北京大学产业化项目汇编

1、北京大学产业化项目汇编北京大学科技开发部2010年1月目 录C-Sight 人工视觉假体3新型牙科仿生修复材料6磁性纳米材料造影剂项目9生物医用金属材料医疗制品13微生物采油技术15煤矸石生产高性能氮氧化物耐火材料技术17新粉煤灰与矿渣制备高性能矿渣纤维技术19新型高效复合脱硫、脱硝材料与技术21煤炭发电过程余热高效回收技术23提高热效率降低氮氧化物排放的无焰燃烧技术25纳米材料的大规模组装及能源应用27基于动态行走机理的智能助残肢体的开发与应用29先进医学图像处理系统商业计划33皮江法炼镁工艺37C-Sight 人工视觉假体一、项目概述北大工学院开发出的C-Sight 人工视觉假体，由摄像头

2、，微型芯片等构成，可取代视网膜，使患者恢复视觉。此项技术在美国和中国都申请了专利保护，并通过了动物实验。第一代C-Sight 人工视觉假体产品已经通过测试，很快将应用于人体。C-Sight 人工视觉假体二、应用范围对视网膜色素变性、老年黄斑变性等视网膜损伤导致的视觉功能缺陷取得显著的视觉修复效果。盲人复明工程三、技术优势视觉假体技术主要在在视觉神经信息处理、编码传输新规律，在材料、微电子、信号处理等技术上取得突破，在理论、技术应用、临床验证等研究中取得重要成果：视觉理论、视觉信息编码的突破：基于视网膜神经信息编码与传输的基础研究，建立复杂视觉刺激模式下，视网膜神经节细胞群体编码模式。视觉信号处

3、理方面：视网膜本身是一个生物并行计算机，传统的视网膜计算模型都是线性多层计算模式，基于视觉假体的研究我们在视网膜计算的非线性和实时性有所突破。视神经的电刺激理论与建模方面：建立从激励，组织，神经纤维的视神经模型。通过改变激励参数，确定刺激的阈值电流；通过分析组织模型，可以计算假体使用过程中的电场分布，定位刺激点与温度分布。关键微光机电技术、临床手术技术的突破：在微光学系统仿生屈光成像系统、微电子系统仿生视网膜信息处理、编码与电脉冲生成、无线视频技术仿生神经信息与能量传输上取得重要创新，研究出具有自主知识产权的视觉假体，并在人体成功植入。技术平台建设：通过本项目的研究，初步建设两个技术平台，即“

4、视觉信息编码和视觉计算技术平台”与“仿生微电子系统（Biomimetic MicroElectronic Systems）技术平台”新一代医学仪器的研究基地。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段实验室开发阶段六、市场状况及市场预测本项目在相关基础科学的研究上取得突破，获得源头创新，并为国民经济、社会发展解决重大基础问题。本项目符合我国政府“帮助残疾人康复”的“十五计划”，按照国家发改委贯彻落实“十五”高技术产业发展规划，加快生物医学工程产业发展的要求，市场前景广阔。七、所需设备及投资估算总投资8000万元。八、效益分析“视觉假体”产品、手术，以及术后培训在内的费用，可以控制在10万元以内，

5、将有显著的经济效益和社会效益。九、合作方式合作建立产业化基地和公司。新型牙科仿生修复材料一、项目概述该技术旨在开发基于再生医学新概念的新型牙科修复用仿生修复材料。该修复材料在结构和功能上更加接近自然牙，可以克服目前临床上广泛使用的充填树脂、银汞合金等在美观、生物力学特性上的缺点，实现最大程度的龋坏牙仿生修复。该技术将在牙齿修复方面产生巨大的经济效益。 项目负责人陈海峰在国际上率先提出并开展牙釉质微结构的化学合成工作，2005年初发表的论文“Self-assembly of synthetic hydroxyapatite nanorods into an enamel prism-like s

6、tructure” 即受到科学界关注。美国科学研究促进会科学新闻频道专门报道了该工作。 The University of Michigan Record也通过专文“Researchers synthesize tooth enamel structure in the lab”详细介绍了陈海峰的研究工作。 基于牙釉质特殊的化学结构，陈海峰提出有可能用纯粹的化学方法合成出牙釉质结构。2006年发表的论文“Acellular synthesis of a Human Enamel-like Microstructure”更进一步证实了该假设的可行性。所合成的类釉质结构被美国NIH/NIDCR选为

7、2005年11月举行的“产品开发之路”的会议标志，并在牙科2006年3月国际年会（Orlando）“最新研究进展新闻专题”口头报告了该研究成果。关于这一方面的工作，德国Advanced Materials杂志社2006年专门发表了“Researchers get their teeth into artificial dental enamel: A natural fix to avoid metal fillings”评述该工作），指出“研究人员终于实现了人工牙釉质的生长，这个工作可以引导开发新一类硬的涂层材料，有望实现缺损牙齿的自然修复。”英国皇家化学学会Chemistry World专

8、门发表“Chemical fix for a perfect smile”评述该工作，指出“化学家可以使人工牙釉质很快用于你的牙齿修复。这是首次不使用蛋白质和成釉细胞合成牙釉质的类似结构。”该工作还受到美国、德国、英国、法国等多家媒体专题报道。2009年我们小组成功地在人体近生理条件下实现人牙表面牙釉质的直接化学再生，所再生的人工牙釉质具有天然牙釉质的微结构和类似的力学性能，为该成果真正走向临床应用提供了可能性。该工作发表之后即受到诸多关注，2009年8月25日英国皇家化学学会旗下的Highlights in Chemical Science和Chemistry World 杂志社评述该工作并

9、作专文“Enamel Regeneration makes scientists smile”介绍推荐。 2009年9月9日Nature China杂志社也发专文“Biological materials: A tooth for a tooth”评述该工作，并给予高度评价，指出“对于牙医和希望有漂亮牙齿的人们来说，这无疑是一个好消息。北京大学的陈海峰及其课题组可以用一种简单的化学方法再生牙釉质这些发现对于牙齿修复来说具有潜在的应用价值”。该工作已经申请中国专利。目前我们正在和北京大学口腔医院修复科主任，中华口腔医学会口腔修复专业委员会主任委员冯海兰教授合作，开发用于临床的新器械和剂型。新型牙

10、科仿生修复材料二、应用范围可以替代目前临床上广泛使用的充填树脂、银汞合金等，并应用于窝沟封闭剂预防龋病。更进一步可以用于牙齿漂白和美容， 取代烤瓷和双氧水漂白。三、技术优势该修复材料是一类从物理化学结构上具有人牙釉质的基本微结构特征和生物活性的仿生材料，因而具备人牙釉质的化学物理特性、特别的机械性能和生物活性。能够模仿天然釉质的防龋性能，具有智能性，仅在“需要”的时候释放氟离子、磷酸根和钙离子，改变去矿化/再矿化的动力学过程，这样可以在该填充材料周围避免牙齿组织的继发龋坏，并对暴露于整个口腔环境的牙体组织都具有防龋的效能。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段已完成了对小型样品的实验测试，效

11、果良好。六、市场状况及市场预测龋病是最主要的牙体组织缺损性疾病，主要导致牙体釉质、本质的不可逆破坏，导致牙体功能的丧失，并导致牙体牙髓及根尖周组织疾病。据卫生部组织的全国第二次口腔流行病学调查资料报告，我国居民龋病患病率为50，乳牙患龋率80，65岁以上老年人缺牙11颗，口腔病患病率97.6，其中需要专业干预而未经治疗的为94.5。根据此次调查资料计算，我国的龋齿总数高达20亿颗以上，而这些龋齿中的90%以上都没有接受治疗。目前国外的产品占据了中国口腔的高中端市场，主要在大的口腔专科医院及综合医院口腔科或医疗中心使用；国内产品主要在低中端市场如县以下口腔医疗机构使用。本课题拟开发的口腔修复材料

12、是基于再生医学新概念的全新的口腔修复材料，可望打破当今我国国产品牌主要是仿造国外产品，高端口腔修复材料市场主要被外国公司垄断的现状。七、所需设备及投资估算约需1-2年，经费约为500万元。八、效益分析按每个修复器械和药剂成本150元，售价350元，每年生产1万个， 则毛利有200万元， 2.5年可回收成本。为各方创造出巨大的经济与社会效益。九、合作方式合作建立产业化公司。磁性纳米材料造影剂项目一、项目概述近年来在世界很多国家中，造影剂市场都呈现出蓬勃发展的态势。 Business Communications Company的市场研究报告显示，美国2003年医学造影剂市场规模为28亿美元，并且

13、正在以平均6.9%的速度增长，预计2008年可以增至39亿美元。美国磁共振诊断对比剂市场的平均增长率为11 .5 % ，为对比剂市场中增长最迅猛的品类。在中国，磁共振诊断对比剂市场的增长更加强劲， 平均增长率已经超过了30 % 。在2004年中国的造影剂市场中，X线造影剂约为4亿人民币，市场规模的平均增长为26%27%；磁共振造影剂市场也将近1亿元，并且正在以较快速度增长。目前，市场上主要是Gd-DTA造影剂，但由于其代谢快，体内存留时间短等原因，使得每次诊断的注入计量很大，势必对人体健康有相当的负面影响。美国Berlex 实验室开发的菲立磁(Feridex IV)是市场上唯一一个基于磁性纳米

14、氧化铁设计的并得到美国FDA批准的造影剂，但其市场价格很高（56mg Fe/5 mL/支, 约75美元）。磁性纳米材料的应用二、应用范围磁共振造影剂 神经系统病症造影剂磁共振血管造影的血池造影剂三、技术优势 设计并合成了聚乙二醇(PEG)和DNA多重修饰的Fe3O4纳米粒子，该类生物修饰的纳米粒子不仅在核磁共振成像中表现出更好的成像效果，而且在生理环境中对巨噬细胞具有明显的抗非特异吞噬能力，从而使得该类复合颗粒具有成像与药物载体的多功能应用潜力，相关工作发表在国际材料学一流杂志Advanced Materials上。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段工学院侯仰龙课题组长期从事磁性纳米材料

15、的研究工作， 特别是近年来，致力于磁性纳米材料的生物医学应用研究，包括MRI造影剂，集诊断与治疗为一体的多功能分子探针等。目前，对于MRI造影剂工作已经有很好的工作积累和重要进展，拟进行深度开发以推进该项研究进入临床应用。六、市场状况及市场预测依全球领先的技术优势和中国相对较低的成本优势，公司决心在产品上市后5年成为中国最大的磁性纳米材料造影剂公司，并将产品向发达国家推广销售。七、所需设备及投资估算经费总额：100200 (单位：万元)经费支出预算支出项目经额用途说明备 注1、人员费30人员团队费用，雇佣研究人员、市场外联团队人员及其它临时劳务费等高级研究人员3-4名；34名博士后；常设助理研

16、究员、技工、市场外联、研究生等2、设备费20包括新样品化学结构、磁性能和生物相容性的初级评价、相关实验等包括激光粒子散射仪等3、材料、耗材费40化学试剂、高分子材料和生物医学试剂等各种功能性工质的配置4、测试化验加工费30生物学、临床的大量数据的采集和实验5、燃料动力费10试验运行水电等6、差旅费20国内外出差，短期临床工作等国内外先进技术的考察7、会议费10组内课题讨论、会诊，组外会议等8、国际合作与交流费20技术交流、国际技术专家咨询等主要为邀请外部的专家帮助9、出版/文献/知识产权事务费10资料查询，信息调研，专利申请，论文出版等费用10、管理费10在建设示范工程中的管理成本支出合 计2

17、00八、效益分析此产品的目前市场需求主要集中在实验室动物试剂需求，GE等相关公司愿意提供销售渠道；在未来的发展中，我们会开发一系列的相关产品，希望交由有经验的企业申请临床实验直到取得销售批文，在此过程中公司我们会全力配合。计划建立三年内累计收入1亿，累计利润2千万； 五年内累计收入5亿， 累计利润1亿； 前八年累计收入8亿， 累计利润1.6亿.九、合作方式合作建立联合实验室。 合作建立产业化公司。生物医用金属材料医疗制品一、项目概述本项目利用北大工学院最新的科学研究成果，采用无毒生物医用钛基记忆合金；低弹性模量医用钛合金；可降解性镁基生物医用金属材料等三类未来新型先进生物医用材料，优化设计出其

18、硬骨组织替代器械。该产品将在生物医用金属材料医疗制品方面（骨科植入物和口腔植入物）创造广泛的社会效益和丰厚的经济效益。生物医用金属材料医疗制品二、应用范围骨骼替代骨科植入物口腔科植入物 三、技术优势 本项目主要研究其材料合成和加工技术，完成其物理、化学和生物学性能评价，解决器械精密加工制造关键技术，攻破这三类材料到器械的规模化生产技术难题。所涉及的技术均为自主创新性质，研究水平处于国际先进。四、技术水平1. 通过工业化试验验证，掌握质量稳定可靠的新型医用钛合金和镁合金棒、板材批量化制备工艺，为医疗器械产品加工提供高质量的材料；2. 新型医用钛合金生物和力学相容性及综合性能优于传统的Ti6Al4

19、V 等外科植入金属材料，可与国外Ti-13Nb-13Zr 等新型医用钛合金相媲美；新型医用镁合金生物和力学相容性及综合性能优于传统的可降解医用高分子材料。3. 新合金具有优良的工艺成型性，能满足各类冶金半成品加工及复杂骨科产品的制造；4. 与国内外现有同类产品相比，新产品“性价比”高，使用寿命延长，单位成本降低1030%。5. 本项目研究成果完全可以替代进口同类产品。五、项目所处阶段处于技术开发阶段后期，很快将产业化。六、市场状况及市场预测生物医用材料和医疗器械产业已经成为21 世纪世界经济的一个支柱产业。2000 年全球医疗器械市场己达1650 亿美元，其中生物医用材料及制品约占4050。七

20、、所需设备及投资估算投资规模为1200万元左右，其中600万元用于购买设备，200万元用于实验室建设，200万元用于材料研究并骨科器械设计，200万元用于器械定型并寻找企业合作生产销售。八、效益分析有显著的经济效益和社会效益九、合作方式合作建立联合实验室，进行技术后期开发及产品定形。合作建立产业化公司。微生物采油技术一、项目概述中小型城市污水高效处理技术开发和应用；生态带建设工程项目建设；微生物提高石油采收率技术研究和开发。微生物采油示意图二、应用范围可以作为城市环境工程建设、污染综合治理的有效技术支撑；微生物采油技术可以在各个大型油田开采区使用。三、技术优势微生物生命活动将有机污染物作为所需

21、的“粮食”而进行降解和利用，从而对污染物质进行治理；在各种环境中微生物无法单独存在，而是形成微生物“社会”群落，废水生物处理实际上是对微生物的定向激活和调控，发挥功能微生物的作用、抑制“有害”微生物的限制。北京大学工学院拥有全国唯一、对各种环境微生物群落进行系统分析和调控的研发平台；北京大学工学院拥有全国最大的污染治理微生物菌种资源库。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段已开始了对滇池流域的综合治理工作；采油技术在大岗、大庆等油田实验测试，效果良好。六、市场状况及市场预测由于该技术综合地使用多种技术处理污染问题，流域综合治理的效率要高很多。在目前的环境下微生物采油技术，市场的潜力更为巨大。

22、七、所需设备及投资估算约需2-3年，完成技术的转化和推广工作，经费约为400万元。八、效益分析有巨大的经济效益和社会效益九、合作方式与采油与炼油企业合作。合作建立联合实验室。合作建立产业化公司。煤矸石生产高性能氮氧化物耐火材料技术一、项目概述煤矸石的主要矿物是粘土矿，主要成分是二氧化硅、三氧化二铝以及残存的碳。而煤矸石所含的二氧化硅、三氧化二铝以及残碳又是碳热还原-氮化工艺合成复合氮氧化铝硅（一种新型高性能耐火材料）的主要原料。利用煤矸石合成高性能的氮氧化物耐火材料，既可以充分利用煤矸石废弃资源与能源，还可以解决耐火材料原料紧张的局面，并提供高性能的新型耐火材料产品，同时缓解因耐火材料开采、生

23、产以及煤矸石污染等带来的一系列环境与社会问题。煤矸石制成的高性能氮氧化物耐火材料二、应用范围利用电厂或大型矿业企业产生的煤矸石生产高性能氮氧化物复合耐火材料产品。三、技术优势北京大学工学院与山西新型炉业集团公司、北京科技大学联合研发的利用煤矸石生产高性能氮氧化物复合耐火材料产品，经过近5年的联合攻关，年处理5万吨煤矸石的工业示范生产线于2009年10月19日在山西太原点火。经过几年工艺、设备等的联合攻关，利用煤矸石为原料生产的氮氧化物耐火材料产品的性能已经全面达到了以金属铝粉和金属硅粉为原料的产品水平。该项目不仅是拥有6项国家发明专利的具有自主知识产权的煤炭副产物环保新技术，其工业示范还是该领

24、域在世界范围内的首次技术突破。四、技术水平国际领先水平五、项目所处阶段研究还发现，氮氧化物耐火材料具有极其优异的抗侵蚀和抗热震性能，利用煤矸石合成的氮氧化物耐火材料不仅可以直接用于高炉以及有色金属冶炼用耐火材料，而且在铁沟耐火材料、铁水包耐火材料、连铸中间包耐火材料以及连铸水口功能耐火材料中适量加入所合成的氮氧化物耐火材料，可以不同程度提高各类耐火材料的使用寿命。六、市场状况及市场预测因此，该类耐火材料的工业生产与推广应用，不仅实现了煤矸石的高附加值利用，而且可以提高多种传统耐火材料的质量，提高该类耐火材料的市场竞争力，促进耐火材料工业和耐火材料产品的更新换代。七、所需设备及投资估算总投资 7

25、000万元。八、效益分析有巨大的经济效益和社会效益。已经和山西相关企业建设了一个该类型企业，进行规模化生产。九、合作方式合作建立产业化基地和公司。新粉煤灰与矿渣制备高性能矿渣纤维技术一、项目概述2008年我国燃煤电厂以及供热燃煤锅炉所产生的粉煤灰（渣）量近4亿吨，占全国工业固体废弃物约40%。随着煤电的增长，每年新增粉煤灰贮藏量约0.5亿吨，至2008年粉煤灰历年贮藏量超过12亿吨，不仅消耗大量的冲灰用水，而且占用大量的土地。目前所利用的部分粉煤灰基本上局限于低附加值的填路和建材等。今后如果大幅度开发低阶劣质煤的利用，则粉煤灰排放可能大幅度攀升，预计到2020年，我国粉煤灰年排量将达5亿吨左右

26、，且大部分在远离大城市的矿区，能否拓展粉煤灰的使用领域、提高单位利用价值，已成为影响我国煤炭、电力工业可持续发展的重要制约因素。因此开发粉煤灰、煤渣高技术、大规模的高附加值的产品不仅可以解决制约煤电发展瓶颈，还可有效缓解粉煤灰堆存占用土地及粉尘对西部、华北等干燥地区区域环境的影响。二、应用范围燃煤企业固体废物处理，新型环保建材生产。三、技术优势北京大学工学院首次研究了利用粉煤灰（渣）与高炉渣制备矿渣纤维的工艺技术，取得了较好的研究成果。已经申报了相关的发明专利，且获得了科技部和国家发改委的联合资助。在实验室内系统研究各种粉煤灰与炉渣混合后熔渣组成对熔渣黏度与表面张力的影响规律及黏度控制方法；研

27、究了混合熔渣温度与熔渣黏度与表面张力的关系与控制方法；研究了不同熔渣黏度与表面张力时适宜的熔渣纤维化工艺与纤维质量；研究了添加剂种类与加入量对熔渣纤维化工艺与纤维质量的改善作用。不仅在实验室内获得了优质纤维，而且进行了200公斤级的放大试验。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段实验室开发阶段六、市场状况及市场预测根据粉煤灰、煤渣的组织与物性特点，开发硅酸铝纤维产品是一条可行的高附加值利用途径，粉煤灰纤维化技术不仅可以成分利用煤灰、煤渣中的各种成分，而且可以利用煤渣的热能，从而降低生产成本！利用煤灰、煤渣生产的纤维可以制备保温隔热材料以及建筑保温材料，不仅可以大规模生产，从而解决粉煤灰、渣的

28、规模化利用问题，而且大幅度提高我国建筑节能水平，从而为我国节能降耗和改善环境做出贡献。七、所需设备及投资估算总投资1000万元。八、效益分析有显著的经济效益和社会效益九、合作方式合作建立产业化基地和公司。新型高效复合脱硫、脱硝材料与技术一、项目概述燃煤过程二氧化硫排放是大气中二氧化硫的主要来源，国内外对燃煤过程硫污染治理做了大量的工作，开发出了许多治理的方法，但是，已经可以工业化或者中试过的主要方法都存在着明显的缺点，主要包括：投资大、运行费用高，或者废弃脱硫剂无回收价值，废弃脱硫剂的堆放存储占有大部分的面积，同时容易造成二次污染等等。目前，我国烟气脱硫主要采用石灰石膏法，虽然脱硫效率高、技术

29、成熟，但是存在着大量无法解决的问题：不仅在制备CaO时需要排出大量的CO2，而且其脱硫产品石膏，几乎无回收经济价值，堆放存储的废弃脱硫石膏占有大量的土地，释放出有毒物质，造成二次污染，而且浪费大量的硫资源。二、应用范围燃煤企业脱硫、脱硝。三、技术优势北京大学工学院利用纳米表面修饰活性半焦的方法，制备了性能优异的新型烟气脱硫剂。分别申报了新型活性半焦生产方法以及新型纳米复合脱硫、脱硝剂的生产与脱硫工艺的发明专利。所开发的吸附-再生型的新型脱硫剂及其脱硫工艺，具有脱硫效果好、工艺流程短、投资与生产成本低、脱硫剂可循环使用、脱硫副产品可充分回收等优点，而且，通过优化的工艺，可实现同时脱硫与脱硝。具有

30、很好的应用前景与实际推广价值。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段实验室开发阶段六、市场状况及市场预测本技术可应用于现有燃煤工业锅炉的煤改气工程，为更加节能、更具环保的燃气工业锅炉提供了新的实现途径，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。七、所需设备及投资估算总投资3000万元。八、效益分析有显著的经济效益和社会效益九、合作方式合作建立产业化基地和公司。煤炭发电过程余热高效回收技术一、项目概述煤炭电力系统烟气、灰渣都含有大量的显热，如何利用该类废热（余热）具有重要的意义。北京大学在此领域进行了系统的研究，所研发的废热利用技术主要分为两种。一是中低温的废热，一般500以下，特别是200以下

31、的废热难用于发电。发电技术的热力学循环中利用的流体工质，对环境不造成污染。有效实现发电的效率在630%之间。除发电外，还可以向用户供暖以及热水等。新研发的技术，可以用60水平的低温发电以及供能。特点是：利用自然流体工质的特殊流动及传热特点，在特定温度范围内有效吸收废热，并用于发电；离开发电机组后的自然性、功能性流体的温度还较高，可以进一步为用户供热水和供暖等。全国每年接近2亿吨高炉渣 1500度高炉渣余热几乎浪费二、应用范围在电厂、焦化厂等处有效利用300以上废热，二氧化碳减排。三、技术优势北京大学工学院系统研究了工业余热综合回收技术，利用无污染超临界流体介质，产用新型热电联产技术，研究开发具

32、有自主知识产权的余热综合利用技术、工艺以及相关的设备，此外，利用300以上的各种废热，可将二甲醚等转化为燃烧值更高的氢能源。除有效将废热转化成燃烧值更高的清洁燃料外，还能消耗二氧化碳。设计的反应器使一些燃料，如二甲醚等与一些物质反应，生成具有更高热值的清洁燃料。可以在电厂、焦化厂等处有效利用300以上废热，为二氧化碳减排做出贡献。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段实验室开发阶段，需要进一步适当研发可以形成产品。六、市场状况及市场预测根据我国能源消费的结果，此类高效废热利用技术市场潜力巨大。不仅可以应用于煤炭工业，而且在其它能源、资源工业以及民用场所都具有很大的应用潜力和市场。七、所需设备

33、及投资估算总投资200万元。八、效益分析有显著的经济效益和社会效益九、合作方式合作建立产业化基地和公司。提高热效率降低氮氧化物排放的无焰燃烧技术一、项目概述最近十余年国际燃烧领域发展了一种新型的燃烧方式：无焰燃烧。这种燃烧可以发生在低氧（2%-15%）和低温（900-1200C）的条件下，具有炉膛整体燃烧的特征和热流分布均匀、燃烧噪音小及温度波动小等特点。相比局部高温的有焰燃烧，这种燃烧的污染物NOx和CO等的生成显著降低（大约可降低70%以上），辐射传热增加及热利用效率大幅度提高（有时超过50%）。另外，无焰燃烧对使用低热值（劣质）燃料有明显的优势。由于集节能、减排、环保于一身，无焰燃烧技术

34、被国际燃烧界誉为21世纪最有发展前途的燃烧技术。无焰燃烧二、应用范围改进工业锅炉的燃烧方式。三、技术优势北京大学能源与资源工程系对无焰燃烧已进行过多年的基础和应用研究。利用无焰燃烧方式实现了高效低污染物排放的新炉膛设计。北京大学研究发现：无焰燃烧的发生并不需要满足现有相关技术所要求的“空气高温预热以及与燃料分开喷入”等条件，而燃料-空气射流喷入炉膛的初始高动量才是无焰燃烧能否实现的关键、是设计这种炉膛和改造现有炉膛的重要控制因素。另外，北京大学也实验过使用固体燃料（包括煤粉和锯木粉）的燃烧，并发现使用与燃气同样的炉膛及燃烧器系统也能实现固体燃料的无焰燃烧。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶

35、段实验室开发阶段六、市场状况及市场预测本技术可应用于现有燃煤工业锅炉的煤改气工程，为更加节能、更具环保的燃气工业锅炉提供了新的实现途径，已在天津滨海新区有示范线。具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。七、所需设备及投资估算总投资1000万元。八、效益分析有显著的经济效益和社会效益九、合作方式合作建立产业化基地和公司。纳米材料的大规模组装及能源应用一、项目概述纳米材料具有很高的比表面积、多样的表面改性方法、优异的力学和光电性能，在环境领域（如催化、过滤）具有广阔的应用前景。实际的应用则要求材料具备可控的显微及宏观结构，能够大批量低成本生产，并且易于操作和回收等特性。曹安源教授和清华大学机械工程

36、系吴德海教授领导的研究小组进行合作，开发了一种新型的“碳纳米管海绵”材料。这种材料的密度只有水的1%，孔隙率达到99%以上，在电子显微镜下观测是由无数碳纳米管互相搭接形成的一个三维空间网络结构。初步的研究结果表明，碳纳米管海绵可以快速吸收并储存相当于自身重量80到180倍的各种有机溶剂和油类（汽油、柴油、润滑油、植物油等）。与之相比，普通的有机聚合物海绵、自然界的多孔纤维物质、活性炭等常用材料吸附油类的重量比只有40或者更低。纳米海绵二、应用范围水面油污清除、油田溢油处理、水源净化等三、技术优势1. 碳纳米管海绵具有很好的力学性能，可以被反复地压缩、压实之后仍然能够恢复原来的形状。这种超弹性起

37、源于碳纳米管的独特石墨层片管状结构，以及它们在三维空间中的立体搭接。当环境中的油污被吸入到海绵体内，可以像拧出毛巾里的水一样被直接挤压出来再利用，碳纳米管海绵也能被反复循环使用而不会解体；2. 在高温下合成的碳纳米管及其宏观体结构具有超疏水、亲油的表面特性。因此碳纳米管海绵不需要经过复杂的化学改性处理就可以直接投入使用，在油水混合的情况下可以强烈地吸收油性分子而不吸收任何水分。这种很高的选择性是其它各种材料所不具备的；3. 体积大的块状的碳纳米管海绵能够被压实成任意形状（如球形、片状）的小颗粒，一经吸收液体马上膨胀回原来的多孔结构。这些海绵颗粒可以随意地抛洒在水面或海面，在漂浮的过程中吸收并除

38、去水表面的污染物。使用、运输和储存都很便利。同时，碳纳米管在恶性环境或海水中的稳定性极高，在空气中可抗几百度的高温。四、技术水平国际领先水平五、项目所处阶段实验室开发阶段六、所需设备及投资估算总投资200万元。七、效益分析有显著的经济效益和社会效益八、合作方式合作建立产业化基地和公司。基于动态行走机理的智能助残肢体的开发与应用一、项目概述我国现有各类残疾人总数已逾8000万人，其中肢体残疾者超过2400万人。残疾人士的康复工程已成为我国社会和谐发展的重要因素。国务院、卫生部、民政部、中国残联等部门关于进一步加强残疾人康复工作的意见，明确提出到2015年实现残疾人“人人享有康复服务”的宏伟目标。

39、因此，对残疾人康复设备的研究将促进社会和谐发展，带来巨大的社会效益和经济效益。北大工学院将基于动态行走机理的双足机器人技术应用到含柔性膝、踝关节的智能助残肢体中，实现了助残肢体（假肢）与健康肢体之间的动态交互，截肢者穿戴后步态自然，行走轻松，不需要长期的训练。智能膝关节智能踝关节二、应用范围助残假体，残疾人康复工程三、技术优势对人类行走机理的理解制约了新型下假肢的研制，传统电机驱动的机器人肢体并不能很好的替代成为智能助残肢体。如何设计柔性关节和运动控制系统成为研制稳定高效的新型智能助残肢体的主要瓶颈和难点。项目课题组在柔性关节和运动控制领域从事多年研究，结合在智能肢体和双足机器人领域的成果，拟

40、通过本合作项目取得以下技术突破和创新：1. 建立一个含柔性关节的动态双足行走模型，并完成计算机仿真，从而实现对智能助残肢体的运动优化2. 研制适合高位截肢者用的髋关节助力模块，引入柔性驱动器3. 研制带自锁功能的柔性膝关节和弹簧电机组成的踝关节4. 研制轻便高效的新型智能助残肢体，提高肢体的稳定性和能量效率。四、项目所处阶段实验室开发阶段五、技术水平国际先进水平六、市场状况及市场预测本项目针对下肢残疾者恢复运动能力而设计，研制出的新型智能肢体将一改传统机械假肢性能欠佳、行走吃力、训练复杂等问题，为残疾人带来福音。此类新型智能助残肢体的研制将极大的提高我国假肢技术水平。此外，由于本研究的内容属于

41、国际研究前沿，取得的成果将处于国际领先地位。因此，通过本项目的实施，将打破欧美对智能假肢领域的产品垄断，为我国在该领域占得有利地位。七、所需设备及投资估算序号预算科目名称合计(万元)11、设备费782（1）购置设备费783（2）试制（改造）设备费04（3）设备租赁费052、材料费5563、测试化验加工费7374、燃料动力费1085、差旅费1096、会议费 6107、合作/协作研究与交流费15118、出版/文献/信息传播/知识产权事务费5129、劳务费301310、专家咨询费31411、管理费301512、其他开支项0经费支出（合计）315八、效益分析具有巨大的经济效益和社会效益九、合作方式合作

42、建立产业化公司。先进医学图像处理系统商业计划一、项目概述医学图像可视化和分析处理处理信息系统，主要应用包括医学图像的计算机辅助诊断、分析、手术计划，用于提高医生的诊断和手术计划的准确性、完整性，从而提高医疗服务的质量和效率。医疗信息系统可以分为：医院信息系统（HIS）和临床信息系统CIS（包括PACS/RIS等临床信息化解决方案）。前者主要是普通企业信息系统在医院的应用，后者则是和各种医疗设备相关的信息处理系统。医疗图像信息系统是一个庞大并且仍然迅速成长的市场。随着三维图像设备的发展，所产生的诊断图像的数据量变得非常大，这提供了很多新的临床应用。同时也对各种图像管理和处理系统的性能提出了更高的

43、要求。以往的（2003年之前）单个图像工作站的处理能力已经不能完全满足很多临床图像处理的需求，因此最近3年来，计算机辅助处理和基于服务器的三维图像处理系统成为新的趋势。这样的服务器不仅具有智能的、高速的数据处理能力来提供丰富的处理结果，还支持远程访问服务。这样不仅可以处理大量的图像数据，而且用于医生可以在各地方使用其功能，扩大了系统的使用范围，使得远程医疗也逐渐成为可能。在中国，和PACS系统相比，三维图像处理的用户效益不同。PACS等信息系统，对于医院的效益是隐性的，而三维图像处理是单独于CT图像扫描之外的收费项目, 直接可以为医院带来直接收入。收费标准一般一个部位80-150元人民币。而三

44、维重建和分析花费时间大，单一的工作站处理数量有限，国外的产品价格高（美国市场约15-25万美元）。因此支持多用户的图像处理系统的需要会很大。原始CT图像三维可视化结果（左） 和增强后三维可视化结果（右）血管分析诊断（自动骨去除）n 血管结构分析 （外科手术计划和导引）二、应用范围临床信息系统CIS（包括PACS/RIS等临床信息化解决方案）三维医学图像处理信息系统三、技术优势三维医学图像处理信息系统，由软件和相关硬件组成，包括单机工作站和服务器两种产品。工作站提供单用户处理系统，服务器提供多个用户同时使用的支持。三维可视化和图像处理的速度优于国外先进系统；覆盖国外同类产品的图像分析功能，具有更

45、高的处理速度和准确性更高相对国外产品具有价格优势,相对于国内产品具有明显技术优势。四、技术水平国际先进水平五、项目所处阶段实验室开发阶段六、市场状况及市场预测据3D Medical Imaging: A Global Strategic Business Report : “全世界三维医学图像市场2012年会达到3.9billion美元。其中欧洲是最大的市场，2008年为9.35亿美元。亚太地区是发展最快的市场。美国是最大的单独的三维医学图像市场，2008年占34.6%。CT、MR是最大的市场段，2012年为2.7billiom美元。CT、MR和超声以后5年会有持续的增长。三维成像系统、可视化

46、和相关治疗是市场中的主力。市场增长的原因是三维成像系统相关技术的进步。三维图像相关的治疗数目不断增长扩大了市场对使用三维可视化技术的接受程度。三维系统迅速从UNIX转到PC工作站。对能够处理最新的CT和其他设备产生的大量图像的工作站导的需求旺盛。医学图像领域正经历从三维到四维转变的快速的发展阶段。开发图像处理软件和PACS网络的企业将会长期在诊断图像领域看到显著的收入。”七、所需设备及投资估算总投资 万元。八、效益分析有显著的经济效益和社会效益九、合作方式合作建立产业化基地和公司。皮江法炼镁工艺一、项目概述我国是世界最大的金属镁生产国，但镁冶炼企业大多采用皮江法炼镁，在燃烧方式上基本是直接燃煤

47、方式，能源利用率较低，燃料消耗高，环境污染严重，环保不达标排放。镁现行生产工艺流程的特点，决定了镁冶炼业是消耗资源和能源较大的行业，严重制约着镁行业的发展。硅热还原法炼镁是将煅烧白云石和硅铁等磨成细粉，按一定比例混合压成团状，装入用耐热合金制成的还原罐内，在11501200的高温及1020Pa的压强下进行还原得出镁蒸汽，冷凝后成为结晶镁，再融化制成镁锭。硅热法炼镁中，多是采用加拿大的皮江设计的从外部加热的横罐真空还原炉，还原炉用耐火砖砌筑，许多个还原罐排成一列，平放在还原炉的支座上，外部用燃料加热。所以，硅热还原法炼镁又称皮江法炼镁。MgO+CaO+1/2Si=Mg(g)+1/2(2CaOSi

48、O2)传统金属镁还原炉一般采用返热加热还原罐的结构。这种传统结构的还原炉中的火焰和烟气翻过挡火墙进入炉膛，自上而下经过还原罐，很快的由过火孔排出炉膛，排烟温度可以高达1200左右，不能很好的回收利用，能源浪费严重。此外，传统的金属镁还原炉使用原煤作为燃料，燃烧效率低下，污染严重。而且这种燃烧方式导致金属镁还原炉炉膛内部温度不均，燃烧温度控制不灵活，造成了还原罐寿命普遍太短，生产出的成品金属镁品质不高。在硅热法炼镁过程的每个生产环节，都存在这样和那样的一些问题。如白云石原料耗量大、能耗高、还原效率低、硅铁耗量大、还原周期长、还原罐耗量大、粗镁质量不稳定、部分杂质(Mn、Si、Al、Ni)含量偏高等等。在皮江法炼镁中，还原炉能耗最高。传统的倒焰式还原