生化违禁品快检微型质谱仪

技术转移中心

-/先进制造与自动化

生化（生物及化学）违禁品检查一直以来都是机场、火车站、地铁站等人流密集场所安全检查的重要一环，是保障公共场所安全和社会稳定的重要防范措施。质谱技术是一种高端的生化检测仪器，是实验室生化分析的金标准，但是常规的质谱仪器体积庞大，价格昂贵，不能用于现场检测。

本项目所开发的微型质谱仪创新地采用了高效的连续大气压接口进样模式，在具备高度便携性的同时，可以实现各种形态样品（固、液、气）在大气压条件下的快速分析，技术优势明显。此外，相比于国外类似产品的高昂售价（人民币约80-120万元/台），本项目拟开发的产品可以通过技术创新将其售价控制在40-80万元/台，更有利于打破国外同类型仪器的价格壁垒，实现小型化质谱仪在国内各机场、火车站等场所的推广，快速占据国内市场。

超快速 VOCs 分析仪

吴大朋

-/先进制造与自动化

VOCs 是环保督查、安全生产、城市安保的重要防控监测物质。VOCs 是指沸点在 200℃以下的有机挥发物，几乎涵盖所有大宗化学品。鉴于中国对 VOCs 分析仪的巨大需求，快速VOCs 分析仪的产业化开发意义重大、市场广阔。目前 VOCs 超快速分析仪基本空白，市场容量估计在 100 亿以上。本项目研制的超快速 VOCs 分析仪，VOCs 自动、快速、定量分析。分析周期~3 分钟，重量≤12 公斤，体积≤0.05 立方米。商品价格~15 万元/台。应用于环保、安保、工业 VOCs 检测与监测。满足《环境空气质量标准》（GB3095-2012）、《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）、等要求。检测 VOCs：包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、氯苯、苯乙烯、二氯二氟甲烷、氯甲烷、二氯四氟乙烷、氯乙烯、溴甲烷、氯乙烷、三氯氟甲烷、三氯三氟乙烷、二氯乙烯、二氯甲烷、氯仿、四氯甲烷、三氯乙烷等，涵盖美国 EPA TO-14、TO-15 组分，及所有沸点在 200 度以下挥发性有机物。

高累积植物群-生态材料-功能微生物多介质多级原位协同修复技术

李庭刚

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开发了绿色、低成本、环保高效的多介质多级渗透反应墙（PRB）原位修复技术；以高累积植物群耦合功能微生物为第一级修复区，固废基生态修复材料稳定固定化为第二级修复区，改进的短程硝化-厌氧氨氧化脱氨工艺为第三级修复区，最终形成了多介质多级渗透反应墙（PRB）原位修复技术，实现稀土废物资源化和无害化利用，解决行业长期缺乏专用高效稳定重金属钝化材料及氨氮重金属等复合污染技术的卡脖子难题，实现土壤的多源污染物协同原位修复。本技术通过将植物群、环境功能材料和微生物修复相结合，充分发挥各自的优势，弥补稀土矿区环境综合治理的不足，具有较好的应用前景，预期在稀土矿区及冶炼场地修复中效果显著，可以实现高效低成本的生态修复。

集成膜法低浓度废酸回收技术

宋伟杰

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酸性废水广泛来自于钢铁、化工、印染、冶金等工业部门，酸性废水尤其是低浓度含酸废水，含杂质复杂、有机物含量高、高金属离子、高腐蚀性，无法直接利用，净化回收有有投资大成本高的问题，多采用中和的办法处理，产生高盐高COD废水。本项目采用全膜法技术，全流程为物理过程，设备材质要求低，可适应1%~10%的高酸性废水，同时实现酸纯化浓缩和水脱盐回用。本技术可以为企业节约大量的中和碱及后续的高盐水处理费用，具有显著的经济效益和社会效益。

膜法废水资源化成套技术

宋伟杰

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针对工业排放废水中的无机/有机资源，开发了成套的废水资源化膜产品及膜技术，包括渗透汽化膜，膜蒸馏膜、耐溶剂纳滤膜等新型膜元件及膜过程，基于传统超滤纳滤反渗透膜高效集成膜过程，针对膜过程的高效预处理技术，污染控制技术及高效清洗技术等。在此基础上可以实现废水中有机物(包括溶剂）/无机物的回收，从而实现废水的资源化和能源化。该项目可以广泛应用于石化、化工、制药、印染、食品等行业，市场前景广阔。

新型杀灭病毒滤芯技术

技术转移中心

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该新型滤芯技术由基于卫星上的新一代电磁动力技术转化而来，由北京理工大学团队在疫情期间研制而成，已申请相关专利。滤芯采用先进的电能转化技术，以极小的代价将病毒的分子键断裂进行灭活。滤芯产生的高能离子将空气中的细菌、病毒游离在外的DNA分子键击断，破坏其DNA结构，进而达到消毒杀菌的作用。该技术可杀灭H1N1病毒、手足口病毒、新冠病毒（其中对H1N1、手足口的实际灭活率检测已做、新冠待检）等病毒。目前，经广东省微生物分析检测中心实验鉴定，对H1N1病毒的杀灭率可达到99.9%，可广泛应用于空气消毒净化系统。

气/固/液混合多相流流型/流量精准检测系统

技术转移中心

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气/固/液多相流混合现象广泛存在于工业生产中，本项目针对当前工业粉尘爆炸、粉尘防护、新冠疫苗低温贮藏装置的冷凝剂高效安全加注，推进国家“公共安全”“节能减排”重大需求，创新性提出超声-压力复合的气/固/液混合多相流流型/流量精准检测微系统的研制。

基于先进材料技术、微纳制造工艺的电容式微机械超声传感器（CMUT）与压阻式MEMS压力传感器，信号处理智能算法、无线信号传输及微系统集成的多项研究成果，进行了跨尺度多相流浓度与超声衰减及压力分布的物理场耦合谱图像数值模型，优化超声/压力频率、功率及尺度等多参数设计，构建了阵列式多频谱超声-压力融合RMF瞬态浓度计算方法，实现多维、多参数RMF流型辨识与流量在线监测能力，设计RMF浓度超声-压力融合检测微系统，形成了“气固两相粉尘扩散浓度”“气液两相冷凝剂加注质量”在线监测解决方案。

该方案采用了多项先进的专利技术，具有体积小、功耗低、精度高、响应速度快等特点，当前已有相关实验数据支撑，同时结合无线组网技术及物联网技术，具备构建“粉尘爆炸评估系统”“冷凝剂远程监测”条件。

涉重危废资源化生物沥浸-循环富集成套设备

技术转移中心

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本项目研发了基于膜生物反应器的生物沥浸和循环富集成套设备，大幅提高了微生物浓度，较之常规的生物冶金/生物沥浸其效率提高了一个数量级，浸提时间由5-10天缩短至6-24小时。通过专利技术-膜生物反应器实现了沥液的再生循环和金属的循环富集，不但解决了危废中金属含量低、回收困难的问题；而且显著减少了废水的产生和培养液的消耗。该技术在常温常压条件下实现金属的浸提和富集，无需消耗强酸和双氧水等危险化学品，设备无需过度防腐，无需庞大的酸雾处理系统，设备投入低、运行安全。

该技术属平台技术，对于各种材料源危废（废旧电池、失效催化剂、电子线路板）和工业源危废（电镀污泥、酸洗污泥、冶炼废渣）均可实现金属浸提和富集。该技术尤其对于火法和湿法过程产生的低含量烟灰、炉灰、浸出渣都具有很强的适用性、高效性和经济性，可同步实现有价金属最大程度回收和残渣脱毒脱帽。

现代木结构建筑及桥梁

刘志兵

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现代木结构是三大装配式建筑结构体系之一，具有绿色生态、健康宜居、抗震能力强等特点。但国内研究起步晚、发展慢，在制造工艺、设计理论、连接技术、防灾防护及配套集成等方面明显落后于先进国家。项目组经过十五年技术攻关，攻克了现代木结构的制造工艺、构件增强、节点连接、防火抗震等成套关键技术，有力推动了现代木结构在我国的应用与发展。取得的创新性成果如下：

创建了大断面/异型胶合木构件工业化制造工艺，开发了系列高性能构件，奠定了现代木结构发展的材料基础；研发了现代木结构系列增强技术，提出了破坏模式判定方法，创建了统一计算理论；研发了系列木结构连接技术，探明了节点受力机理，建立了计算模型和设计方法；研发了现代木结构防火抗震防腐等防灾技术，发明了防蠕变控制技术；构建了集成绿色节能和安全智能技术的现代木结构建筑应用体系。研发了智能通风保温屋盖、单向透气保温复合木墙体等十余项创新产品；开发了光热转换蓄能、雨污水回用蒸发制冷等绿色低碳技术；构建了主动式安全节能木屋控制系统；通过工程示范实现了现代木结构技术在国内多个领域的首次应用。

复杂结构件数控加工精度与稳定性控制

技术转移中心

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随着航天发动机性能和技术指标的不断提升，涌现出叶轮、机匣、舱段、壁板等大量服役于高温、高应力恶劣工况的高性能复杂结构件，此类零件结构整体成形、型腔封闭狭小、型面精度苛刻、薄壁易于变形、材料难于切削、极低损伤要求，迫切需要解决高速切削机理、刀具设计制造、刀具路径规划、加工颤振抑制等制约高速切削加工效率、精度、稳定性的瓶颈问题。

项目在“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项、国家自然科学基金的支持下，系统掌握了航天特种难加工材料高速切削工艺规律，提出了五轴铣削刀具“结构-参数-动态特性”一体化设计与无瞬心包络刃磨方法，提出了多轴铣削刀具路径高阶切触规划和精度控制方法，提出了多轴铣削加工过程稳定性预测与颤振在线抑制方法，掌握了多轴加工的装备工艺交互行为及其动态演变规律，揭示再生效应和过程阻尼对加工稳定性的影响，通过刀具结构模态耦合调整工艺系统阻尼，实现颤振在线抑制，显著扩大了极限稳定区域。

智能仿生机器鼠

技术转移中心

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微小型仿生机器人体型小巧、机动灵活，是执行狭窄空间探测的理想机器人形态，能进入人无法到达的区域执行危险任务，在国家公共安全、国防方面具备很好的应用前景。同时，利用微小型仿生机器人复现动物行为模式，为人类探索生命规律、解决相关科学问题提供了新的技术手段和研究思路，是国际前沿热点。但是，由于受尺度限制，微小型仿生机器人仅能承载有限的硬件和计算资源，在多模态运动、多传感器集成等方面存在诸多挑战。本课题组以鼠类作为仿生对象，突破了微小型仿生机器人多关节灵巧设计与系统集成关键技术，研制成功了集成度高、运动协调能力强的仿生机器鼠。该机器鼠具有以下基本特点：

（1）在形态及尺寸上十分接近真实鼠，拥有类似真实鼠的运动特征，具备多个主动自由度，可实现基于行走、小跑、双足跳跃等步态控制，适应多种复杂地形，可实现从屈膝到站立、直行、扭转、匍匐前进等多种仿生运动模拟；

（2）通过融合多种材料（硅胶、ABS树脂）及现代加工方法（线切割、激光、MEMS）优化机构设计，高度集成了控制、驱动、无线通讯、感知等模块，实现了系统设计的高度集成化、小型化、轻量化，所有模块加在一块总重量不超过250克；

（3）结合视触觉感知系统，研制出了Rat-Brain智能系统，利用AI技术可识别当下环境中的物体，感知触碰物体表面的粗糙度及纹理特征，以及即时定位与地图重建。利用无线通信技术，在保证控制实时性的同时，可通过多机器鼠集群控制实现大规模在线任务规划。

基于柔性电极的新型无损信号连接技术中国市场化项目

朱琪

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无损高速信号连接技术已经成为电信和数据通信中影响整个通讯系统传输质量的关键技术，也是提高传输速率的瓶颈。随着电子系统的结构越来越复杂，信号传输的高速化和数字化、各类信号传输的集成化、产品体积的小型化微型化、模块组合化、插拔的便捷化, 如何保证每一个信号连接的可靠性，已经成为业界一个极其困难的课题。

本项目基于基于柔性电极的新型无损信号连接技术，是将电子器件制作在柔性或可延性塑料、薄金属柔板上，主要作为可穿戴电子器件。基板采用水凝胶离子导体基板，具有接近100%的透光率，并且可以拉伸100%-1000%，在高拉伸状态下其方阻低于大多数的可拉伸电子导体。该项目的成功研发将使电子设备具有更加“智能性”，尤其是在可穿戴电子设备中，体内的供电设备将不会再被僵硬的电路掣肘。

材料上采用锡烯材料的导体，为单层锡原子构成厚度小于0.4nm的二维晶体，可在常温下达到100%导电率的超级材料，且其导电性只存在于材料的边缘或表面。当拓扑绝缘体只有一层原子厚的时候，他的边缘导电性就会达到完美的100%。可实现室温下无能量损耗的电子输运。

消防现场信息智能侦检机器人系统

技术转移中心

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本项目研发的消防机器人是抛投式微小型智能探测机器人，重量为2公斤以内，可以随身携带，能以手抛、炮射、空投等方式进入灾害现场，实现危险环境的无人探测与通讯。

本项目研发的三款机器人都具备对火灾现场温度、气体浓度、可见光或红外图像、视频、声音等环境信息与参数的探测与侦检能力，严格按照消防装备安全规范进行设计，满足消防现场信息探测设施快速部署、所需信息有效侦测等功能要求，特别适用于消防救援现场危险信息的实时探测与搜救任务，可以对起火点的寻找与确认、人员定位与搜救提供重大帮助。根据现场情况的具体需要，可以选择使用不同形态的智能机器人，现场侦检实时传回的信息，可以有效接入消防救灾现场信息系统，通过信息的集成应用构建救援现场指挥辅助决策系统，对于保证救援人员自身安全、减少次生灾害、提升救援水平具有显著的技术支撑作用。

本项目研发的机器人技术，主要是填补了现有消防装备在复杂环境下智能化侦查能力的不足，使智能机器人技术应用与消防救援任务相结合，社会效益和经济效益价值凸显，并将进一步促进我国消防应急处理关键技术与装备的发展。

工业危险气体泄漏的非制冷红外成像检测技术与装备

技术转移中心

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危险气体泄漏是当前工业重大安全隐患之一，迫切需要能够及时发现泄漏隐患、定点预防重大工业危险气体泄漏事故的先进检测技术与装备。基于气体特征吸收峰的红外光谱检测是泄漏气体非接触遥测的有效途径，目前制冷型红外焦平面探测器(IRFPA)因其高昂的价格以及较短的工作寿命难以适应石油天然气与化工行业昼夜连续工作的要求，而近年来非制冷红外焦平面探测器性能的迅速提高，使其用于工业气体泄漏红外成像检测成为可能。

本项目提出基于非制冷IRFPA的工业气体泄漏成像检测技术思想，并2011年起陆续获得北京市自然基金和首都科技条件平台科学仪器开发培育项目的支持，针对非制冷IRFPA灵敏度偏低，长波红外波段偏窄等问题，研究突破了宽波段非制冷IRFPA、检测波段优选、宽波段红外物镜、微弱气体图像滤波增强、检测系统性能评价等理论和关键技术，实现了对典型工业危险气体(烷烃、烯烃，氨气、六氟化硫、二氧化碳、二氧化硫等)泄漏的远距离成像检测和定位，经过专业检测基地和工业现场检测验证，性能达到国际同类产品的先进水平，现场应用示范效果明显，具备批量生产的基本转化条件。

工程车辆/农业机械用液压机械复合无级变速器

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液压机械复合无级传动（HMT）技术作为新一代复合传动形式，采用功率分流技术，结合液压传动和机械传动的优点，提升了传动效率，提高了发动机的燃油经济性，具备超低稳定车速，满足作业车辆特殊需求。

北京理工大学在液压机械复合无级传动技术方面已进行了20多年的研究，建立了一套液压机械复合无级传动的设计分析方法，研发了多种样机，应用于军用车辆和工程机械等非道路车辆上。2017年，开始研发工程机械车辆用的液压机械复合无级传动变速器，已成功应用于某大型集团的5吨装载机。匹配发动机功率160~200kW，节油率达20%，最高车速40km/h，为国内首个工程机械液压机械复合无级传动变速器，填补了国内工程机械领域新一代无级传动技术的空白，达到国际先进水平，并于2020年11月在上海宝马展（Bauma China）展出。

本成果具备高效、无级传动、无动力中断换段，超低稳定车速、高精度车辆位置控制等优点，具有良好的应用前景。

面向人体狭窄空间的刚柔耦合手术机器人

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微创外科手术具有创口小、出血少、疼痛轻和术后恢复快等优势，该技术目前正在由单孔和多孔手术向经自然腔道的内镜手术方向发展。在人体自然腔道的复杂狭窄空间下，机械臂和人体组织之间极易发生碰撞，导致机器人损坏或患者受到二次伤害。

该成果通过研究系列新型刚柔耦合手术机器人，辅助医生实现良好的人机交互及可视化灵巧操作，提高手术的安全性，应用于咽喉、胃部、脊柱、肺部等人体狭窄空间。研究的手术机器人及其相关技术可推广到其他人体自然腔道中环境下机器人辅助医生灵巧操作的微创手术。

与现有技术相比，该成果能够大幅提高手术操作的灵活性与安全性，拓展了现有手术机器人的应用范围，目前国际上尚未开发出成熟的产品，因此该成果具有广泛的市场应用前景。本成果在前期开发了手术机器人样机，并开展了尸体实验研究，取得了良好效果。

在线激光煤质分析仪

技术转移中心

-/先进制造与自动化

针对不同行业的不同产品所涉及多种不同元素，特别是轻元素（Z<11）的快速实时定量检测需求，本前沿技术依托脉冲激光诱导原子发射光谱的绿色技术，解决全元素快速检测的技术问题，开发快速全元素定量检测智能光谱技术，从而解决智能制造领域的关键传感器环节的产品需求，将在食品、药品、煤炭、土壤、冶金等领域实现大规模应用，填补相关传感器缺失的技术空白。

本项目瞄准国家智能制造快速全元素检测技术空白，针对煤电企业十三五规划节煤降耗重大需求，注重理工结合，基于微区增强光谱理论及技术研制开发了在线煤质分析仪。利用大介电常数限域理论及放电增强光谱技术部分抑制了基体效应的影响【OE，2017；OE，2018】，光谱强度增加近10倍，光谱稳定度提高了57%，实现了高精度光谱测量，解决了煤质检测准确性低、稳定性差的问题，进而完成了高稳定性全元素快速检测光谱系统产业化应用【JAAS，2020】，建立了产业化基地。该系统可完成C、H、N、S在内的50余种元素高精度快速定量分析，并给出煤热值、灰分、挥发分、水分四大指标。

非晶软磁项目

刘志兵

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在2016年8月份国务院最新发布的《“十三五”国家科技创新规划》中，重点提及发展先进结构材料技术，重点是高温合金、高品质特殊钢、先进轻合金、特种工程塑料、高性能纤维及复合材料、特种玻璃与陶瓷等技术及应用。技术团队能提供非晶软磁材料相关制品的全套技术方案，具体包括非晶合金、非晶带材、纳米晶超薄带、非晶磁芯、非晶器件等，可以满足市场的多方面需求。后续发展项目规划：非晶电动机项目、非晶焊机项目、非晶贴膜带材（无线充电）项目、隐身吸波材料等。