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【项目推荐】中科院系统电气、电子化工类项目20160819期


微小动物高分辨率快速三维成像

✔项目背景

对生物结构在不同尺度、不同维度和不同部位的观察与形态分析,为科学研究提供了最直接的证据,在众多学科领域扮演着不可或缺的角色。目前生物结构的二维形态观察手段已非常成熟,但三维成像技术手段却明显滞后且应用范围不广。目前已有的三维成像技术无法同时解决复杂突变样本的形态信息缺失、成像速度慢、真实纹理难以还原等问题。

✔项目简介

该项目提出一种基于结构照明显微术的针对微小动物的三维层析成像方法。该方法的原型是于2013年研发的D-SIM技术(ScientificReports,2013),它使用高速数字微镜器件(DMD)和高亮度LED光源来产生结构光场,既可以实现超分辨成像也可以用于三维层析成像。与传统的三维光学成像技术相比,D-SIM不仅具有更高的空间分辨率、更短的成像时间(一般只需要几十秒到几分钟)和更好的成像质量,并且大幅降低了装置的复杂性和成本。在三维层析模式下,该技术原本主要针对亚毫米量级的样本进行观察,然而很多生物样本的尺寸为厘米量级甚至更大尺寸。为了解决这个问题,提出了一个专门针对微小动物快速三维成像的解决方案。以六种不同门类为代表的无脊椎动物为样本,通过与CLSM、Micro-CT、FIB-SEM、MRI等当今流行的三维成像技术进行对比,发现D-SIM在微小动物精微三维结构成像质量、成像速度、样本制备方法上要优于这些技术,在与传统光学显微镜的兼容性以及设备成本上也存在巨大的优势。

✔市场前景

该快速三维成像技术的发展,有望成为普通实验室的常用成像设备。

2

新型数字化视神经功能客观RAPD检测仪

✔项目背景

瞳孔对光反射是光线刺激引起瞳孔缩小的一种自主神经应激反应,由瞳孔对光反射神经通路完成这一过程。瞳孔对光反射、传导阻滞和眼动障碍是包括脑卒中、视神经及视网膜疾病在内的许多疾病的重要体征,对于轻微症状往往会漏诊,导致错过最佳治疗时机。

相对性瞳孔传入障碍是由于双眼光线传入强度的不对称所致的瞳孔传入障碍,RAPD检查是视神经炎等视神经相关疾病的常规检查手段和重要诊断依据。目前临床上主要采用医生手动检查定性评估的方法,对医生个体操作要求高,主观因素影响大,而且仅能对症状明显患者给出阳性诊断,对于轻度的RAPD无法检出。

✔项目简介

新研制的数字化RAPD检测仪,采用数字化瞳孔成像和独立光路单眼刺激技术,可分别对左右眼进行独立的光刺激,同时对双眼瞳孔的变化进行高速高精度同步跟踪检测,并以曲线形式完整显示瞳孔对光反射的整个过程。检查完全排除了主观因素,简单快速,结果准确,可以定量给出RAPD的检测数据并出具检测报告。该仪器瞳孔直径检测精度达亚毫米级,瞳孔跟踪频率达几百赫兹,远超手动检查能够达到的精度。对于早期、轻度RAPD可同样完成准确检测。因此,也可用于相关疾病早期诊断、治疗过程跟踪和预后效果的定量评估。

✔市场前景

目前,该仪器已经完成技术开发,各项关键技术指标远超国外同类产品,达到国际先进水平。项目团队将积极推动其早日进行产业转化并投入临床使用,以期改善落后的RAPD检查方法,为眼科和神经科医生提供准确、快捷、方便的新型数字化RAPD检测仪器,为相关疾病的诊断和治疗提供更加有力的工具和保障。

3

高性能银纳米线离子液体凝胶复合柔性透明电极

✔项目背景

柔性透明电极在电子与光电子产业的发展中占有举足轻重的地位,是制备众多电子与光电子元器件不可缺少的光电功能材料。目前,柔性透明电极主要是在透明有机聚合物基底上,采用溶胶-凝胶、化学气相沉积、真空蒸发沉积、溅射沉积、脉冲激光沉积等方法引入氧化铟锡(ITO)导电薄膜。但是,该方法存在致命弱点:1)金属铟面临资源枯竭;2)制备工艺昂贵且需要高温,对透明有机聚合物基底是一个严峻的考验。银纳米线作为透明导电层,得到了研究机构和工业界的广泛关注,有望成为ITO的替代品。然而,银纳米线之间的接触电阻高,纳米尺度的银极易被氧化,严重限制了银纳米线透明电极在光电器件中的应用。

✔项目简介

该项目通过对银纳米线的选择性化学焊接以及引入稳定的导电离子液体凝胶保护层,设计制备了一种兼具高电导、高透过率以及优异空气稳定性的银纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极。一方面,超亲水的银纳米线网络与疏水的透明基底之间的浸润性差异,使得化学焊接选择性地在银纳米线上进行,从而能够在极大降低银纳米线接触电阻的同时,保持高的可见光透过率;另一方面,离子液体凝胶薄层的引入赋予了复合透明电极出色的空气稳定性,并且离子液体凝胶薄层具有减反射的作用,有利于获得高可见光透过率。制备的复合柔性透明电极在保持86%的可见光透过率时,方块电阻只有8.4 Ω sq-1。更重要的是暴露在空气中2个月,复合透明电极的性能保持不变。

✔市场前景

这种高性能银纳米线@离子液体凝胶复合柔性透明电极对于开发新型稳定、高效的柔性透明光电子器件意义重大。

4

超大型远程投光灯

✔项目背景

SIBET-2超大型远程投光灯是目前国内领先、国际一流的远程投光灯。

✔项目简介

此灯长1米,宽0.5米,高1.5米,重约250公斤;核心光源使用了自主研发、国际领先的超大功率超高亮度LED光源,单模组光通量超过4000流明,整灯光通量超过76000流明;采用自由曲面透镜进行配光,保证光束的平行,能量集中,有效照明距离超过10公里,在8公里处照度可达1勒克斯(可以阅读的照度),在国内处于领先地位;整灯电功率为1500瓦,采用了阵列式主动散热技术,具有优异的散热效率,灯体与环境温度的温差小于20℃。

✔市场前景

此种远程投光灯作为一种特种照明灯具,其可广泛应用于民用船舶、军用舰船、军用及民用飞行器以及灯塔指示灯、景观探照灯等领域,相比目前普遍采用的高压钠灯、高压汞灯、金卤灯等气体放电灯作为光源,具有能耗低、无污染(核心光源不含汞,并通过欧盟RoHS检测)、启动时间短、安全可靠(无需高电压启动)、寿命长(寿命超过50000小时)等优势。

5

2.5kW输出全光纤化50GHz窄线宽光纤激光器

✔项目背景 

高亮度窄线宽光纤激光光源在相干通信、激光雷达、高能粒子加速器、聚变点火和激光冷却等领域具有重大的研究价值和广阔的应用前景。

✔项目简介 

项目采用自研光纤光栅、高功率合束器、包层光滤除器等核心器件,基于光纤光栅级联滤波、线宽操控、放大级参数控制和光纤模式控制等关键技术,在纤芯20μm,NA=0.06的光纤中突破了Jena大学研究组认为的<50GHz窄线宽近衍射极限光纤激光的输出功率的极限,实现功率2.52kW,线宽0.18 nm(50GHz),中心波长1064.1nm的近衍射极限光纤激光输出。该激光器采用全光纤三级放大MOPA结构,结构紧凑,具有很好的稳定性。光束质量在2kW时测试为Mx2=1.191,My2=1.186。没有观察到受激布里渊散射、受激拉曼散射和模式不稳定等非线性现象,通过提升泵浦功率水平,激光输出功率有望进一步提升。

✔市场前景 

为大型高功率光纤激光系统奠定了重要的单元技术基础,对我国窄线宽光纤激光技术的发展和实用化应用具有重要意义。

6

导电/抗静电聚烯烃纳米复合材料

✔项目背景 

聚烯烃类导电复合高分子材料的应用场合非常广泛,例如煤矿、油船、油田、粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品的防爆外壳及结构件;工业和民用领域中、高压电缆中使用的半导体屏蔽料;电讯、自动化系统、工业用电子产品、消费用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品EMI屏蔽外壳等等。 

✔项目简介 

应用领域:环保粉尘治理,半导电屏蔽料,电器产品。

✔主要指标

拉伸强度(MPa) > 30;断裂伸长率(%) 10-20;抗弯强度(MPa)40-50;缺口冲击强度(J/cm2)1.5-3.0;体电阻率□cm <50;还可以赋予阻燃性能。 

✔成熟程度

克服了当前市场上导电、阻燃性提高,力学性能急剧下降的问题。导电性持久、稳定,耐加工性能好,是理想的抗静电材料。将阻燃与增强方面两个授权发明专利的技术应用于该材料的制备中,具有完全自主知识产权。前期部分研究顺利地经过了中试试验,实现了实验室的小试结果,掌握了放大工艺加工的关键技术。使得配方可以根据加工要求调控。可以利用目前市场的主要加工设备进行生产线的建设。

✔市场前景 

近些年随着经济的发展,随着全国性大范围雾霾天发生情况加剧,环境保护中的粉尘治理尤其是针对我国数量最多的使用燃煤企业的治理PM2.5排放方面的需求日益突出。治理PM2.5排放设备中的关键装置上,各种材质高强度导电阻燃高分子管材作为质优价廉的新型产品,可以替代进口材料用于国产静电除尘设备中,提升国产除尘设备的水平和竞争力。

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