10柔性電致變色薄膜器件

【技術領域】 新一代信息技術

【技術開發(fā)單位】 上海洞舟實業(yè)有限公司 東華大學

【技術概述】 電致變色(Eletrochromism)是指材料在交替的高低或正負外電場的作用下，通過注入或抽取電荷(離子或電子)，從而在低透射率的著色狀態(tài)和高透射率的消色狀態(tài)之間產(chǎn)生可逆變化的特殊現(xiàn)象，在外觀性能上則表現(xiàn)為顏色及透明度的可逆變化。電致變色器件能在不同電壓作用下調節(jié)到不同級別的透光率，且具有雙穩(wěn)態(tài)的性能，在顏色和透明度發(fā)生變化后的狀態(tài)，不需要外加電壓也可以持久維持。柔性電致變色是以柔性塑料薄膜為基礎材料，實現(xiàn)其光學屬性(反射率、透過率、吸收率等)在外加電場的作用下發(fā)生穩(wěn)定、可逆的顏色深淺變化的現(xiàn)象。

本項目通過擬制備基于過渡金屬氧化物(WO3、NiO等)的納米墨水,并在柔性基底上沉積獲得電致變色薄膜電極。以固態(tài)載體制成高效的柔性電解質膜，組裝高通量，曲率半徑小的電致變色器件。通過納米線形貌、長徑比、晶型、網(wǎng)絡結構等參數(shù)的微觀調控，研究其對電致變色薄膜柔韌性、電化學穩(wěn)定性、電致變色光學效果等宏觀性能的影響，設計出綜合性能優(yōu)良的電致變色薄膜器件。本項目的突破現(xiàn)有柔性電致變色薄膜材料的技術瓶頸，實現(xiàn)高性能電致變色薄膜材料的可控制備，為柔性電致變色顯示器件的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化打下堅實的基礎。

本項目研制出一種新型的柔性固態(tài)電解質材料，通過絲網(wǎng)印刷或噴涂的工藝既制備出柔性電致變色器件，與其他顯示器相比具有無視盲角、對比度高、制造成本低、工藝簡單、工作溫度范圍寬、驅動電壓低、色彩豐富等優(yōu)點。經(jīng)過對變色響應時間、變化次數(shù)等方面進行的優(yōu)化，滿足工程化的應用。

該產(chǎn)品可以制備成變色玻璃窗、大面積屏幕、防炫鏡、靈巧窗等薄膜器件，在汽車艦船窗、飛機機窗、智能建筑玻璃、信息顯示、太陽光控制、變色纖維、可控反射鏡方面有著廣闊的應用前景，在空間飛行器熱控及薄膜航天器姿軌控制方面也具有良好的應用前景。

【技術指標】 通過絲網(wǎng)印刷的工藝或者噴涂工藝制備的固態(tài)電致變色器件，器件厚度在0.3 mm以內(nèi)；將制備的柔性電致變色薄膜在直流電源的作用下，正極與印刷電致變色層的透明導電層連接，負極與另一層透明導電層連接，利用調節(jié)直流電源的電壓來控制電致變色薄膜的變色效率，當電壓在5～15 V之間，使得器件從無色變?yōu)樯钌?，變色效率?～30 s；然后調換電源的正負極，調節(jié)電壓在5～10 V，使得器件又重新變?yōu)闊o色。

【技術特點】 本項目針對民用和軍事領域對于柔性電致變色技術的需求，以利用絲網(wǎng)印刷/噴墨打印等成膜技術，結合無機物理化學、結構力學、光學、電路學等多學科知識，構建柔性電致變色層，深入研究納米墨水微觀結構形貌和力學參數(shù)與宏觀柔韌性和電致變色效果之間的關系，同時制備優(yōu)異力學性能的固態(tài)電解質薄膜，實現(xiàn)具有良好柔性與穩(wěn)定性的電致變色顯示器件的組裝。主要技術特點如下。

高柔性無機變色層的制備與結構設計問題。本項目通過水熱法一步制備多種高性能無機納米墨水，擴充電致變色材料備選庫，探究電致變色性能與納米形貌的構效關系；實現(xiàn)無色、藍色、黃色、綠色、黑色等多色彩之間的變化，通過變色機制和器件結構的設計保障無機材料變色層的柔韌性。

電致變色薄膜器件整體結構的設計與構筑。完整的電致變色器件需要基底、透明導電層、電致變色層、離子儲存層(或電解質層)、導電對電極等多層結構，相對于剛性電致變色器件，這種復雜的結構易在柔性器件扭曲、折疊、褶皺等形變過層中崩塌或損壞，降低器件的使用壽命。因此，設計一種多層結構的電致變色薄膜器件，既可以保護內(nèi)層組分的穩(wěn)定又可以最大限度減少對變色效果的影響十分重要；本項目通過制備具有優(yōu)良機械性能的柔性固態(tài)電解質，并在對電極上設計支撐點，提高柔性器件的結構穩(wěn)定性。

【先進程度】 國內(nèi)獨家

【技術狀態(tài)】 樣品、實驗室階段

【適用范圍】 隨著國民經(jīng)濟和現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，節(jié)能和環(huán)保受到了人們越來越多的關注?，F(xiàn)有技術常用多層玻璃結構，雖然夾層玻璃采用中間夾膜能很好的解決建筑節(jié)能的問題，但其無法阻隔紅外熱能。2002年，國際上成功研制出應用在汽車智能玻璃窗上的導電高分子電致變色材料，并首先在高等級轎車上使用；2004年，英國倫敦高層寫字樓采用電致變色玻璃幕墻，成為世界上最節(jié)能的建筑；2008年，波音新型客機客艙窗玻璃淘汰了機械式舷窗遮陽板，采用了電致變色技術，獲得了巨大成功；但是目前各大電致變色生產(chǎn)廠家主要采用磁控濺射法制備電致變色涂層玻璃，玻璃基電致變色在使用、維修、安裝、運輸、制造中有諸多不便，本項目彌補了上述技術不足，并易于批量生產(chǎn)、安裝、維護。

本項目針對民用和軍事領域對于柔性電致變色技術的需求，利用絲網(wǎng)印刷/噴墨打印等成膜技術，結合無機物理化學、結構力學、光學、電路學等多學科知識，構建柔性電致變色層，深入研究納米墨水微觀結構形貌和力學參數(shù)與宏觀柔韌性和電致變色效果之間的關系，制備具有優(yōu)異力學性能和電學性能的固態(tài)電解質薄膜，實現(xiàn)具有良好柔性與穩(wěn)定性的電致變色顯示器件的組裝。

目前該項目已經(jīng)完成材料及器件的研發(fā)過程，柔性電致變色薄膜在直流電源的作用下，正極與印刷電致變色層的透明導電層連接，負極與另一層透明導電層連接，通過調節(jié)直流電源的電壓來控制電致變色薄膜的變色效率，當電壓在5～15 V之間，使得器件從無色變?yōu)樯钌?，變色效率控制?～30 s；然后調換電源的正負極，調節(jié)電壓在2～10 V，使得器件又重新變?yōu)闊o色。變色后的器件對紅外波段的吸收效率可達到95%以上，在汽車隔熱玻璃上有廣闊的應用前景。

【專利狀態(tài)】 申請發(fā)明專利1項，實用新型2項。

【合作方式】 合作研發(fā)；與薄膜制備，器件封裝及節(jié)能減排等上下游廠商展開合作，共同開展器件制備以及產(chǎn)品開發(fā)的工作。

【預期效益】 隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國的建筑與汽車能耗逐年上升，已達球能源消耗量的32%，建筑與汽車總能耗已占全國能源總消耗量的65%。我國現(xiàn)有建筑面積為400億m2，絕大部分為高能耗建筑，且每年新建建筑近20億m2，其中95%以上仍是高能耗建筑，據(jù)統(tǒng)計2016年我國汽車市場容量約1.0萬億，且將以25%的速度逐年增加；而在高能耗建筑與汽車行業(yè)中玻璃使用比例越來越大，據(jù)測算通過玻璃窗進行的熱傳遞在冬夏季節(jié)分別占建筑能耗的48%和71%。

電致變色材料具有雙穩(wěn)態(tài)的性能，通過在不同的環(huán)境中測試，電致變色門窗在冬夏季可以明顯的降低熱傳遞效率達到80%以上，據(jù)估計每年可以減少能耗費用約20%～35%；在節(jié)能環(huán)保領域有廣闊的應用，特別是在汽車玻璃上的應用以及建筑玻璃上的應用在節(jié)能能源方面有重要的社會意義。

本項目正在結合柔性電致發(fā)光技術、柔性電致發(fā)光線技術展開夸領域新型發(fā)光、顯示、照明的研制，其規(guī)模產(chǎn)品有：地鐵超薄柔性廣告照明、儀表顯示、消防救生照明線、漂浮發(fā)光救援繩、發(fā)光電線、發(fā)光數(shù)據(jù)線、發(fā)光耳機線、3D發(fā)光材料、柔性顯示、柔性背光照明等場致發(fā)光器件。

【聯(lián)系方式】

聯(lián)系人：郭素文

電 話：021-57767561/18930015689

11智慧工地

【技術開發(fā)單位】 中國電子科技集團公司第十五研究所

【技術概述】 智慧工地系列產(chǎn)品是在軍用射頻識讀設備、軍用智能終端等軍隊管理系統(tǒng)和產(chǎn)品的基礎上，依靠長期在軍隊領域的技術積累和過硬產(chǎn)品質量，面向建筑行業(yè)建筑工地的現(xiàn)場管理和監(jiān)管部門的管理需求，對原有積累進行整合和技術轉換，形成的一體化解決方案。主要由一個云端管理平臺、兩個移動端應用程序(面向建筑企業(yè)用戶的智慧工地APP和面向住建部門使用的智慧建委APP)、以及十大終端感知系統(tǒng)組成。通過綜合應用無線傳感網(wǎng)、智能硬件、移動互聯(lián)網(wǎng)等先進技術，將勞務實名制一卡通、高支模監(jiān)測、塔機防碰撞、材料管理、基坑監(jiān)測、混凝土無線測溫、工地環(huán)境監(jiān)測、臨邊洞口防護體系檢測報警、視頻安防監(jiān)控十大終端感知系統(tǒng)統(tǒng)一接入一個云端管理平臺，并將多個終端系統(tǒng)、多個工地的運行情況推送到智慧工地APP和智慧建委APP中，形成“端+云+大數(shù)據(jù)”的業(yè)務體系和新的管理模式，打通從一線作業(yè)與遠程監(jiān)管的數(shù)據(jù)鏈條，實現(xiàn)勞務、安全、環(huán)境各業(yè)務環(huán)節(jié)的一站式管理。

【主要技術指標】 智慧工地系列產(chǎn)品主要技術指標達到國內(nèi)領先水平。根據(jù)“決策監(jiān)督層—項目部管理層—現(xiàn)場作業(yè)層—移動應用層”四個應用層次，構建“云平臺+本地管理+作業(yè)區(qū)現(xiàn)場終端+APP應用”的四層應用模式，構建建筑工地現(xiàn)場信息化管理體系；系統(tǒng)與產(chǎn)品設計大量采用了太陽能、鋰電池等供電方式以及無線傳輸方式，適應施工現(xiàn)場供電條件不穩(wěn)定和網(wǎng)絡布線不便的實際應用場景。

【技術特點】 一是適用于施工現(xiàn)場復雜環(huán)境下的數(shù)據(jù)智能感知技術。通過在工地現(xiàn)場人員、設施、環(huán)境、在建物等物體植入智能傳感器，實現(xiàn)現(xiàn)場人、機、料、法、環(huán)等實時動態(tài)數(shù)據(jù)的智能識別與采集；二是基于eLTE-IOT窄帶物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)傳輸技術。運用超云距、低功耗、低成本的eLTE-IOT窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)工地現(xiàn)場各類智能感知數(shù)據(jù)實時采集、匯聚和傳輸;三是基于云服務架構的異構數(shù)據(jù)融合與智能分析技術。采用異構數(shù)據(jù)融合技術，實現(xiàn)人、機、料、法環(huán)等各類異構數(shù)據(jù)的識別、融合與存儲。采用云服務架構搭建智慧工地云平臺，實現(xiàn)跨區(qū)域、多工地數(shù)據(jù)的聚合、共享與數(shù)據(jù)分析；四是基于機器視覺的圖像模式識別技術。通過該項技術在工地棒材清點與計數(shù)領域的創(chuàng)新型應用，研制了工業(yè)級防護智能手持終端及棒材計數(shù)自動識別軟件，實現(xiàn)對進場成捆棒材的拍照識別與自動計數(shù)。五是基于視頻監(jiān)控的智能業(yè)務追溯與分析技術。在施工現(xiàn)場關鍵節(jié)點設置視頻監(jiān)控，對施工過程全程監(jiān)控并對關鍵環(huán)節(jié)視頻信息進行留存，對關鍵業(yè)務實現(xiàn)追溯和分析。

【先進程度】 國內(nèi)領先

【技術狀態(tài)】 批量生產(chǎn)、成熟應用階段

【適用范圍】 總包商、業(yè)主、政府監(jiān)管部門

【專利狀態(tài)】 授權專利1項

【合作方式】

1)投資需求。尋求投資擴大市場開拓和研發(fā)能力，建設智慧工地模擬驗證試驗室，資金需求5 000萬元。

2)轉化周期：6個月。

3)投資回報率：15%。

4)許可使用。建立全國代理和分銷渠道，進行產(chǎn)品推廣，允許代理商在一定區(qū)域內(nèi)銷售產(chǎn)品。

5)合作研發(fā)。與高支模、塔吊、傳感器等上下游廠商、總包商、業(yè)主、政府監(jiān)管部門、建筑信息化企業(yè)展開合作，共同開展系統(tǒng)研發(fā)。

6)技術服務。為行業(yè)大用戶提供云服務平臺、大數(shù)據(jù)分析、業(yè)務系統(tǒng)、增值服務以及硬件設備定制等相關技術服務。

【預期效益】

經(jīng)濟效益：每年全國在建工地80萬個，其中新開工工地60萬個，以每個工地項目費用20萬元/工地計算，智慧工地市場規(guī)模每年在1 200億元。

社會效益：在勞務、安全、環(huán)境、材料等管理方面起到降本增效的作用，主要表現(xiàn)在：降低運營成本、節(jié)省人力投入、減少安全隱患、規(guī)范施工管理、提升企業(yè)形象等。

【聯(lián)系方式】

聯(lián)系人：姚文明

電 話：010-89056539/13621100729

12基于遠程醫(yī)療的自動腹膜透析系統(tǒng)

【技術開發(fā)單位】 中國船舶重工集團公司第七一六研究所

【技術概述】 基于遠程醫(yī)療的自動腹膜透析系統(tǒng)包括自動腹膜透析機、配套用一次性管路以及遠程管理系統(tǒng)，應用于終末期腎病患者的自動腹膜透析治療，其工作原理是根據(jù)醫(yī)生的治療方案，自動持續(xù)地完成腹膜透析中的注入、留置、引流等各項步驟，并監(jiān)視、記錄每次治療的注入量、留置時間、引流量等信息，達到智能精準治療；管理系統(tǒng)對治療信息、醫(yī)生處方進行管理，實現(xiàn)透析數(shù)據(jù)存儲分析、在線監(jiān)測，在醫(yī)院與患者間架起一座橋梁。該系統(tǒng)治療模式完善、控制精度高、操作簡單，打破了國外的壟斷，降低產(chǎn)品價格，促進自動腹膜透析的推廣。

該系統(tǒng)采用了多項高端先進技術，以中船重工第七一六研究所的雄厚軍工技術為依托，充分利用七一六所在軍用通信、信息系統(tǒng)以及自動控制方面的優(yōu)勢，進行了多項先進軍用技術的轉化及應用。主要應用的技術有：1)多傳感器多目標數(shù)據(jù)采集及融合技術；2)基于斷線重連機制的遠程實時監(jiān)測技術；3)基于信息加密的數(shù)據(jù)安全管理技術。

【技術指標】

1)驅動原理：氣壓驅動；2)治療模式：CCPD(持續(xù)循環(huán)腹膜透析)、TPD(潮式腹膜透析)；3)流量控制精度：≤±2%；4)溫度控制精度：≤±2 ℃；5)聯(lián)網(wǎng)方式：有線或WIFI；6)遠程醫(yī)療：獨有的腹膜透析遠程管理系統(tǒng)，具備實時監(jiān)測、遠程處方下載、結果上傳功能；7)安全保護：管路堵塞、扭折、破損報警，空氣進入實時監(jiān)測，溫度不適宜停止注入以及斷電保護等安全保護措施；8)管路系統(tǒng)：可匹配2和5 L兩種透析液，最多可連接8袋透析液，滿足絕大部分的臨床需求。

【技術特點】 基于遠程醫(yī)療的自動腹膜透析系統(tǒng)采用目前國際先進的氣壓驅動原理，在功能性能指標達到國外同類產(chǎn)品的水平；同時充分考慮實際需求及技術發(fā)展趨勢，在人機交互、遠程醫(yī)療等方面實現(xiàn)對國外產(chǎn)品的超越。主要技術特點如下。

1)利用氣壓激發(fā)流體控制技術，設計特有的液體導流系統(tǒng)，實現(xiàn)準確的透析液順序流動控制。

2)基于理想氣體狀態(tài)方程，通過測量氣體的壓力，實現(xiàn)非接觸式液體流量測量，提供準確的計量控制，提高設備的流量控制精度。

3)突破了基于模糊自整定PID算法的大容量、大滯后系統(tǒng)的精度控制技術，實現(xiàn)透析液溫度精確控制，提高患者體感舒適度。

4)利用遠程醫(yī)療以及信息化技術，實現(xiàn)透析機的遠程監(jiān)測以及智能處方卡管理，提高設備的信息化及智能化水平。

5)利用大數(shù)據(jù)制定個性化治療方案，實現(xiàn)腹膜透析個性化精準治療及管理。

【先進程度】 國際先進

【技術狀態(tài)】 小批量生產(chǎn)、工程應用階段

【適用范圍】 應用于醫(yī)療領域，用于終末期腎臟病患者的自動腹膜透析治療。

腹膜透析、血液透析以及腎移植是治療終末期腎臟病的主要治療方式，由于腎源短缺、血液透析中心的患者漸趨飽和，腹膜透析(PD)日漸被更多的患者所采用。腹膜透析利用人體自身的腹膜的透析功能來濾除血液中的代謝物，具有操作簡單、保護殘余腎功能、適宜居家治療、費用較低等諸多優(yōu)點。

腹膜透析又分為人工腹膜透析(CAPD)和自動腹膜透析(APD)，人工腹膜透析由患者手動實現(xiàn)透析操作，每天需進行多次；自動腹膜透析，即利用自動腹膜透析機、配合一次性無菌管路系統(tǒng)(即拋棄式管組)自動完成透析操作，

基于遠程醫(yī)療的自動腹膜透析系統(tǒng)打破了國外技術和市場壟斷，降低產(chǎn)品價格，減輕患者經(jīng)濟負擔；同時，遠程醫(yī)療系統(tǒng)能有效保障居家治療的安全，促進自動腹膜透析向家庭及社區(qū)醫(yī)院推廣。

【獲獎情況】 通過中國船舶重工集團公司鑒定為：產(chǎn)品技術達到國際先進水平。

【專利狀態(tài)】 已申請專利15項，其中發(fā)明專利8項；獲得專利授權6項，其中發(fā)明專利1項。

【合作方式】 合作開發(fā)。與腹膜透析液廠家開展股權合作或收購，完善產(chǎn)業(yè)鏈；與具有市場渠道的經(jīng)銷商合作開展市場推廣，在各省市的重點醫(yī)院合作建立“杰瑞自動腹膜透析系統(tǒng)”應用示范，并探索“打包收費”的模式，從政策方面解決醫(yī)保報銷的問題。

資金需求7 000萬元，實施周期30個月。

【預期效益】 目前，杰瑞自動腹膜透析系統(tǒng)已經(jīng)在中國人民解放軍總醫(yī)院(301)、北京大學人民醫(yī)院、北京大學國際醫(yī)院、河北醫(yī)科大學第二醫(yī)院、浙江大學第一附屬醫(yī)院、浙江大學國際醫(yī)院、鄭州大學第一附屬醫(yī)院等數(shù)十家國內(nèi)知名三甲醫(yī)院開展了自動腹膜透析機的應用，取得了臨床的認可，建立了一定的標桿示范作用。

據(jù)統(tǒng)計，我國終末期腎病患者逾200萬人，由于經(jīng)濟條件等原因限制，接受透析治療的只有45萬人左右，其中腹膜透析病人僅占17%，遠低于發(fā)達國家的80%。而自動腹膜透析具有操作方便、患者生活質量高、感染概率低等優(yōu)點，已經(jīng)在許多國家和地區(qū)成為主要的治療方式，歐美國家使用率超過50%，而在大陸地區(qū)只占不到3%。這主要是由于國外壟斷導致價格高以及醫(yī)保政策限制了自動腹膜透析的發(fā)展?；谶h程醫(yī)療的自動腹膜透析系統(tǒng)打破了國外二十年的市場壟斷，極大的降低了產(chǎn)品的價格。隨著國家醫(yī)保政策對腹膜透析及自動腹膜透析的支持以及患者對高質量生活的要求，自動腹膜透析將迎來爆發(fā)式增長。

預計5～10年內(nèi)，國內(nèi)透析治療的比例將由20%上升到45%，腹膜透析比例將由15%上升到35%，自動腹膜透析比例將由3%上升到15%，自動腹膜透析人數(shù)將達到5萬人。杰瑞自動腹膜透析系統(tǒng)市場占有率達到40%，按照人均治療費用6萬元/a計，則市場規(guī)模可達到12億元/a。

【聯(lián)系方式】

聯(lián)系人：洪草根

電 話：0518-85981675/18036675651