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【国有科技成果挂牌】北京大学挂牌交易纳米燃油、PCR仪、仿生机器人等技术

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北京大学简介

北京大学创办于1898年,初名京师大学堂,是中国第一所国立综合性大学,也是当时中国最高教育行政机关。辛亥革命后,于1912年改为现名。近年来,在“211工程“985工程的支持下,北京大学进入了一个新的历史发展阶段,在学科建设、人才培养、师资队伍建设、教学科研等各方面都取得了显著成绩,为将北大建设成为世界一流大学奠定了坚实的基础。今天的北京大学已经成为国家培养高素质、创造性人才的摇篮、科学研究的前沿和知识创新的重要基地和国际交流的重要桥梁和窗口。

一、中低温污泥干化技术

项目概述

中低温污泥干化技术充分利用企业的废热、余热以及新能源提供的8090度的能源,将含水率为80%左右的湿污泥干化至含水率为30%左右的干污泥,有利于污泥的焚烧及其他处理方式,实现湿污泥的减量化和资源化利用,属于环境保护领域。

应用范围

该技术不仅可以利用到污泥干化领域,有利于污泥的减量化、资源化利用。同时适合于果菜干燥、中药材加工等需要低温干燥的领域,不仅可以降低这些领域的干燥成本,而且可以很好保持果菜、药材等的品质。

该技术原创性明显,先进性体现在:干化温度低,热源来源广泛,污泥干化的能源成本小,同时减少石化等高品位能源的使用及其废气的排放也有利于能源的循环使用;干化温度低,污泥中有害成分不易挥发,干化后尾气的处理成本小,环保性好;多层分区段干化污泥,有利于在低温条件下快速实现对污泥内部细胞水和间隙水的去除,减少污泥干化过程中的能源损耗,提高污泥干化的能源利用效率;多层分区段干化设计,使得干化设备占地面积小,投资成本低;模块化设计,有利于自动化控制,减少人力成本,也提高系统的安全性。

研究阶段

目前,中低温污泥干化技术相对比较成熟,实验室试验样机已经建立,并进行长时间测试与运行,5ton/d的示范工程设备也已经加工完善,正在对20ton/d50ton/d的设备进行了相关设计。

二、新型高效柔性光电转换/储能器件

项目概述

利用光刻、电子束蒸发沉积等加工手段成功制造出柔性半透明的电化学能源器件(例如染料敏化太阳能电池、超级电容器等),并可以将光电转换器件和储能器件集成在塑料衬底表面构成自供能的系统;用不锈钢丝和不锈钢网作为承载活性材料的基底,使电化学器件实现柔性、可穿戴的功能。不锈钢材料经过化学钝化处理,一方面作为优良的导电通道,另一方面作为支撑骨架,防止吸附材料在电解质中解离;制备出利用太阳能发电/超级电容器储电的一体化柔性新能源器件,具备可穿戴性、户外独立全时供电等特点;利用电子束曝光、磁控溅射沉积等加工手段制备出表面光滑的金属平面结构,可以用于激发表面等离子体激元。当用作薄膜太阳能电池的底电极时,可以增强电池的光吸收率,从而提高太阳能电池的转换效率。努力突破现有单结太阳能电池的Shockley-Queisser极限,争取实现转换效率超过20%、成本仅为现有硅技术1/10的新型高效率太阳能电池器件。

应用范围

项目处于新能源领域,涉及到光伏行业和储能行业。光伏行业在2012年底全球新增装机容量达到31GW,累计装机容量达到98.5GW的历史新高。我国十二五规划提出在十二五期间,新增光伏装机20GW,发展分布式光伏发电500MW的目标。储能行业中,超级电容器的板块近年来发展迅猛,2013年在全球市场的容量预计将达到120亿美元,其中主要分布在清洁能源汽车、消费电子、工业生产等领域,在我国的发展面临难得的机遇。

我们预期将目前的柔性半透明电化学能源器件拓展到锂电池、光解水等新的体系中去,同时努力提高光伏器件的光电转换效率和使用寿命,以及储能器件的功率/能量密度和循环充放电的次数,努力达到可实现商业化应用的水平。

技术优势

1. 一种氧化锌纳米线及其制备方法与应用(专利号:ZL200310113383.X)张洪洲,徐向宇,俞大鹏

2. 一种双面透光柔性染料敏化太阳能电池及其专用光阳极(专利号:201210030513.8)王伟,赵清,俞大鹏

3. 一种双面透光染料敏化太阳能电池光阳极(专利公开号:201210214701.6)王伟,赵清,俞大鹏

4. 一种基于平面梳齿状电极结构的透明柔性电化学器件及其制备方法(专利公开号:201210579735.5)李恒,赵清,俞大鹏

5. 一种新型柔性轻便可双面加光染料敏化太阳能电池结构(专利公开号:201310031737.5)赵清,王伟,俞大鹏

第一、二项目技术制造的产品轻便美观,可以作为可穿戴式电源系统,也可应用在建筑物光伏一体化设计上。在可预见的未来,柔性透明的电子产品将会出现在市场,该技术适用于此类产品的集成电源。全套工艺是低温、全溶液的方法,节能环保。第三项目技术可以有效的提高薄膜太阳能电池的光电转换效率,表面等离子体激元是近年来纳米材料研究的热点,利用它有希望大幅地改进目前光伏器件的性能。

技术水平

已申请五项专利。该项目一旦实施,拟力争申请并获批~20项国际PCT专利技术,覆盖整个专业领域。

项目投资和预期收益

973、重大研究计划等国家项目的大力支持下,在此方向已经投入研究经费300万元,不包括本实验室在人员、设备及其它资源方面的投入。未来3年项目研发生产投入所需设备包括计算机、分析表征设备(透射/扫描电子显微镜)、微纳加工平台(电子束刻蚀、光刻流程)等。部分设备可以使用公共科研平台(太阳能性能检测系统)。项目研发生产投入在~500万元。前期实验室产品技术转让预计达2000万元。

后期提供的完整解决方案,包括提供连续流水线生产线路的整体方案;总体利润目前无法精确估计,但如果本研究方案获得成功并形成产业链,必将取代现有硅基太阳能技术,带来新能源工业的革命。

项目所需投资额大约在500万元左右,用于加工中用到加工设备使用费,技术服务费,加工测试费,研发用小型仪器设备,各种材料、耗材、试剂等。

三、纳米燃油及润滑油助剂

项目概述

以机动车为代表的燃油燃烧排放造成的城市空气污染日趋严重,已成为影响我国经济可持续发展和社会稳定的严重问题。此外,我国没有自己的高端调油技术;原油的对外依存度也已经超60%,严重威胁我国能源安全;京津冀大气污染协同治理、绿色冬奥等的实现急需强有力的技术支撑。

技术优势

北京大学液体纳米材料产学研研究团队经过多年的探索,成功研发出了基于特殊纳米结构的燃油及润滑油助剂,并基于此助剂在世界上首次开发出了M40,E40,S40,SD33等系列的超高比例替代燃油(可替代掉30%40%的化石燃油,在世界上遥遥领先)、高效环保燃油添加剂、高性能润滑油。对国内的黄标车治理、油品升级、降低原油进口压力、创造自主高端调油技术和高能燃料技术具有重要意义和作用。

技术水平

80%的黄标车治理立即生效;降低温室气体排放20%以上;延长发动机大修周期1.5倍以上;替代化石燃油30%40%,甚至更高;劣质油升级,高能燃料调合;已试车辆千台以上,M40的高车速>150km/hr

四、纳升液体分配芯片器件与样机和基于荧光产生的数位化PCR仪研发

项目概述

在北京大学仪器创制与关键技术研发基金的资助下,课题组开展了两项仪器研发的前期研究工作,取得了一系列关键成果,为后续科研工作的顺利开展奠定了坚实的基础。

研究成果在2009年,该课题组利用第一批基金的资助(共计17万元),配备了电控平移台、显微物镜、图像记录设备等小型部件,还购置了演示实验所必须的耗材与试剂,研制了一种针对纳升级别液体控制的自动化分配装置。这一装置利用微流控芯片在液流控制上的优势,结合表面化学和计算机控制的自动化机械运动装置,实现了高精度、可编程的微液滴分配,有望成为下一代高通量生命科学实验、药物筛选、基因工程等领域的实用工具。在基金支持的基础上,课题组组装了原理样机2台;基于装置的工作原理撰写科学论文2篇,其中1篇已经在Labon a Chip期刊发表,并作为当期封底,还有1篇正在审稿中;利用本装置,通过与第二期基金获资助人合作,在NatureCommunications发表论文一篇;申请国家发明专利2项,国际专利1项。除此之外,在本基金支持所开展的前期研究工作的基础上,课题组还于当年获得国家863计划的支持(人民币71万),目前这一课题现在已经顺利结题。

2011年,课题组再次获得仪器创制与关键技术研发基金的资助(共计32万元),用于研发新型的大动态范围数字PCR仪。数字PCR反应与传统PCR不同,它通过离散分布的单个分子扩增而产生的可检测信号来测定体系内相关核酸分子的数量。由于测量不再依赖于模拟量的强弱所以扩增的不均匀带来的偏差不再影响测量的精度,取而代之的是对扩增后离散信号的计数,可以达到绝对定量的检测,对于生物体系内低拷贝数的核酸尤其是mRNA的定量具有极其重要的意义。在仪器创制与关键技术研发基金的支持下,课题组购买了开展科研所必须的一些部件,包括液流控制的零件,压力传感器,温控器件以及必要的一些试剂等,并成功组装出样机。目前该项目进展十分顺利,部分科研成果正在整理和发表过程中。基于本项目前期研究所取得的部分关键成果,结合实验室过去五年内积累的经验,课题组已成功申请到科技部863专项基金一项(2012500万元)。

五、智能仿生水中机器人

项目概述

智能仿生水中机器人是指模仿水生生物的生活特点、从事水中作业的机器人。智能水中仿生机器人的种类包括:仿生机器鱼、仿生机器海豚和机器海龟等多种智能水中仿生机器动物。水中仿生机器人可以方便地搭载各种传感器和执行器,进行水环境下的信息收集与监测;还可以与大型公共场所的各种演艺、展览和游乐相结合,产生更具科技元素的景观。

技术优势

本项目处于国内高技术前沿,原创性特征明显,为多学科相结合的综合高科技成果,多次在国际性比赛中获得大奖。该技术已经完成了实验室阶段的样品开发,做过多次实际水域环境的工作测试,特别地,2012年机器鱼成功首航北极地区。相关科研成果多次代表北大被党和国家的各级领导人参观考察,特别是2013年全国科技活动周上,机器鱼作为北京大学重点科研成果进行了全程展示。国务院副总理刘延东和科技部长万钢对机器鱼的研究成果和应用前景给予了高度肯定。

  

多关节仿生机器鱼

双自由度胸鳍机器鱼


图3 仿生机器海豚   

图4 仿箱鲀自主机器鱼的结构透视图


图5机器鱼成功首航北极

项目合作方式:技术转让、合作开发

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