清华项目
新型长效广谱纳米载银抗菌剂
长效广谱纳米抗菌剂可应用于许多领域:电子、纺织、结构材料、厨房用具、医疗卫生设备、化妆用品等。清华大学根据目前及今后的市场要求
经过多年的努力对各种抗菌材料进行了积极的开发和研制同时借鉴了国外的有关抗菌技术和经验,采用化学共沉淀法及后续热处理等工艺,成功地研制出具备耐高温,抗变色特性的高效新型抗菌材料——长效广谱纳米载银抗菌剂。
在实验中,研究人员采用透射电镜研究了大肠杆菌在纳米载银抗菌剂的作用下其形貌,结构和成分的变化,首次证实在大肠杆菌和金球菌细胞内含有银元素,证实银离子对细胞膜,细胞质以及DNA的极大影响。
该抗菌剂已经成功地在抗菌功能陶瓷,抗菌塑料等制品中得到应用,具有成本低,效益高,抗菌效果显著等优点。
热处理后得到的抗菌剂
粉体的SEM图像
移动通信用高温超导滤波器系统
移动通信用高温超导滤波器系统是可用于微波通信接收机前端的一种高温超导滤波器系统。在2002年5月,本产品通过了专家组鉴定,其主要性能指标已达到国际同类研究的先进水平,并处于国内领先水平。可应用于移动通信、卫星通信和军事通信等。本产品用于移动通信时,可大幅度提高通话质量,增加通话容量,扩大基站覆盖面积,增强基站抗干扰能力,降低手机发射功率。系统工作时通过电制冷达到超导工作温度(70K左右),噪声系数小于0.6dB
通带带边陡峭度大于14dB/MHz,带外抑制70dB 输入驻波比小于1.5。
由于移动通信是未来的发展方向,其基站的数量十分庞大,因此本产品的市场应用前景十分广阔。并且本产品可根据客户需要,研制生产各种工作频段和性能指标的超导滤波器系统。
风—光互补发电简介
风能、太阳能都是无污染的、取之不尽用不竭的可再生能源。但风能、太阳能都不稳定,用于无电网地区需配备相当大的储能设备,或者采用多能互补的办法以保证基本稳定的供电。我国属季风气候区,一般冬季风大,太阳辐射强度小;夏季风小,太阳辐射强度大,正好可以相互补充利用。
风—光互补发电系统有很多优点:(1)利用太阳能、风能的互补特性,可以获得比较稳定的总输出,提高系统供电的稳定性。(2)在保证同样供电的情况下,可以大大减少储能蓄电池的容量。(3)该系统与纯风力发电系统相比,解决了延长蓄电池寿命的问题。(4)对风—光发电系统进行最佳合理的设计与匹配,可以获得很好的社会和经济效益。
“风—光互补发电”研究工作是清华大学在国内最早研究开发完成的。该科技成果于96年被国家科委作为星火计划向全国许多地区推广使用。
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高效蓄光材料项目产品介绍
高效蓄光材料普遍应用于高速公路交通标志等夜光标志领域,以及高速公路建设、房屋外墙装饰、城市地名标志、电器开关和遥控器面板、儿童玩具与服装、印刷、电子等广泛的范围内。
清华大学开发出的本技术属国际高新科技产品,技术含量高、附加值高、市场潜力大。只需将原材料按一定的配比,经过先进的混合、烧成、后处理工艺,最终制得多种性能较好的高效蓄光材料。其产品特征如下:不含任何放射性元素,对人体是绝对安全;极长的长余辉时间;非凡的高亮度辉光;极长的使用寿命;极好的物理和化学稳定性;颗粒粒度细小。
在国内,新型发光材料有着广大的市场需求,据分析,目前国内新型发光材料的年需求量保守估计在300吨左右。随着发光材料应用市场的不断开发,每年国内需求将超过300吨。国内的新型发光材料生产规模小,年总产量不及需求量的20%。
生产本产品的原料在我国储量丰富,少量添加剂也是我国资源极其丰富的稀土元素,因此本产品的价格只是国际市场的几十分之一,在国际上也具有极大的竞争能力。
新型积木式低成本附网存储(NAS)设备
组建基于TCP/IP的局域网是适合目前许多中小型企业实现内部联网的方案,而服务器成为组建局域网的主要硬件投资成本所在。采取利用附加在服务器上的存储器实现数据存储与共享的方式成本高昂。
我们所研制的新型积木式NAS设备正是针对传统服务器存储模式的上述缺点而进行的。对于中小企业/团体而言,在现有PC机资源的基础上,仅需增加很少的如集线器、网线、网卡等硬件投资,即可实现内部的数据资源安全存储及共享。
我们用自行开发的主机模块和廉价IDE硬盘组成的NAS设备的具体测试表明,本积木式NAS设备处理文件I/O请求的性能不仅比较市场上的NAS产品为高,而且比通用服务器性能要好,完全可以满足大部分用户需求。
NAS的市场发展空间非常巨大,潜在市场用户为中小企业/团体,如公司、中小型图书馆、小区物业管理部门、实验室、学校等。投入的资金需求与OEM方式生产电子设备情况相当,主要资金投入为流动资金。首期投入100万元即可顺利启动,且当年即可获益。
设备预知维修与故障诊断系统
推行设备预知维修工程、采用现代设备故障诊断技术,对于降低企业生产成本、提高企业设备综合利用率和提高企业综合经济效益,具有十分重要的现实意义。
有鉴于此,清华大学在深入研究和近十年实践经验积累的基础上,将企业对设备预知维修工程的需求与现代设备故障诊断的实用技术相结合,研制和开发了一套“集成化设备预知维修与故障诊断系统”。它可以广泛适用于各类金属切削机床、各类变速齿轮箱、透平发电机组、空压机、大型鼓风机、水泵、电机等旋转机械的状态监测和故障诊断,尤其适合大、中型企业集群化设备的状态监测和故障诊断。
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本系统的硬件部分由传感器、箱式便携多通道数据采集仪8~32通道配置可选、笔记本电脑及集成化预知维修与故障诊断软件系统所组成。软件部分是一个以企业设备预知维修理念的工程实施为目标的集成化软件系统,它以企业设备在监测、诊断过程中多种信息的工程化管理为中心,实现了企业设备信息管理、数据采集、状态监测、诊断分析、报表生成等的高度集成。 借助本系统,可以实现从设备组织结构创建、设备档案编辑、测量参数设置、工程任务创建(或选择)、设备采集巡检表规划、设备在线监测、巡检式数据采集测量、设备测试数据的多重分析诊断、建立诊断历史记录、编辑修改设备诊断报告直至输出各类诊断图表等一系列诊断活动。在这一过程中实现了所有诊断信息的高度集成。
药物高通量筛选的细胞模型
——基于报告基因的功能筛药法
药物筛选是新药发现的初始阶段,其目标是利用相关的生物分析找出有生物活性的化合物。常用的筛选模型都是在分子水平和细胞水平,观察的是药物与分子靶点的相互作用,能够直接认识药物的基本作用机制。分子细胞水平的药物筛选模型具有灵敏度高,材料用量少,药物作用机制明确,可实现大规模筛选等特点,已经成为目前药物筛选的主要方法.
我们目前已建立的模型有,1)TGF-β,BMP信号途径的药物筛选模型,所筛选药物应用于:促进伤口愈合与胚胎发育,减轻瘢痕及纤维疾病,促进骨折愈合以及修复龋齿,牙髓和牙周损伤疾病。2)细胞因子信号传导途径的药物筛选模型,所筛选药物应用于:多种造血系统和免疫系统疾病。例如:造血生长因子类似化合物。3)NF-κB
Wnt-dishevell信号传递途径的药物筛选模型,所筛选药物应用于:抗癌新药的发现。
太阳能扬水与照明综合应用系统
太阳能是一种清洁的可再生能源,可充分发挥其作用,将其应用在无电网供电的干旱地区、无电网供电的旅游地区、有可持续开发的地下水资源、日照强度大且时间长等地区。
清华大学开发的太阳能扬水与照明综合应用系统将扬水与照明结合,使太阳能得以最优应用,本系统用最大功率点跟踪控制提高了系统的效率,以DSP为基础的控制器实现了复杂的算法,并使用高效变频调速异步电机使系统具有更大功率密度。
本系统技术非常成熟,已经成功的应用在:清华大学“绿色大学”太阳能应用示范工程;北京首都体育馆和奥体中心“太阳能照明和扬水”示范工程;新疆和田地区奥村“太阳能沙漠绿洲生态系统”;新疆石河子高科技开发区大棚“太阳能照明系统”。
从包头混合稀土矿提取稀土的绿色化学工艺
氟碳铈矿是世界上产量及储量最大的稀土矿,目前世界稀土原料70%产自氟碳铈矿。我国氟碳铈矿资源也极其丰富,包头、四川、山东微山湖等地均是以氟碳铈矿为主的大型稀土矿床。因此,氟碳铈矿是目前提取稀土元素的主要原料。我国的包头白云鄂博稀土矿的矿物成分主要以氟碳铈矿为主,目前在国际及国内的轻型稀土原料生产中占主导地位。
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清华大学发明的盐类分解提取氟碳铈矿中的方法,是采用NH4Cl作为氯化剂于300℃ ~ 600℃下分解氟碳铈矿,用水浸取焙砂,无需进一步转化,可直接得到氯化稀土溶液。由于NH4Cl在高温下分解的HCl能达到选择性氯化的目的,因此浸出液中杂质含量低,利于进一步净化回收稀土。采用氯化铵分解氟碳铈矿,主要化工原材料消耗单一且廉价,焙砂浸取后不需要转化,便可回收氯化稀土。氯化过程不产生有害气体;对环境保护有利。因此它是稀土矿物分解的绿色化学工艺。针对四川稀土矿泥及山东微山稀土矿,分别于1998年及2001年进行了中试,稀土的浸出回收率均达到80%以上。
本项目得到了国家自然科学基金、国家杰出青年基金及国家计委稀土办的资助,已进行了近五年的研究工作,基础工作扎实,并已进行了中试。
从褐煤烟灰富集锗的新工艺
锗是目前发展光纤通信的重要的稀散金属元素,其价格昂贵,每公斤氧化锗约为1200美圆左右。而世界锗资源量仅为8600吨,独立锗矿床极少。
据资料显示,最近几年锗主要消耗于光纤、化工及半导体工业中,其中需求增长最快的是GeCl4光纤电缆。我国锗的消费量随着科技发展,尤其是通讯业的发展开始迅速增加。而目前锗主要从伴生矿物中提取,成本高、产量受到主体矿物产量的影响。
清华大学在多年盐类氯化稀土研究的基础上,提出采用盐类氯化法从烟尘灰提取锗的新工艺,它是利用氯化铵受热分解出HCl将含锗烟尘灰中的锗选择性氯化,挥发出GeCl4直接用水及稀盐酸吸收,GeCl4水解成氧化锗富集物可用于进一步蒸馏提纯。对高含锗褐煤采用该技术可强化锗的挥发,从而提高锗的总收率。通过该项目的研究可为含锗烟尘灰锗的回收提供一条该工艺简单、试剂消耗少、成本较低的绿色化学工艺。不但对大型第三纪煤田的综合利用及尚未充分利用的泥煤的开发具有重要的意义。同时可为我国迅猛发展的通信业的原料需要提供新的技术储备。
本项成果为实验室成果,但效果明显,锗的总回收率目前可达到80%以上,比原有工艺提高约20-30%左右,具有很好的发展前景。
有机薄膜晶体管的制备
近年来,有机薄膜晶体管(OTFTs)发展迅速。它与无机TFTs相比有两个突出的优点:一是制作温度低,二是成本低。OTFTs有可能在许多电子产品上得到应用,如有源矩阵显示器、智能卡、商品价格及存货分类标签、大面积传感阵列等。
清华大学自2000年开始有机晶体管的相关研究工作,研究集中在有机半导体材料的合成和设计、器件结构设计以及制备工艺的研究。目前利用我们自己合成的高纯度CuPc和并五苯,研制出了性能稳定的有机薄膜晶体管。在器件上我们采用梳状源极和漏极相互齿合的结构,利用有机绝缘材料Teflon,制备出了高性能的全有机场效应晶体管。我们在一种直线沟道结构的晶体管中,以玻璃为基底,利用一种有机聚合物为栅极绝缘材料,使用一种新型有机半导体材料,得到了载流子迁移率0.07cm2/Vs,开关电流比为2×105的优良特性。
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有机发光显示技术和器件
自1987年以来,有机发光显示技术OLED由于其在平板显示领域的潜在应用价值而受到人们的广泛关注。OLED在许多方面克服了液晶显示器(LCD)的不足。OLED具有低压直流驱动、快速响应、宽视角、高亮度、高效率以及易实现全色大面积显示等优点。另外,采用对可见光透明、柔软性良好的塑料基片则可以制成柔软显示屏。近年来,OLED技术取得了迅猛的发展。目前,OLED技术在诸如发光亮度、发光效率、使用寿命等方面均已达到实际应用的要求。
清华大学于1996年开始从事OLED的研究工作,几年来,我们在材料制备、设备研制和器件开发上均取得了显著进展。在有机电致发光材料方面,通过分子设计,引入三齿配体,并相应的改变了两齿配体,开发了一系列具有自主知识产权的基于三齿配体的双核有机金属配合物。正是这种双核的特殊结构,这类配合物在荧光量子效率、热稳定性能和成膜性能上均有很大的改进,表现出非常优异的性能。在高效有机量子阱器件方面,通过使用CuPc/NPB量子阱结构作空穴传输层结构,提高了有机电致发光器件的发光效率。在软屏研究方面,采用有自主知识产权的聚合物/陶瓷交替多层薄膜与厚膜复合封装方法对柔性有机电致发光器件进行封装,其寿命超过了500小时,在水中也可点亮。此外,我们对PEDOT软屏OLED进行了研究。
本技术市场应用广泛,科技含量高,具有很好的应用前景。
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