附件1：弗劳恩霍夫应用研究促进协会先进技术成果

1、附件1：弗劳恩霍夫应用研究促进协会先进技术成果（一）生命科学技术1. 可实时监测病人血压的植入式传感器无论是对医生还是患者来说，高血压都是一个严峻考验。为了更好地监控病情和及时采取必要的救治，需要对严重的高血压病人（10%的患者）的血压进行长期不间断的监测。但是这个不间断监测过程会对病人的生活带来诸多不便：病人必须随时携带一个血压记录仪，并将其固定在自己的身体上。一个充气臂式血压计会定时通过充气和放气来测量血压值，并记录下来。尤其在夜间，测量血压时发出的噪声和测量部位的压迫感极大地影响病人的睡眠。为此德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会（Fraunhofer-Gesellschaft，欧洲最著名的应

2、用科学研究机构）开发了一种特殊的微型传感器，可以植入股动脉，在实现对病人血压精确监测的同时，保证了病人日常生活的方便。这一研究项目受到了德国联邦教育与研究部（BMBF）的资助。医生可将弗劳恩霍夫开发的血压传感器植入在病人腹股沟下的股动脉中。这种传感器体积微小，连同封装外壳，总直径也不过仅仅1毫米左右，但它却可以在一秒钟内对血压至多进行36次测量。它通过一根可以弯曲的微型线缆与同样被植入腹股沟的皮肤下面的信号发射单元相连。发射单元先对传感器产信号进行模数转换和编码，然后将其发送到病人随身携带的一个手机大小的接收器中。除此之外，接收器还可根据需求，再将信息发送到医院的监测中心。由此医生就可以在办公

3、室中随时观察分析患者的血压了。由于研究者使用了特殊的 CMOS器件，因而整个系统的能耗非常低。而且这个微小的植入系统可以通过线圈进行无线供电。可植入压力传感器还有其他一些用途，比如监测患者是否还有心脏供血不足等症状。弗劳恩霍夫开发的植入式微型传感器还可用于长期监控病人脑压和眼压。2. 能通过体液测量血糖指数的传感器技术对于许多糖尿病患者而言，检测血糖是每天生活的一部分。尤其是I型糖尿病患者，由于他们的身体无法产生胰岛素来分解血糖，所以每天必须密切关注自己的血糖指数。患者必须一天数次在测试条上滴血液进行测试，这是目前唯一能够探测血糖指数的成熟方法。每天这一过程给患者带来了疼痛和不便，特别对于那些

4、疼痛敏感的患者来说，每日的数次扎针是非常痛苦的经历。为了解决这一问题，德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会(Fraunhofer Gesellschaft, 欧洲最著名的应用研究机构) 开发了一种微型生物传感器来检测血糖。这种传感器可放置在患者体内，使用体液（例如汗水或者泪水）连续不断地测量血糖指数。采集到的数据信息可通过无线界面传递至一个移动接收器。患者因此能够持续稳定地观测自身的血糖指数。由于这种生物传感器仅0.5 x 2.0毫米大小，因此它的存在不会让患者感到不适。这并非是首个能通过体液测量血糖的生物传感器，但是之前的研究成果都由于过于笨重或精确度太低而无法实现商业应用。而弗劳恩霍夫开发的这项

5、只有两毫米长的新产品，利用了一种特殊的酶来促进生物电化学反应，使得测量结果非常精确，实现了技术上的重要突破。3. 能调节湿度的食品包装膜在保存新鲜食品如生肉和沙拉产品过程中，呼吸和蒸发作用往往导致包装内部的高相对湿度。这会导致凝结水的生成以及水在产品内部的再分配，继而导致食品新鲜度和质量的损失。高湿度和冷凝水的存在同时也促进微生物（霉菌，细菌和酵母）的生长。但是，如果食品包装内部的相对湿度过低，同样会由于过度干燥而影响新鲜产品的品质。因此，开发能调节湿度的包装材料，对于延长新鲜食品的货架期和保持食品的质量，具有重要的意义。德国弗劳恩霍夫协会就此特别开发出针对新鲜食品包装的能调节相对湿度的包装膜

6、。该多聚体膜在成分中添加了无机盐，通过膜性状的改变和其他物化参数的调节，使得不同的包装膜具有不同的保存相对湿度，适应于不同产品的具体需求。这是一项崭新的包装技术。4. 德国弗劳恩霍夫生物样本库存储技术弗劳恩霍夫开发的核心技术是能够满足现代生物和医学样本库的一种新型的样品储藏和操作系统。Fraunhofer提供的这种新型“智能化”样本存储系统具有以下特点： a) 在样本库的核心架构实现半自动化或自动化的样本管理 （全世界独一无二的领先技术） b) 样本通过电子标识管理 （能实现自动化样本盘点，所有的样本存取、样本监控能做到实时管理，样本的相关数据能实时存储）（全世界独一无二的领先技术） c) 通

7、过多重标识系统将错误的概率降至最低 d) 世界上第一个实现的全自动化液氮样本存储链（全世界独一无二的领先技术） e) 样本库抗灾系统 除此之外，该系统还同时运用了高通量冷冻技术及精确降温冷冻控制技术。为保护这些新技术在欧洲与世界其他地区的应用，弗劳恩霍夫为该项技术的核心部分和样机申请了超过40项的专利技术（包括已经批准和在申请的专利数目）。 5. 欧盟认可的玻璃棉纤维肺部生物持久性测试 德国弗劳恩霍夫协会为玻璃棉纤维（矿棉纤维）的出口企业提供纤维的肺部生物持久性（生物降解性）测试（致癌性测试）。实验动物为大鼠，纤维注入方式为气管滴注。检测对象包含欧盟法规涉及的“长纤维”（Long fibres

8、 fraction：长度大于 20 ?m，长度与直径比大于3，半衰期要求小于40天）；以及德国法规涉及的“WHO”纤维（WHO fibre fraction：长度大于 5 ?m；直径小于3 ?m；长度与直径比大于3，要求半衰期小于等于40天）6. 应用于组织工程的拥有血管结构的生物基质构造技术 在普通组织培养中，细胞所需营养的运输、代谢产物的运输以及气体的交换都受扩散作用效力范围的限制，因此组织的长期培养以及较复杂组织和器官（或细胞新陈代谢旺盛的组织）的培养难以成功。为了解决以上困难，弗劳恩霍夫界面技术和生物工程研究所(IGB)的Mertsching教授成功研发了组织培养的血管构造技术。应用的

9、血管组织来源于作了细胞降解处理的猪小肠。它的血管构架（配合人工的导流和静脉回流装置）可用于种植成人干细胞及其它初生细胞（比如内皮组织初生细胞）。在整个细胞组织的培养过程中，血管构架可以在一个受电脑控制的生物反应器的帮助下将新鲜的培养液送往培养组织各处，同时将代谢的废物运出组织。具有血管结构的培养组织可以高度模拟体内环境，应用范围主要包括：器官测试模型（肝脏、肿瘤、肠道等）的构造 应用于药物试验和化妆品试验（代替动物试验）器官移植该技术特别适用于：三维组织的培养（血管构造的空间支架作用）长期的组织培养复杂组织和器官的培养7. 新药毒理测试服务（欧洲GLP/GCP标准）弗劳恩霍夫毒理学和实验医学研

10、究所（Institut Toxikologie und Experimentelle Medizin, ITEM）是欧洲最有名的毒理研究机构之一，特别在呼吸毒理学的研究方面享有世界声誉。ITEM期待与中国的药物研发机构（制药企业）在新型药物的（包括中草药）的安全性测试（毒理研究）方面开展合作。1. 分子水平研究（欧洲标准）通过分子毒理学的研究方法可以帮助药物研发单位（制药企业）在药物研发的早期阶段检测活性成分的毒性副作用： 新陈代谢研究和分子毒理学研究相应药物（有毒物质）转化酶的调控研究在原始和转基因细胞系里的药物测试以芯片技术为基础的基因表达测试对由于新陈代谢引起中毒（转化毒）的分子机制的研

11、究分子药物研究2. 体外测试（欧洲标准）体外的细胞实验是药物毒理研究的重要一环，它同时也起到了部分替代动物实验的作用：细胞毒性测试进行在原始和转基因细胞系中的药物测试药物新陈代谢研究体外细胞和组织的药物测试（人源、动物源）3. 体内测试（欧洲标准） ITEM拥有欧洲最为先进的动物毒理试验室，可通过已建立的各种动物模型为制药企业承担动物试验：药物毒理学和药物动力学研究（啮齿类和非啮齿类动物）药物在组织（器官）中吸收、分配、转化和排泄的研究亚长期和长期的药物毒性研究药物的致癌性、致畸性、致突变性试验哮喘和过敏性疾病药物的动物模型用于药效检测的动物（炎症感染）模型4. 临床实验（欧洲标准）ITEM对

12、适应症为过敏疾病、哮喘以及慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary diseases,COPD）的药物提供一到四期的临床实验服务。在这个领域ITEM拥有世界一流的研究优势、长期的实践经验以及最先进的有毒气体（空气悬浮颗粒）暴露试验室。8. T-REL 动物种类鉴定法动物肉类品种的鉴别是食品检测领域的一项重要技术。弗劳恩霍夫分子生物学和应用生态学研究所（IME）开发了一种用于动物品种鉴别的新方法。这种方法称为末端限制性酶切片段长度多样性分析法（Terminal restriction fragment length polymorphism），简称T-RFLP法

13、。T-RFLP是基于聚合酶链式反应（PCR）建立起来的方法，该方法在PCR反应中加入荧光标记的引物，聚合产物酶切后经毛细管电泳分离进行比对分析。的肉类分析方法灵敏度高，可以区分生肉以及经高度加工过的动物肉类品种（如熟肉或罐头产品）。该方法克服了普通RFLP法在一个样品中超过两种肉类就无法正常甄别的弊病，能够在一个样品中仅仅经过一次反应同时鉴定九种以上的肉类。除了肉类鉴别（猪肉、牛肉、羊肉、各种鱼肉等等）之外，该方法还可以用来鉴定动物制品的真伪，比如鉴定真假羊绒和动物毛皮。9. 来自于葵花籽的优质蛋白葵花是继大豆、油棕、油菜之后世界上种植面积最大的油料作物。榨油后剩下的葵花籽油粕在市场上非常容易

14、获得。它不仅蛋白质含量高 （30-50% ），而且不含毒性物质，不含过敏物质，绝大部分成分都适合于消化吸收，非常利于提取优质蛋白。但是到现在为止，这些油粕绝大部分只是被作为动物饲料使用， 未能进一步加工利用，非常可惜。这主要是因为葵花籽油粕中含有2-4%的多酚物质，它们能和蛋白质发生化学反应，降低蛋白质的功能和价值，并导致提纯产物 颜色变深，从而限制了葵花籽蛋白质的生产和应用。德国弗劳恩霍夫加工工艺和包装技术研究所(IVV)开发了一种在酸性环境下提取葵花籽蛋白质的方法，并通过后续的去多酚工艺，实现 了高质量蛋白质的提取。酸性环境能阻止多酚的共价结构跟蛋白质相结合。同时通过添加盐类物质使得在酸性

15、环境下降低的蛋白质溶解率升高。该方法的蛋白质提取 率可以达到70%。在后续的离子交换和吸附步骤中，99.5% 的多酚结构（包括单体的、极性多酚结构以及高分子的非极性多酚结构）被成功去除。最终得到的分离蛋白在颜色上明显变浅，所含多酚成分小于0.5%。从价格和安全性角度来说，葵花籽蛋白作为一种植物蛋白，相比于动物蛋白在食品行业中的应用更具有优势，也更容易被拥有现代健康意识 的消费者所接受。去除多酚的葵花籽蛋白味道纯正，蛋白特性优良，可以广泛应用于食品加工，也可以制成特殊的高档食品添加剂或保健品，供对大豆蛋白过敏的人 群食用。 IVV研究人员通过沉淀和超滤工序得到了一种泡沫化作用非常好的分离蛋白（达

16、到80-100%的鸡蛋清蛋白的泡沫化功能）和一种乳化性能非常好的浓缩蛋白 （达到60-70%的酪蛋白酸钠的乳化性能）。前者可以通过生产过程中的轻微变性处理使得其泡沫化功能进一步加强，在甜品和精制糕点行业有着良好的应用前 景。优质葵花籽蛋白提取工艺的实现使得油葵榨油行业更具经济价值。而在蛋白分离同时获得的副产品多酚也可作为天然抗氧化剂使用。此外，从蛋白提取后剩下的 残渣中可得到保水性能非常好的纤维素（12gH2O/g）。根据德国市场上各种产品的价格综合估计，每公斤向日葵籽油粕蕴含着5-8欧元的商业价值。10. 从亚麻籽油粕中提取蛋白粉和食用纤维素亚麻籽油因为富含-亚麻酸是世界公认的健康植物油。亚

17、麻籽榨油后的油粕中富含蛋白质（33-39%）和纤维素（45%），还含有抗氧 化、抗癌症的健康物质木酚素（1.2%），是进行食品深加工的良好原料，但是迄今为止它们大部分只是作为动物饲料来使用。这不仅因为亚麻中含有不适于食用 的含氰糖苷（少于1%），而且因为在亚麻籽蛋白分离过程中会受到多聚糖流变特性的影响，使得蛋白沉降特性改变，增大了实际生产中连续分离蛋白的难度。弗劳恩霍夫加工工艺和包装技术研究所（Fraunhofer ）通过对分离工艺的精确调控，可以提高从亚麻籽油粕中获取蛋白质、纤维素、木酚素等有益物质的抽提率，并在分离的同时去除含氰糖苷。经过冷压榨油之 后的亚麻籽油粕由于其蛋白质的溶解率大于，

18、非常适合于分离蛋白质和纤维素。油粕的氧化变质可以通过一系列预防措施得以阻止。研究所专门开发了 两种提取亚麻籽蛋白质和纤维素的水浸提法，并且在实验室和中试规模测定了它们的实际效果。第一种方法包含酸性提取(PH 4-4.5)和碱性提取(PH 8-8.5)两个步骤，分离出三个组分。酸性提取液通过中和以及干燥之后得到一种可溶性纤维素和蛋白质的混合物。碱性提取液在等电沉淀后分离出一个蛋白产 品。而两次提取最终剩下的残渣经干燥后得到不可溶性纤维素。第二种提取方法相对简单，即对亚麻籽油粕直接用碱性提取液(PH 8)进行抽提，该方法得到两个组分：一个是蛋白质和可溶性纤维素的混合物（蛋白质占干物质比例为），另一

19、种是不可溶性纤维素（蛋白质占干物质比例约 ）。无论在感官和功能上，上述两种方法得到的亚麻籽油粕的蛋白产品与市场上的大豆以及豌豆的类似产品相比都毫不逊色，可以很好地应用在糕点、制肠、 冷饮等食品行业中。实验表明，亚麻籽蛋白产品的起泡性与泡沫稳定性与全蛋蛋白相似，不仅可以降低糕点对鸡蛋的使用量（降低胆固醇），同时增加了面团的保水 性、乳化性和可塑性，延长了食品的保鲜期，而且由于富含可溶性纤维素和木酚素，可进一步加工成高档的食品添加剂。而亚麻中所含的不良营养因子-含氰糖苷在 上述分离步骤中已经去除了。在中试阶段，通过第一种方法中得到的三个组分的比例（与投入的油粕原料的质量比）分别是：的蛋白质粉（蛋白

20、质占干物质约），的可溶性纤 维素浓缩物（可溶性纤维素占干物质的），以及的不可溶性纤维素。该方法蛋白的总抽提率接近。在第二个方法中生成了混合物（蛋白质 和可溶性纤维素）和的不可溶性纤维素，蛋白质的总抽提率达到了70%。由于亚麻籽油粕价格便宜，如果能够实现规模化生产（年处理亚麻籽油粕1000 吨以上），可以较快收回成本。以第二种方法得到的产品为例，在欧洲市场上蛋白质与可溶性纤维素的混合产品可以卖到5.5 欧元每公斤，不可溶性纤维素的价格则为1欧元每公斤。（二）材料和零部件技术11. 光学级金刚石片开发技术弗劳恩霍夫协会在光学级金刚石片领域拥有多年的技术开发经验，可接受客户的委托开发相应的技术产品：

21、开发产品特性（举例）：性 能指 标尺寸圆盘状，直径75mm；厚度0.9 mm透过率中心区域内7m（波长）平均透过率 69%透过率不均匀性Tmax-Tmin0.02折射率2.38（10.6m）吸收系数< 0.10 cm-1（10.6m）拉伸强度生长面： 400MPa 成核面：600MPa 热导率 1800W/m·K（300K）表面粗糙度两面Ra 0.020m面形中心区域内PV值 （=633nm）12.应用热冲击试验仪IR TOM所有涉及材料加热或明火的设备都需要用到耐火材料。从中世纪的粘土炉到如今的巨型冶炼炉，一切都取决于可靠的热保护。如果一个粘土炉的耐火衬料发生损坏，熟练工匠可

22、以相对容易和快速地进行修补，但如果是工厂的冶炼炉发生损坏，那将代价不菲。 热冲击性能差是耐火材料破损的常见原因。该设备可以对耐火材料的耐热冲击性做出定性. 我们的任务· 在确定的气氛条件下快速加热样品的小片区域 · 获取温度、热传导以及裂痕出现和蔓延的数据 · 对多个同类样品同时进行重复测量以获得统计上的准确性 我们的解决方案: TOM IR 在可充入不同气体的检测箱内放入9个样品，只让很小的边缘部分与夹具接触。对样品中心部分逐个加热，直到发生某种程度的损坏。该过程采用两个热电偶对样品不同区域测量, 并做到可视化观察。 优点· 可控的加热和冷却速度 &#

23、183; 可选择的环境 · 完整且实时准确的记录光学、声学和热变化 数据具有统计学上的确定性，而不是随机判定13. 污泥减量技术应用实例图1：曼海姆废水处理厂的消化槽图2：曼海姆污水处理厂通过安装破解模块增加产气量和减少污泥量背景介绍 能源和资源的节约和保护已成为当前越来越重要的任务。德国于1998年颁布了再生能源法（EEG）通过立法的形式资助能源生产技术的创新。自2000年以来，德国弗劳恩霍夫陶瓷和系统研究所IKTS科研人员通过对污泥破解和对污泥中物质研究，成功的开发出了可以提高沼气产量并同时减少污泥量的新技术。2005年，新研发的高效分解模块系统DMS在六家污水处理厂得到应用。2

24、006年，IKTS研究所的科学家对使用情况进行了验证， 并进一步优化操作条件，将这项技术转化以用于可再生资源沼气的生产。 结果验证 通过对已经安装的破解系统模块进行特征分析，可以得到的主要参数为过程参数（沼气产量，有机物质分解级别，脱水后污泥的干渣，添加剂的减少）和经济参数（能耗费用和备件花费）。此外，用户是否接受，还取决于运行是否稳定可靠，维护和操作是否简单易行等。 2002年以来，曼海姆污水处理厂就作为试点单位，在IKTS研究人员的支持下采用了部分流原理，对污泥通过超声波系统进行处理。2006年1月，在对新的破解模块系统DMS进行了8个月的测试之后，将其正式安装在曼海姆污水处理厂，取代了之

25、前已经安装的高性能超声波系统。曼海姆污水处理厂是一家大型的、高度自动化的工厂，具有处理地区人口数达到725，000的污水能力。其采用的污泥处理工序处于先进水平（图2）。在发酵罐内，污泥不断地增厚解体（产生沼气）。在含水量高达75% 的污泥中加入添加剂后，经过连续的机械脱水。经干燥处理后，污泥残留水分小于5%。 使用破解模块系统，从污泥中产生的沼气产量可增加20%（见图3）。每天可获得电能5612千瓦时，热能8970千瓦时。 此外，每天需干燥的污泥量减少了约20立方米。由此每天还可节省约1.27万千瓦时用于污泥干燥的能源（天然气）。 在曼海姆，通过对DMS模块系统使用前后能耗的对别， 可以得出一

26、个积极的结论 。使用DMS后，每天可用为288千瓦时（耗电量），产出为27，280千瓦时的新能量。相对于之前安装的高性能的超声波系统，DMS的耗电量降低了45%。改进结果见图3.DMS模块系统采用高能超声技术的，充分考虑到了运行安全和稳定。截至2006年11月，在曼海姆污水处理厂的DMS系统的超声波装置已经连续运行了12，800小时。 不仅仅那些大型和超大型的污水处理厂可以从该项新技术中获益，中型和小型的污水厂也不例外。丹麦的Helsingör就是一个很好的例子，其人口数约为72，500人。 部分破解系统自2005年10月起在该地区运行使用，运行状态良好，没有出现中断。（见图4）。在

27、发酵罐内，污泥间断增厚，分解后，采用离心分离机脱水，残渣含水量为74%到77%。 在Helsingör，使用DMS后，沼气的产量增加了21%。也就是说，每天会多获得410KWH的电能和600KWH的热能。 脱水效能的提高能够显著降低运行成本。使用并将DMS调整到不同条件下之后，脱水污泥的干渣含量是稳定增加的。同时，高分子絮凝剂添加剂的使用量可以减少11%。这个例子表明：分解技术尤其是IKTS开发的DMS系统，具有巨大的经济潜力， 并且可通过能源节约实现对环境的保护。 从这些结果所获得的知识和经验可以被应用到其他领域，比如：农业沼气设备。 提供的产品和服务 初步调查和潜力评估。 帮助引

28、进破解系统。 破解系统的规划、设计和实施。 效能评估。 过程的进一步监控。图3：破解模块系统Helsingör的污水处理厂14. 高温烧结光学实时观测系统TOM-ACTOM-AC 是一种在烧结过程中, 可以对样件尺寸进行实时测量的光学系统。通过远心光学装置将高温炉中央的试样图像投影到CMOS摄像头上。 该图像尺寸由摄像头传送到测量计算机进行分析（图1）。用TOM-AC 测量设备可以采集不同的参数，例如宽度、高度、体积、棱角和曲率。样件的几何形状也可以多种多样。最高炉温可达2300摄氏度。用户可以根据实验目的， 设定样件轮廓的分析范围。可以设定平面、宽度、高度、体积、线段等作为测量参数

29、。也可以同时测量多个样件和/或多个测量参数。通过跟踪测量窗口中样品在加热升温过程中发生的移动和尺寸变化，获得样品高温状态下的物理参数。 除了这些应用信息之外，还记录一般的辅助信息。标准测量值包括测量时间、炉温、样件的总面积和重点区域、样件平均宽度和高度以及声音/噪音比例和相关图片的对比度。 其精度可达0.4 微米。该系统以380V 三相电流工作。最终用户提供一个配有63 A保护装置的三相EU 接口。根据数据单还需要一个工作压力为6巴的压缩空气接口和至少4巴的冷却水接口。接好并调试测量设备之后，确保这些供应稳定。测量设备设有安全电路，该电路连续检测温度、存在的工作空气压力和冷却水压力，如果参数不

30、符合额定值可立即停止设备工作。15. 泡沫金属的工业应用泡沫金属是一种集物理功能与结构一体化的新型工程材料，兼有功能材料和结构材料的双重作用。它所具备的多种优异物理性能特别是阻尼性能已引起广泛关注，并在消声、减震、分离工程、催化载体、屏蔽防护、吸能缓冲等一些高技术领域获得了广泛应用，在航天、航空、船舶、汽车、高速列车、机床制造等领域有良好的应用前景。目前基于锌、铝及其合金的发泡材料技术上最成熟。在德国的克姆尼茨（Chemnitz）市，弗劳恩霍夫加工机械和加工技术研究所建立了发泡金属研制中心。该中心致力于发泡金属领域的研究开发以至样机、样件制造，能为客户提供完整的产品开发程序，并可以进行小批量生

31、产。该中心制造发泡金属采用的是粉末冶金工艺，整个工艺过程高度可控。发泡铝制成的台架弗劳恩霍夫加工机械和加工技术研究所及其发泡金属研制中心愿为中国企业提供涉及泡沫金属的研发、设计、应用、生产和测量等一系列服务，其中包括：根据客户实际需要，帮助选择最佳的发泡合金材料。针对具体应用，确定材料的密度、强度和弹性模量以及选择最佳的开孔结构。通过选择不同的泡沫密度，最大限度地调整材料的特性，满足要求。依据客户的要求设计发泡材料组件,包括设计图、组件图、装配图以及零件目录表。如果客户要自行设计，可提供与发泡金属技术有关的咨询服务，以及针对焊接、可分解连接以及冲撞特性等方面的帮助。提供多种可能的替代方案，并与

32、原始结构进行比较。对所生产的部件单独或在装配后进行包括静态、动态和热状态等测试。三明治金属泡沫夹层板焊接制成的精密机床机架16. ORMOCER涂层用于皮鞋修整皮革制品是由动物毛皮作原料， 除具有吸引人的外观外还有很多优良的性能。如良好的透气性和穿着舒适等。皮革制品如服装、箱包或家具等因此广受欢迎。 实际应用中对皮革制品抗划伤和耐晒性，不易被水沾湿和易清洁性能的要求不断提高。尽管天然皮革具有上述优点，但远没达到对其质量要求。通过在皮革表面涂上一层，可以使其性能大为改观。 性能ORMOCER 是用凝胶-溶胶发合成的无机-有机复合物。在皮革表面涂上薄薄一层的ORMOCER (<4 m) ，获

33、得下列优良性能： ·提高光泽和触摸质感 ·提高防水性能， 同时具有良好的水蒸气渗透和吸收性能 ·低散发 ·提高抗划性和抗磨性能 ·提高耐热耐光性同时ORMOCER 和皮革制品具有良好和持久的吸附性能.附图是皮革制品性能对比17. 玻璃表面彩色涂层玻璃着色，传统上是通过金属氧化物转变或金属硫化物和硒的组合做到的。事先准确的准备好颜色非常困难，因为有众多的不定因素，还有在一些情况下，有毒重金属化合物在生产过程中必须被处理。在气体阶段技术下的原始无色玻璃上色，必然需要昂贵的生产设备。无机溶胶，凝胶层和瓷釉必须在极高的温度下（大于450摄氏度）生产。瓷

34、釉清漆面在有毒成分中（氧化铝，氧化鎘）还产生另外的不利条件。商用有机彩色着色总是在防磨损，防腐蚀和光稳定上，不尽如人意。我们的解决方法：有色ORMOCER层 ORMOCER是合成物聚合体材料通过受控的氢溶解，并被有机改变后的硅碱氧化物凝结合成的。与其它金属碱氧化物（钛，鋯，铅，碱氧化物）凝结在一起也是可能的。再进一步，可聚合类被固定在无机的网络，在热和紫外线作用的过程中相互反应。通过应用染料或颜料产生透明，半透明或不透明的表面薄层，也证明了ORMOCER矩阵是可行的。有色的溶胶可以被应用于传统的湿层技术。在中等条件下（室温最高可达220摄氏度）进行表面加工处理。与气体阶段和陶瓷薄层相比较，这一

35、方法为拥有复杂的几何图形玻璃制品或大块平板玻璃表面涂层，开辟了一条相对灵活和低成本的捷径。与传统的有机漆和涂料相比较，有机无机合成物显示了近乎完美的耐久附着性，甚至在潮湿的气候中，氢氧化硅组的表现和无机后骨，防磨损功能提高显著。可应用范围工业用玻璃包装材料玻璃家俱和卫生用具上的玻璃板设计和建筑用玻璃自动化行业用镶嵌玻璃 优点在各种玻璃表面上附着力强不限颜色范围颜色易复制采用传统的湿涂步骤既可完成低加工温度（小于200摄氏度）小批量生产也很经济毒性方面安全附加的装饰效果（颜色斜率，部分着色）其它领域的应用在矿物表面着色层在金属表面着色层18.可监控加热升温过程的光学控制膨胀仪-TOMMI 陶瓷原

36、料和金属粉末冶金原料具有高温烧结后形成致密坚硬的特性。影响烧结的因素有很多，其中主要有原始粉料的颗粒度，加热速度和保温时间，成型压力等。高温烧结收缩是这类材料最重要的工艺特性，也是决定产品质量的重要生产工艺步骤，并且对于生产成本的高低也起到了关键的作用。因此，如何获得材料在高温烧结状态下的信息, 并据此通过改善加热焙制条件控制高温烧结收缩的范围成为关键。同样的，玻璃原料是在高温熔融后的低粘流态下成型的。在加热升温生产工艺的精确设计中，需要运用材料从原料到熔融的大量热物理数据。尤其困难的是测量玻璃材料在玻璃软化到熔融的范围内的热物理特性。德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所（Fraunhofer Inst

37、itute for Silicate Research)发明的可监控加热升温过程的光学控制膨胀仪（以下简称TOMMI）是一个由摄影装置和光学膨胀仪组成的精密仪器。对陶瓷原料和金属粉末冶金原料：1.在不改变样品的条件下测量材料的烧结收缩率。2.测量，记录并掌握材料试样在烧结时的变形，及无效成型。对于玻璃原料：1.确定样品从低温到软化到熔融的整个过程的膨胀率。2.检测高温下玻璃材料的熔融反应，以 确定其在耐火材料和金属模具材料中的应用。TOMMI装备了全新的图像分析软件，能够测定样品的垂直和水平收缩。测量是以秒为计算单位的，即使样品尺寸快速变化也能够测到，并通过计算机处理得出准确的数据。当数据发生

38、变化时它可储存为图表形式，或储存为ASCII 的数据形式。在整个的加热升温过程中，我们不仅能看到每秒的图片显示，而且还能看到连续的电影播放。被测样品可呈不同的形状，只要投影能完全反映在圆形的测量窗（直径为50mm）上就可。当然有旋转对称的样品还可以计算出它的体积。同时还能研究材料的融熔和润熔现象，并由此确定玻璃熔滴的边角和半球点。其高度复制性的精确率达到了2um。TOMMI还能和其他装置一起模拟测量样品的重量。并提供其他的一些重要信息，例如：对硅酸盐的瓷化，及对玻璃融熔过程的混合配料加热提供重要信息。此外，TOMMI还能和其他的仪器匹配，以测量样品的抗机械负荷能力。特点：无接触的光学测量原理样

39、品无形变无化学反应无需预烘烤无活动部件二维轮廓图的测绘测量各向异性的烧结和变形熔润现象的测量受软件保护的图像分析 在测量窗口中自动更正位移光学图像的明暗和对比度的调节以秒纪录的图形的快速变化高度准确的复制性。 技术参数：TOMMI （可监控加热升温过程的光学控制膨胀仪）长*宽* 高 ： 1600*700*1700mm最高温度： 1750°C测量窗直径： 50mm精确度： 2um19. 新型传感器可以测量气体环境对物体的侵蚀一辆路虎车在哪里更容易生锈？在尘土飞扬的撒哈拉沙漠还是停在英国一个富丽堂皇的庭院里？答案是显而易见：当然是在阴雨连绵的英国更易受损。 但是腐蚀程度不仅取决于降雨量，

40、它也涉及到其他因素，如：湿度和温度,空气中氮氧化物、硫化物等污染物质含量等多种因素，并且这些因素交互作用。如果用传统的方式单独测量这些因素，将难以准确获得一个综合值。 德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所Fraunhofer Institute for Silicate Research - ISC的科学家最近发明了一种新型传感器，可以对周边所有复杂的环境影响因素进行累加，获得一个测量值，据此可以准确判断出所处位置气体环境的危险程度。新型传感器由对腐蚀非常敏感的富含钙和钾的玻璃板经表面特殊刨光后制成。经过一定时间的数据采集后，通过红外光谱分析，对玻璃板成分的细微变化进行量化。从所得数据推断出其它如碑石或

41、金属等无机材料在同样环境下可能的受损程度，并确定造成侵蚀的具体污染物。将玻璃板放在显微镜下，还可以获知微生物是否对侵蚀过程产生了影响。传感器可以在历史纪念碑、教堂彩色玻璃窗、博物馆等地使用。每一个传感器都是一个自动的检测站，使我们有充足的时间去发现暴露于风雨中的材料或物体发生变化受损的迹象。有助于提高和改进艺术品的保存条件。 德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所 Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC是该技术的发明者和专利拥有者，并对外出售该传感器。当客户购买了传感器后，研究所提供安装指导，在双方商定的测试周期结束后承担对传感器的红外光谱分析检测，提

42、交详细测试报告及建议采取的保护措施。报告中会指出大气环境的危险程度，以及对文物破坏的影响等。通过一个连续、非常特殊的分析方法，还可以对出现在传感器表面的化学物质定性，报告环境恶化的原因等方面信息。传感器可放置于室内或室外，根据测量（数值采集）周期的不同，可设定3至12个月不等。一个传感器只能用于一次评估，不能连续使用。德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所 Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC同时寻求中国合作伙伴，在国内组装传感器。图片所示：德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所 Fraunhofer Institute for Silicate Researc

43、h ISC开发的新型传感器及应用。20. 感应淬火硬化层厚度检测仪表面硬化处理可以提高受动态应力部件的耐磨性能以及疲劳强度。这些特性主要是由表面硬度、硬化深度以及残余应力的深度剖面决定的。表面深度为硬化有效层的厚度，它是表面硬化处理过程中的一个重要质量指标。目前只能通过随机检测方法来确保硬化工艺的质量，这种方法不仅会损坏部件，浪费时间，而且成本也较高。我们的设备采用一种快速无损超声方法来测量表面深度。这种方法可以减少检测工作量并降低成本，而且可以快速控制制造过程，从而确保产品始终具有高质量。优点测量准确度非常高：确定表面深度值的误差约为5%。快速得到测量结果：每次测量只需几秒钟。可以很快地评估

44、大量部件。可以通过正确调整传感器进行半径测量。设备可以自由移动（总重量：8 kg）。可以根据客户的要求方便地调整系统。21. 材料性能的无损检测背景机床、汽车和设备零部件在生产过程中需要进行热处理和机械加工，以便达到所需性能。其中零部件边缘表面层的机械性能和耐磨性尤为重要，它的好坏直接影响和决定了设备的功能和使用寿命。准确测定部件边缘表面性能，是确保产品质量的前提。目前采用的方法有：金相分析，X光衍射残余应力测量，以及传统的压痕硬度测量。以上这些方法速度慢，需要破坏检测部件，同时不可能做到100%检测和伴随着生产过程进行。解决方案3MA（微磁、多参数、微结构和应力分析）是最新研发的一种测定边缘

45、表面层性能的无损检测技术。该技术可实现测量过程全自动，并将检测设备集成到生产工艺中。具有测量速度快，可以对产品进行100%检验的优点。对边缘层0-8mm厚度的部件多个相关质量指标进行快速同步评估。 同时可以综合分析不同微结构状态和应力敏感检测值的大小。该方法需要提前校正，根据大量回归分析和渐近函数，可以确定产品质量指标（目标值）与哪些3MA测量参数（检测值）有关联。设备3MA综合了四种不同的微磁测量方法，亦即巴克豪森噪音（BN）、增量导磁率（?）、切线磁场谐波分析（Ht）和多频率涡流（MFWS）。对上述每一种方法都要进行大量数据评估。总计有41种微磁检测统计信息。在多参数测量中，特别是当目标值

46、（比如硬度、硬化层厚度）和干扰变量（温度、残余应力等）同时变化的情况下，3MA这种综合处理各种检测信息的优点是显而易见的。每一个微磁测量信息都能显示出其与目标值和干扰变量之间的关联度，从而在测量中将干扰因素排除，或将其降至最低。所有采用3MA技术测量微磁的方法都有卓越的分析评估能力，在测量中将（金属的）结构、材料性能和残余应力综合加以考虑。所有检测数据是在同一个测量步骤中同时获得的。测量速度可达每秒40次。根据预先设计好的校正公式，3MA系统将测量数据实时显示出来。测量过程中的目标值需要考虑材料的不同性能，微结构组成和残余应力分布等。硬度硬化层厚度残余应力拉伸试验数据（抗张强度、屈服强度、延伸

47、率等）<3MA测量系统最重要的部件是检测头和集成了控制器的硬件前端。检测头包括一个磁化单元和一个发射/接收系统，可以根据部件的外形尺寸和用户要求调整和定制。通过以太网将硬件前端与计算机联接（工业计算机，办公室电脑、笔记本电脑和局域网），可以将数据采集和系统控制充分结合在一起，实现检测和生产一体化。硬件前端采用了模块化结构，可以根据客户要求对部件升级或以很低的费用更新更换部件。操作和评估软件通常都是模拟式模块，模块式测量系统（MMS）是一种用户友好的系统，使用非常方便。通过该软件模块还可以很容易对仪器调试和校准。手动式标准检测头用于齿轮自动化检测时的两部分检测头优点快速、无损检测。无间断检

48、测和记录质量状况。可替代有损检测。提高经济效益，降低生产成本。（减少了次品和再加工的费用）3MA设备集成在生产过程中，可以实现生产过程的全面、彻底监控。可以根据具体要求定制（探测头、软件）。应用1.确定部件局部硬度、硬化层厚度和残余应力状态。-检测并确定硬化加工过程出现的缺陷。2.连续监控钢带或钢板的抗拉强度和屈服强度等。-100% 检验并记录钢材质量。3.确定感应淬火、渗碳、激光和渗氮硬化后部件的硬度和硬化层厚度。-减少调整和重新装备时间。4.确定钢板的深冲性能和残余应力状态。-对板材成型原料可以有效检查和控制。5.确定组装零部件的残余应力状态。-严格控制装配过程，确保组装部件的质量和整体设

49、备长期稳定运行。6.及时发现热老化、脆化、疲劳和蠕变损坏。-对涉及安全运转的零部件可以经常检查。3MA测量仪（左侧：带有检测头的硬件前端；右侧：用于数据处理、评估和存储的电脑）3MA可测量硬度，校准采用维氏硬度HV0.05 3MA可测量残余应力，校准采用 X光衍射22.具有选择性功能的纳米材料复合膜这是弗劳恩霍夫界面技术与生物工程研究所(IGB)利用最新技术研发成功的一种具有三明治结构的过滤膜，它的核心层是纳米颗粒复合膜。这种复合膜由于其表面纳米颗粒空间结构的特异性可以精确地从混合物中选择性滤去目标成分。该技术可以根据实际需求将纳米颗粒加工成不同结构，与目标分子发生特异性结合。纳米颗粒的大小在

50、100-300纳米之间，与它们特异性结合的化学物质可以是生物大分子（氨基酸、肽链或蛋白质）或其它化学成分（毒素等）。该技术应用领域：医院、药厂、生物制品企业、化工企业、实验室及其它相关单位与厂家合作可能：利用该技术共同开发纳米材料复合膜分离装置该技术特点：分离效果好，每克纳米颗粒表面积达到80平方米；纳米颗粒结构根据需求而改变，特异性结合能力超强；被分离成分易于冲洗，分离设备可重复使用23.安全技术VideoObjectCounter (基于视频监测识别的目标计数系统)VideoObjectCounter是基于视频序列对运动物体进行自动计数的系统。计数过程中需要对感兴趣的区域进行划分，包括指定

51、一条方位线和滞后区域。如图所示图 设定计数域 当一个目标物体从一侧通过另一侧，每个计数域都会针对运动的方向发送计数脉冲图 每个方向的计数脉冲应用实例1 小区街道内获取计数脉冲应用实例2 交通公路计数统计（五）表面处理和镀层技术24.光学级金刚石片开发技术弗劳恩霍夫协会在光学级金刚石片领域拥有多年的技术开发经验，可接受客户的委托开发相应的技术产品：开发产品特性（举例）：性 能指 标尺寸圆盘状，直径75mm；厚度0.9 mm透过率中心区域内7m（波长）平均透过率 69%透过率不均匀性Tmax-Tmin0.02折射率2.38（10.6m）吸收系数< 0.10 cm-1（10.6m）拉伸强度生长

52、面： 400MPa 成核面：600MPa 热导率 1800W/m·K（300K）表面粗糙度两面Ra 0.020m面形中心区域内PV值 （=633nm）2. 耐磨抗粘附层为了避免沉积、污染以及黏附的发生，或者为了满足液滴形成的需求，表面需拥有良好的抗粘附性能。由于承载着沉重的机械负荷，除了较低的表面能以外，这些工具或者零部件还必须显示出优秀的耐磨性。 硬质涂层不仅能够拥有很高的硬度，同时还具备了良好的抗粘附性能。由诸如SICON®等经过改良的类金刚石碳层，以及氮化铬层组成的涂层就是此类将各种特性结合起来的涂层的优良典范。我们可以提供的服务：· 对涂层（粘附与抗粘附层

53、）的表面能或润湿特性作出指定的调整。· 使涂层兼具良好的润湿特性和高耐磨性· 使结构化表面兼有明显的抗粘附性能（莲叶效应）· 针对客户的具体需求对涂层的特性作出定制图1：用于药片生产、覆有DLC抗粘附层SICON®药片印模（无须使用脱模剂）：避免了被压印物质的粘附，同时还可提供磨损防护。图2：用于塑料护套电缆制造的已经涂覆的芯轴与喷嘴：显著地减少了塑料的沉积图3：已涂覆的成型模具，工具-产品的分离变得轻而易举表：各种涂层的性能（比照PTFE材料和滚珠轴承钢（100Cr6）。性能与优势通过在类金刚石碳层之中引入非金属元素，我们能够以一种指定的方式对涂层的润

54、湿特性作出改变。氟元素和硅元素将显著地降低表面能，并从而降低表面的可湿性（例如F-DLC、SICON®、SICAN）。氮、硼以及氧元素则会造成与之相反的效果，也就是说，覆有此类涂层的表面将很容易被浸湿（例如N-DLC、B-DLC）。 使用硅和氧改良过的DLC涂层拥有着与特氟纶®材料相近的良好抗粘附性，但是其耐磨性和温度稳定性显著更高。 铬基的涂层系统（CrN及其变种）也表现出了良好的抗粘附性和机械-摩擦学性能。通过改变沉积工艺过程的各种参数，我们可以对涂层的组分和结构作出调整，从而针对客户的具体需求对涂层的性能配置作出定制。用途在制药行业里，人们早已开始在压印工具上应用抗黏

55、附涂层，并且在多年的实际应用中获得了极大的成功。通过使用涂覆了SICON®材料的药片生产工具，无须再依赖各种脱模剂，粘性极强的粉末混合物的粘附问题将得到彻底的解决。 在塑料加工行业中，DLC基抗粘附涂层和CrN涂层用途极广。避免让塑料沉积在挤压或压铸工具上不仅能够降低清洁与维护成本，同时还能显著地提升产品质量。.显著的冷凝滴水，例如在换热器中发生的冷凝滴水使更高的传热系数成为可能，从而进一步提升其工作效率。SICON®层将允许其热流密度比薄膜冷凝所能达到的程度高出一个量级。这种涂层系统额外带来的抗结垢效应还可以减少、甚至防止碳酸钙沉淀的产生。图1：水蒸气在一台冷却换热器表面

56、上的冷凝滴水图2：在使用不同DLC涂层的情况下，冷却表面的热传递密度图3：金属热传递表面的结垢特性曲线（资料来源：布朗施威格工业大学，化学与热过程工程研究所）。表：以特氟纶®涂层作为参照，各种不同的改良型DLC层表面能值概览25.-激光声波对表面的无损测量技术概述 LAwave® 是一个测量设备。 通过发射激光脉冲,在物体表面形成声波, 对涂层和材料表面进行无损检测。该设备通过测量表面声波的传播速率, 将测量结果以“色散曲线”形式进行表示, 该“色散曲线”形状由弹性模量（杨氏模量）、密度以及涂层厚度决定。材料表面微结构的梯度变化, 特别是没有涂层的加工层梯度变化也可以测量。 该设备具有广泛的应用领域。可以测量硅片表面纳米级涂层的厚度。被测表面涂层可以像聚合物一样软也可以像金刚石一样硬。通过调节表面声波的频率范围还可以检测粗糙表面的热涂涂层。 弹性模量是一个需要特别关注的参数。它决定了涂层材料的机械性能。材料的原子间键合越强，弹性模量越高。因此，材料结构状态可以通过弹性模量变化对其进行无损测量。微缺陷和孔隙导致材料内部缺少键合，进而降低弹性模量。据此可以确定缺陷密度