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2020年代表性成果

发布时间:2021-06-02

  1Ultrahigh-field 67Zn NMR reveals short-range disorder in zeolitic imidazolate framework glasses

  针对第四熔融淬冷玻璃家族——MOF玻璃的性能的结构起源,以及揭示MOF玻璃形成机理及其微观结构,极端玻璃态课题组利用应用世界上最高磁场强度35.2 T的固态魔角67Zn 核磁设备首次获得MOF玻璃的精确核磁谱,克服了表征MOF玻璃短程结构的难点。发现:系列ZIF晶体中的N-Zn-N键角存在两个窄分布,当这些晶体熔融淬冷成玻璃后,67Zn 共振峰变宽且向低化学位移方向偏移,表明[Zn-配体]四面体的结构被扭曲,从而两种N-Zn-N键角分布变成连续分布,最终形成近程、中程和长程无序的玻璃网络结构;证明了ZIF熔融时Zn-N键发生断裂和重组,从而导致结构无序化,而ZIF玻璃的较大结构单元的空间位阻效应,限制了短程无序向短程有序转变。该工作揭示了MOF玻璃短程结构的高度无序性,阐明了MOF玻璃形成的微观机理,打破了对玻璃结构“长程无序,短程有序”的固有认识,为理解玻璃本质提供了新的视角。相关研究成果发表在期刊《Science》上。 

  2、深水大断面盾构隧道结构/功能材料制备与工程应用成套技术 

  随着地下空间大规模开发利用和国家海洋战略实施,各种大型穿江越海隧道工程在我国相继规划建设。与已往相比,这些工程规模超大、环境条件严酷、技术要求和难度更高,既有工程建造技术和材料面临巨大挑战。 

  以首条长江隧道-武汉长江隧道为例,隧道建设面临高水压、大直径、长距离、地质环境复杂等诸多世界难题。针对这些难题,提出盾构隧道建造材料结构功能一体化设计与制备创新思路,形成保障深水大断面盾构隧道结构、施工、运营安全的三大关键材料与应用成套技术:提出了盾构隧道主体结构分层设计的总体思路,开发了大型盾构管片高耐久和高精度制备技术,为隧道结构安全提供技术支撑;开发了原位利用盾构掘出泥渣制备高性能同步注浆材料技术,保障了高水压复杂工况下盾构施工安全;发明阻燃抗滑降噪多功能高耐久隧道沥青路面材料与铺装技术,保障了深水长距离隧道运营安全。 

  该成果成功解决了深水大断面隧道工程面临的材料与施工技术挑战,为我国深水大直径盾构隧道工程建设提供了关键技术支撑,已推广应用到万里长江第一隧-武汉长江隧道、世界首座超大直径(Ф15.2m)公铁长江隧道、世界首条深水高速铁路隧道(广深狮子洋隧道)等几十条国家重点深水大直径盾构隧道工程,取得了显著的经济和社会应用效益。该成果2020年获得了获得国家科技进步二等奖。
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