通讯、勘探测绘等多种民用及军事领域。

矿用自动驾驶车辆

矿用自动驾驶车辆包含调度系统、感知系统、决策系统、控制系统及执行系 统，具备自动驾驶模式、短程遥控模式、调度控制模式。能够实现对道路上可能 存在的危险掉落物品、巡检车辆和人员等障碍物进行检测，能够根据调度系统固 定时间间隔给定的指令规划车辆行驶方式，并针对满载、空载、上坡、下坡不同 工况进行控制优化。

危险超车预警系统

必要性及需求分析:随着我国汽车保有量的迅速增长，车流量交通安全越来越受到关注，据统计在交通事故中，由于超车失败造成的事故占很大比例且后果严重。为了有效的避免由于超车失败引起的事故，本项目将研制危险超车报警系统汽车电子主动安全产品，该系统可以识别危险的超车状况，并对驾驶员发出危险报警，提醒驾驶员做出正确的反映，避免超车事故的发生。目标及主要任务:本项目的研发内容主要包括：（1）环境车辆和自车运动状态识别。利用视觉、激光和雷达传感器，运用多传感器融合技术，研究快速准确的道路车辆行车状态感知算法；（2）危险超车预警策略研究。建立基于车辆行驶状态的超车安全模型，安全模型由自车行车动力学与环境车辆运动学参数为输入；（3）安全报警系统研究。研发基于视觉和声音的报警提示系统，能够建立随着危险状况紧急情况的分级报警提示；现有工作基础:本项目单位自主开发，拥有自主知识产权，目前申请发明专利2项，拥有广阔的市场前景。 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000006 版权：中国科学院 主办：中国科学院科技创新发展局 承办：中国科学院成都文献情报中心 找错--> 微信小程序 --> 中国科学院知识产权信息

隧道围岩特性反演理论与高聚物注浆加固技术

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电涡流阻尼-消能减振新技术

建筑/桥梁/机械装备/轨道交通减振消能；中国专利授权11项，美日德等13国发明专利授权，成熟应用阶段，可专利作价投资/许可实施。

隧道/地铁空气快速净化车

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道路交通安全规划与安全审计

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交通影响分析（交评）与道路交通管理规划

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道路网系统专项规划

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超大断面隧道安全建设关键技术

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基于固废的生态建筑与道路材料

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道路加固注浆材料及其工程技术

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北斗精准时空系统技术驱动新基建智慧产业

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智能隧/矿道喷浆台车技术

针对隧道/矿道喷浆机械臂喷浆过程中遥控操 作动作复杂、施工环境危险恶劣、隧道喷涂表面平整度难以把握 等问题，本成果研制了基于工人喷浆经验学习的智能喷浆机器人， 牵引喷嘴末端的人工遥控器简易操控喷浆，以及能满足水电站环 境、隧道环境、矿山隧道环境的无人操控喷浆，形成无人操控、 人工辅助的智能喷浆技术，攻克隧道场景下的感知、决策、定位、 轨迹规划和喷浆机械臂控制等关键技术难题，确保喷浆平整度、 减小混凝土反弹，实现从施工轻松简易化、到少人化、最终到无 人化。

华能智慧电厂体系架构

基于工业互联网技术，构建华能集团云平台、厂侧边缘云的'云边协同'一体化纵向架构，实现智慧基建、智慧运行、智慧安全、智慧检修、智慧管理、智慧燃料六大智慧应用体系及可选N个功能模块，构建灵活可扩展的智慧化功能应用横向架构。

桥梁、建筑结构等特殊结构的抗风性能及振动控制技术

团队依托长安大学风洞实验室CA-01风洞、CA-03风洞组群，开展了桥梁、 建筑结构及塔桅、天线、大型广告牌等其他特殊结构的抗风性能及振动控制技术 研究。 先后开展虎门大桥桥位风场特性研究、香山大桥桥位风场环境研究、张皋过 江通道桥位处龙卷风模拟、云南黑惠江大桥桥位风场环境研究、丽江金沙江大桥 桥位风场环境实测；为港珠澳大桥江海直达船航道桥、深中通道伶仃洋大桥、张 皋过江通道主航道桥、北航道桥、虎门大桥悬索桥涡振研究、贵州六盘水大河特 大桥、广东狮子洋大桥、武汉棋盘洲长江大桥、马来西亚日拔大桥进行了桥梁抗 风实验与数值模拟；为秦岭国家植物园温室馆、宝鸡市会展中心、西宁曹家堡机 场2#航站楼、榆林机场新航站楼、机场塔台、东山文体中心开展了建筑结构抗风 性能研究；同时开展了行车安全及建筑风环境、车辆气动性能评价服务。 - 59 - - 60 - 第二部分 专利清单 专利清单 序号 专利名称 专利号 专利类型 一种含PMOT : PPV/ZnO : Cu/ZnO : Al异质结的LED及 1 ZL201910937846.0 发明专利 其制备方法 2 一种基于压电效应的装配式智能感知路面结构及系统 ZL202010752758.6 发明专利 3 一种非均匀侧向荷载下隧道开挖模拟装置 ZL201911046133.1 发明专利 4 一种基于冲击试验的熔断型挂钩装置及工作方法 ZL201910469002.8 发明专利 一种带纵向内筋的薄壁筒体的加工旋轮及基于其的加工 5 ZL202010213969.2 发明专利 方法 缓冲抗裂层、其制备方法、混凝土路面结构及其制备方 6 ZL201910568969.1 发明专利 法 7 一种严重污染河道的自然恢复方法 ZL201910233495.5 发明专利 8 一种网联信控交叉口控制系统及方法 ZL202110045039.5 发明专利 9

高性能材料与钢-混凝土组合结构桥梁

针对桥梁结构在往复车辆荷载及复杂环境因素作用下出现的诸多病害，如混 凝土开裂剥落、钢筋锈蚀、结构刚度降低等问题，研究团队将工程水泥基复合材 料（ECC）、超高性能混凝土（UHPC）、磷酸镁水泥混凝提（MPCC）及碳纤维复 合材料（CFRP）应用于钢-混组合结构桥梁及其加固补修中，取得了一些成果。 （1）钢-混组合梁负弯矩区采用 ECC 和 UHPC 可有效改善负弯矩区桥面板 裂缝形态及分布，显著提高组合结构桥梁的刚度、承载力与耐久性。 ECC裂缝分布 UHPC裂缝分布 钢-普通混凝土组合梁传力机理 钢-ECC/UHPC组合梁传力机理 （2）提出了适用于钢-UHPC 组合结构剪力键的荷载-滑移计算公式及抗剪 承载力计算方法，应用 UHPC 可显著提升结构的抗剪承载力，裂缝细小，可有效 阻止腐蚀因子的渗透，提高了结构的耐久性。 剪力连接件 裂缝分布 剪力连接件传力机理 （3）开展了冻融腐蚀耦合作用下钢-ECC 组合剪力连接件抗剪力学性能研 究，提出了适用于冻融-腐蚀影响下的栓钉连接件抗剪承载力计算公式。与钢-普 通混凝土组合剪力连接件相比，钢-ECC 组合剪力连接件拥有更好的抵抗冻性能， - 56 - 冻融腐蚀后剩余性能更为优异，可有效提高结构的耐久性能，降低结构的维护成 本。 钢-ECC冻融表观特征 数字图像技术监测界面滑移 （4）从加固效果、经济性及可操作性出发，团队提出了CFRP 增强ECC 加 固桥梁结构的方法与技术，揭示 CFRP 增强 ECC 加固的钢筋混凝土梁的损伤演 化机理，建立了加固梁的计算方法。CFRP 增强ECC 加固的钢筋混凝土梁裂缝开 展细密，耐久性提高，整体的力学性能得到显著提升，在实际工程中加固损伤结 构可提升结构的性能，延长结构的服役年限，降低成本。 CFRP网格 CFRP增强ECC加固梁 加载示意 数字图像技术监测损伤演化 - 57 - （5）

大跨景观人行桥风振响应研究

通过分段模型试验和全气动弹性模型风洞试验，研究了位于陡坡河谷的斜拉 桥的静风稳定性、涡激振动及人行荷载作用桥梁的振动特性。结果发现：（1）桥 梁在低风速下易发生竖向涡激振动，且引起扭转涡激振动的最大风速增加到 41 m/s，远高于传统桥梁结构；（2）在正风攻角下，当涡激振动频率接近桥梁弯曲 自激振动频率时，桥梁易发生竖向和扭转涡激振动；（3）湍流可以有效地抑制涡 激振动，且随着结构阻尼比增大，桥面涡激响应显著减轻；（4）在均匀流动中， 桥梁结构采用通风栏杆，由于风穿效应，桥梁涡激振动消失且风振响应幅值显著 降低。成果可为陡坡河谷的斜拉桥抗风设计提供参考。 - 55 -

在役梁桥结构寿命预测与预测性维护技术

针对北海道 3000 余座在役梁桥，系统开展了如下工作：（1）对在役混凝土 梁桥结构进行现场检测/监测，获取在役梁桥大量服役状态信息；（2）建立 LSTM 和 MC 对检测/监测大数据进行系统分析，预测桥梁寿命曲线；（3）使用 Sobol、 Shapley 等敏感性方法分析各影响因素对寿命曲线的影响，识别劣化主要影响因 素；（4）建立 CNN 和 Yolo 图像处理模型，对现场检测/监测获取的病害图像进 行量化分析，挖掘结构损伤相关信息；（5）基于 BIM 技术建立在役梁桥可视化 - 52 - 力应 )aPM( 试样 A-1 100 -6 -4 -2Drift r0atio (%)2 4 6 100 试样 A-2 80 80 试样 A-3 60 60 试样 A-4 40 40 20 20 0 0 -20 -20 -40 -40 -60 -60 -80 -80 -100 -96 -64 -32 0 32 64 96 -100 应变 (%) )Nk( daoL 高强铝合金 AASSCC C MMFF oAA n RR AA -- t12 PP r -- -- o -- 12 JJ 12 l ---- JJJJ Displacement (mm) 粘结性能 计算流程 损伤信息平台；（6）基于预测性维护策略，综合分析寿命预测、敏感性分析及量 化的结构表面损伤信息，决策在役梁桥的维护策略。该方法可提高桥梁维护的效 率和准确性，能够帮助工程师和维护人员制定更合理的维护计划，促进基础设施 维护的智能化和可持续发展。同时，该方法还可以在其他领域，如建筑物、道路 和管道等基础设施中得到应用。 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 10 20 30 40 50 - 53 - edarg noitaroireteD 0.5 RNN M Ob C servations 1.0 1.5 2.0

常温沥青混合料拌合与摊铺

基于西部地区的特点和现有热拌沥青混凝土在高寒地区应用存在的问题， Multiplex Organic Hydraulicity material（MOH）半柔性路面已成为高寒地区公路 建养研究的新方向。团队依托国家科技支撑计划项目，开展了MOH材料配套的 施工装备、施工工艺、压实作业参数研究，提出了相关施工工法，确定了对MOH 半柔性路面摊铺设备的总体功能及性能的指标要求，攻克了连续供料、计量、拌 合和摊铺等关键技术，实现了 MOH 半柔性路面常温施工装备的产业化，加速 MOH 半柔性路面在我国高寒地区以及更广泛地区道路的推广应用，取得了良好 的经济、社会和环境效益。 - 47 -

集成关节驱控一体技术及智能机器人

集成关节是很多智能装备的关键组成部分，长安大学工程机器人与无人装备 协同技术研究团队重点开展各类机器人系统研制、控制策略、自主导航和自主作 业等基础应用研究。先后研制了多款用于各类机器人的多种高功率密度集成电机 模组，并完成了轮式机器人、四足机器人、六足机器人、打磨机器人、巡检机器 人等多种类特种机器人的机械结构、控制方法和软硬件系统。在应用方面，在电 力巡检、狭窄腔体检测、隧道检测、全自主打磨作业、应急消防等领域取得了突 破性成果。 多型号集成关节 集成电机模组驱动器 - 45 - 四足巡检机器人 六足检测机器人 全自主打磨机器人和喷码机器人 全自主智能装备导航操控系统 - 46 -

车联网通信技术

智能交通作为未来智慧城市概念中的重要组成部分，是目前世界交通运输发 展的热点。车联网是智能交通系统的重要发展方向之一，建立车车互联、车路互 联的车联网是实现智能交通的重要基础。 团队基于西安和德国隧道内外的真实交通搭建了“V2V信道测试系统”；与 德国 DLR 合作测量了高速、城市、隧道及停车场这些特殊场景下的无线电传播 数据，并对相关电波传播特性进行了分析；在此基础上建立了车联网连通性模型， 提出可分别追踪多个多径高分辨率参数的方法；建立了隧道、地下停车场场景下 的信道漫散射模型。团队已发表相关期刊论文8篇，会议论文9篇，申请专利4 项。

桥梁智能检测新技术及装备研发

针对桥梁与结构检测与试验中的疑难问题，长安大学结构智能检测研究所重 点开展了高性能传感器、基于图像识别的专用检测仪器研发。研究方向包括模式 识别、图像分析、激光测距、GPS 定位、应力应变传感器技术、钢束及混凝土应 力测试技术、索夹螺杆紧固力检测、桥梁安全评价等。目前已经形成了图像检测 技术、激光检测技术、多模式融合检测技术、应变式测力传感器、桥梁快速检测 技术和设备等特色研究方向。在结构应变测试新技术、结构变形测试新技术、体 内/体外预应力测试新技术、结构外观缺陷测试新技术四个领域取得了突破性成 果。研发了系列专用检测仪器和装备，各项技术指标远高于国内外同类产品，部 分填补国内外空白。研究成果已经成功应用于港珠澳大桥、杭州湾跨海大桥、青 岛海湾大桥、沪通长江大桥、广州南沙大桥、广西龙门大桥等国家重大工程项目。 多用途HJ型应变测量传感器 无线应变采集仪 桥梁变形实时动态测试系统 桥梁挠度检测仪 索夹螺杆紧固力及补张智能一体设备 - 17 - 工程应用——沪通长江大桥塔梁同步施工主塔变形实时监测 工程应用——杭州江东大桥悬索桥螺杆索夹紧固力检测与补张

全域道路立体空间综合检测技术

针对国家交通运输部对现代道路检测技术自动化、智能化以及专业化的发展 需求，本项目研发了一种全域道路立体空间综合检测技术。该技术主要由路面三 维形貌采集系统与道面内部切面成像系统组成，分别对土基压实均匀性，含水量 均匀性，道面结构层厚度，路面异物以及面板接缝错台量等技术指标进行精确检 测与定位。工程应用场景覆盖：公路工程、机场道面工程、隧道工程、桥梁工程、 市政工程、水利工程、矿山工程、地质，岩土，以及建筑工程。在满足实际工程 需求的同时具有可靠性强，易用性佳，精度高，一致性强，算法优等特点。 - 16 -

复杂地质特长公路隧道快速建设与运营节能关键技术

千枚岩和岩溶是两种典型的复杂地质，隧道施工中经常发生大变形坍塌、突 水涌泥等灾害，导致人员伤亡、工期延误、投资失控。特长公路隧道运营通风照 明设备投入巨大，通风照明节能是世界性难题。 本项目创立了千枚岩地层隧道支护理论与技术，创新了特长公路隧道安全快 速施工关键技术，创建了特长公路隧道运营通风照明节能技术。仅用 37 个月， 在多断层、富水岩溶地区建成双洞长22.4km 特长高速公路隧道，实现了施工“零 死亡”的安全目标，大幅降低了隧道运营通风照明投资及运营成本。成果总体达 到国际先进水平，部分达到国际领先水平，获省部级科学技术一等奖1项，包家 山隧道获中国土木工程詹天佑奖和国家优质工程奖。该项成果已在我国公路、铁 路、地铁和水利水电行业近百座隧道工程建设与运营管理中得到推广应用，产生 了巨大的经济与社会效益，有力促进了行业科技进步，在多断层、富水岩溶地区 隧道工程领域起到了重要引领和示范作用，对支撑国家“一带一路”倡议实施具 有重要意义。 - 10 - - 11 -