随着工业化进程的快速推进，CO₂排放量预计将持续上升，CO₂捕获、储存和再利用受到研究者们的广泛关注。在各类CO₂转化技术中，电催化技术因其反应条件温和可控、能耗低、环境污染小等优点，是最有前途的策略之一。近些年来，CO₂选择性地转化为气态产物如一氧化碳、合成气、甲烷、乙烯和乙烷已有许多报道。本文对电催化CO₂还原生成气体产物的反应机理和催化剂设计策略进行了介绍；对电催化CO₂还原进行了总结与展望，包括新型电催化剂、机理研究、外部因素的影响以及级联反应。

低温空气分离设备是大型化工系统的高耗能环节，若与液态空气储能技术相结合，可有效平衡电网峰谷负荷，显著提高系统的经济效益。提出了一种储能式低温空分系统（ASU-ESG），利用谷电制取液态空气并储存，在峰电期内液态空气膨胀发电并参与低温精馏。此方案可有效降低系统在用电峰时的压缩负荷和电力成本，改善空分装置的负荷调节能力。研究结果表明，空气处理量为60000 m³/h的ASU-ESG系统的日均制氧压缩功比功耗为0.378 kW·h/m³，储能和释能过程氧提取率分别为89.46%和93.71%。相比常规ASU系统，该系统的谷时压缩负荷提高了28%，峰时压缩负荷降低了20%，可节约年度用电成本5.72%~6.88%，动态回收期仅为3.3~4.3年，全生命周期净现值可达（19714.6~28074.7）万元。本系统可平衡电网峰谷波动，并利用电价差显著提高系统的经济效益。

基于Beer-Lambert定律，采用γ射线吸收法，研制了高参数火箭煤油密度测量装置，对液态及超临界压力下火箭煤油的密度进行测量方法研究。测量温度范围293~673 K，压力范围0.3~30 MPa，密度测量结果的扩展相对不确定度为2.2%~3.2%（置信因子k=2）。选取常压、温度293 K和压力5 MPa、温度673 K的环己烷分别作为高密度和低密度标准流体，抵消了温度变化对测量装置射线吸收率的影响。通过对环己烷和甲苯密度测量的校验，验证了测量方法的可靠性和准确性。在此基础上，完成了石油基和煤基火箭煤油的密度测量，并计算了石油基和煤基火箭煤油等压热膨胀系数。利用实验数据，拟合了宽广温度压力范围内两种火箭煤油密度的Tait函数关系式，密度实验数据与方程的平均绝对偏差为0.21%，最大绝对偏差为1.32%。测量结果表明：在所测量的温度和压力范围内，煤基煤油与石油基煤油的密度值基本一致。所得密度实验测量数据为高参数火箭煤油物性及传热等研究提供了基础数据。

自主研发并设计搭建了生物质非相变旋流干燥的小试和中试实验装置。小试实验结果表明，在最佳干燥条件下秸秆含水率可从68%降至15%左右，脱水效率可达70%以上，放大规模的实验在中试装置上进行了验证。仿真模拟研究揭示了旋流场内切向、径向和轴向速度对固液分离的影响。理论计算结果表明干燥过程脱除的水分中有64.81%以非相变液滴形式脱离，说明非相变在干燥过程中占主要地位。机理研究表明水分可从生物质孔道中分离，这是由于生物质在旋流场中发生自公转耦合运动，导致其表面形成孔道，使水分以微液滴形式脱除。此外还对玉米胚芽、酒糟、木屑等生物质进行了实验，均达到接近70%的脱水效率，证明了该技术对生物质种类的普适性。

空气加湿除湿海水淡化是极具应用前景的淡水生产技术。然而，由于加湿、除湿腔内存在喷淋不均匀现象，且喷淋不均对加湿过程的影响更大，致使加湿除湿过程的热质传递系数不匹配，进而致使其单位体积产水量偏低。为此，提出一种两级叠置式加湿除湿海水淡化装置，其两个加湿腔共用一个除湿腔，从而缩小了装置体积，提高了单位体积产水量。研究了供料海水流量、温度及预热对其性能的影响。结果表明，装置产水量随供料海水流量、温度的升高而增加。供料海水流量由0.45 t/h增至0.96 t/h，产水量从18.7 kg/h增加到27.1 kg/h；供料海水温度为85℃，产水量达33.7 kg/h，对应热利用系数为0.9；预热装置，可将其产水量提高6.8%。此外，其单位体积产水量可达33.7 kg/（m³∙h），远高于传统两级空气加湿除湿海水淡化装置。

针对传统离散相模型（DPM）由于未考虑颗粒体积影响导致无法准确预测相变微胶囊悬浮液（MEPCMS）的压降，采用修正DPM模型，准确预测MEPCMS在芯片阵列中的流动传热特性，考察芯片发热功率及功率分布对冷却特性的影响规律。结果表明，MEPCMS相比于纯基液，平均Nusselt数Nu_av最高可提升30.03%，壁面温升ΔT_w最高可降低7.19%，综合性能评价因子η均大于1；芯片功率越高越靠近出口，悬浮液冷却效果提升越明显，高功率芯片靠近进口有利于抑制芯片的最高温升，靠近出口时悬浮液Nu_av的增幅大于摩擦因子和进出口压降的增幅，可见其受发热功率的影响较小，受功率分布的影响较大。为MEPCMS在细小通道内流动传热特性的认识及在电子器件热管理方面的应用提供参考。

气动物流传输系统在医疗、化工等行业得到广泛应用，管道压降和特征速度是竖直管气动物流传输系统设计的关键参数，但目前相关报道很少。基于实验室自主搭建的竖直管气动物流传输系统，开展压缩气流输送传送瓶实验，进行输送特性分析以及管道压降和特征速度的建模研究。首先借助压降信号分析、高速摄像与数据处理等方法，分析了传送瓶输送特性，提出了基于管道压降信号分析的传送瓶运动状态识别方法；其次综合考虑流道结构特征，建立了竖直管气动物流传输系统的管道压降模型，并通过数据回归获得了管道阻力系数；最后基于力平衡分析、机械能守恒定律建立了竖直管气动物流传输系统特征速度的预测模型，为传送瓶状态识别及追踪监测提供了一种新方法。

为探究不同相分离结构参数对强化微细通道流动沸腾传热性能和均温性的影响，加工制作了带有不同相分离结构的平行逆流微细通道试验段，分别为相分离结构（PSS）位置不同的PSS-1（上下游均匀分布）、PSS-2（上下游靠近中部）和PSS-3（上下游靠近两端），其中PSS-1分为A、B、C三种，分别对应4孔、6孔、10孔。以乙醇为试验工质，在有效热通量为17.12~87.25 kW/m²、入口温度为70℃、质量流速为86.11 kg/（m²·s）的工况下，对截面为2 mm×2 mm的矩形微细通道开展流动沸腾试验，并利用高速摄影仪对通道进行可视化研究，通过引入传热强化因子和壁面温度标准差研究了不同相分离结构对强化微细通道传热性能和均温性的影响以及相分离结构在高压通道和低压通道内的强化机制。研究表明，传热强化效果随相分离排气孔数增加而提升，相分离结构位置对传热特性的影响在高压通道和低压通道内有所不同。PSS-1-C微细通道的温度均匀性最好，在热通量为83.11 kW/m²时微细通道平均壁面温度较无相分离相同通道降低了1.9℃，温度标准差降低了14.2%。可视化图像表明，相分离结构在压差作用下能实现气相转移，进而强化传热。

换热器工作时介质中往往含有细小杂质粒子，容易沉积在通道中形成颗粒污垢。将传统脉动流与纵向涡发生器相结合，采用数值模拟方法对光滑通道、脉动流通道、纵向涡发生器通道以及脉动流结合纵向涡发生器通道的颗粒污垢特性进行对比分析，并且详细分析了脉动流结合纵向涡发生器通道中6种不同纵向涡发生器的影响。结果表明，相较于光滑通道，脉动流通道与纵向涡发生器通道的污垢热阻分别减小17%与22%，而脉动流结合纵向涡发生器通道能够减小45%，说明二者结合后的抑垢效果更好。对比脉动流结合6种不同纵向涡发生器发现相同类型下弯曲纵向涡发生器的抑垢效果优于未弯曲纵向涡发生器，通过与脉动流通道的污垢热阻渐近值对比发现抑垢效果由低到高为三角形12.8%、弯曲三角形14.7%、梯形22.0%、弯曲梯形23.8%、矩形29.4%、弯曲矩形33.0%，其中弯曲矩形纵向涡发生器的抑垢效果最好。

脉动热管中的温度波动信号具有较复杂的瞬态波动特征，采用连续小波变换方法可以较好地分析此类信号特征。采用全玻璃脉动热管，在可视化实验基础上，应用小波分析方法，重点研究PHP温度振荡信号及流型识别。结果表明，采集频率、管壁材料以及热通量等会影响温度信号的主频值。当热通量较高（q=2.65~3.18 W/cm²）时，1 Hz的采集频率容易导致信号失真，应采用10 Hz及以上的采集频率。玻璃管的热惰性会导致温度信号失真，尤其在高热通量（q=2.65~3.18 W/cm²）时不可忽略。总体来看，随着热通量的增加，蒸发温度波动幅度减小、频率增加。当热通量从0.35 W/cm²增加到3.18 W/cm²，流体温度信号的主频值从0.02 Hz增加到3.88 Hz。相应地，管内流型由弹状流逐渐向环状流转变，并出现单向大循环流。由管内流体温度信号求得的主频值可推广至铜管或其他金属材料的脉动热管，有助于识别其内部流型及流态变化，更好地理解其传热特性。

随着超薄热管等元件进一步超薄化，蒸汽腔厚度减小导致蒸汽流动压降急剧增大，传热热阻增加，传输极限降低。搭建了超薄受限空间气体流动压降实验装置，开展空气流动实验，获得了不同通道高度（0.1~0.5 mm）、不同表面丝网孔径（0.036~0.104 mm）和不同流速（1~10 m/s）下的压降变化。结果表明：通道高度和流速对压降产生显著影响，而表面丝网孔径并不会；3个影响因素按显著程度依次为通道高度、流速、表面丝网孔径；随表面丝网孔径的减小，压降逐渐增大；随通道高度的减小，压降先缓慢增大，在减至0.3 mm后压降开始剧烈上升；随流速的增加，压降增大且近似呈正比例变化关系。最后基于实验数据修正了微通道层流情况下沿程阻力系数相关性预测关联式，以便更准确地预测气体压降。

二甲醚（DME）作为一种关键的化工原料，被广泛用于合成众多重要的化学品及能源产品。在工业生产中用于从甲醇制备DME的催化剂γ-Al₂O₃因其高效的催化性能而得到普遍应用。然而，γ-Al₂O₃的合成方法和制备条件对其催化性能有着显著的影响。目前，对于工业上常用的γ-Al₂O₃合成条件如何影响其催化性能的系统研究仍然不足。特别是，作为影响催化性能的关键因素之一，酸性位点的性质尚未形成共识。通过调控双铝法成胶过程中母液的pH，成功合成了一系列具有不同孔道结构和酸性质的γ-Al₂O₃。实验结果表明，随着母液pH的增大，γ-Al₂O₃的比表面积、孔容和孔径均呈现减小趋势。同时，γ-Al₂O₃的弱酸量逐渐减小，而中强酸量呈现先增后减的趋势。进一步结合催化性能评估结果，发现中强酸数量与甲醇脱水性能密切相关。具有最高中强酸数量的γ-Al₂O₃表现出最高的DME产率，预示中强酸位点是γ-Al₂O₃催化甲醇脱水制备DME的主要活性中心。针对具有最优性能的γ-Al₂O₃开展动力学实验分析，得到甲醇脱水的反应级数为0.78，反应活化能为83.27 kJ/mol。研究可为甲醇脱水制备DME催化剂的设计提供指导，为进一步优化工业生产条件和提高催化效率夯实基础。

由合成气生产二甲醚（DME），然后DME羰基化生产乙酸甲酯（MA），MA加氢生成乙醇是一条转化率和选择性高、反应条件温和、分离能耗低的绿色工艺路线。其中二甲醚羰基化反应作为重要的中间反应已经受到了广大学者的高度关注。本文主要针对DME羰基化制MA反应，使用具有高活性和高稳定性的丝光沸石（MOR）制备成型催化剂，为进一步工业化奠定基础。通过使用不同pH的铝溶胶作黏结剂制备一系列丝光沸石成型催化剂，并与使用拟薄水铝石作黏结剂的成型催化剂进行比较。通过强度测试以及Weibull函数统计分析，探究了黏结剂对成型MOR的强度以及强度可靠性的影响；X射线衍射、N₂物理吸附、²⁹Si MAS NMR、吡啶吸附原位红外等表征结合活性评价，探究了黏结剂对MOR的物理结构、酸性以及催化性能的作用。结果表明，铝溶胶的pH对丝光沸石成型催化剂的孔道结构、力学性能和催化性能都有十分重要的影响。铝溶胶的pH在4.9时，成型催化剂介孔比表面积和体积最大（70 m²/g和0.20 cm³/g），机械强度最高（110.7 N/cm），单位分子筛上Brønsted酸量下降幅度最小。因此，单位分子筛上DME转化率和时空收率最高。

以ZSM-5分子筛催化苯和乙烯烷基化为体系，建立并验证了一种三维各向异性扩散-反应数学模型，该模型考虑了分子筛形貌、孔结构和扩散各向异性的影响。模拟发现当分子筛颗粒体积和abc轴尺寸保持不变时，改变分子筛形貌并不会显著影响其表观活性，因而该情况下无须调控分子筛形貌；而当分子筛颗粒体积不变时，仅缩短b轴尺寸才能显著降低扩散阻力，提高催化剂表观活性，因而合成ZSM-5分子筛时缩短b轴尺寸最有利于扩散和反应。在分子筛颗粒中引入大孔可显著提高分子筛催化剂利用率和表观活性，保持大孔孔隙率不变时，减小大孔孔径更有利。存在最优大孔孔隙率以平衡扩散阻力和活性材料含量，当分子筛粒径4 μm、大孔孔径300 nm时，最优大孔孔隙率0.16，对应最高表观反应速率80.5 mol/(m³·s)。另外，由于分子筛内扩散各向异性的影响，当大孔取向平行于c轴时最有利。结果可为苯和乙烯烷基化ZSM-5分子筛催化剂乃至其他分子筛催化剂的设计优化提供一定的理论指导。

采用马瑞常渣与印尼褐煤进行煤/重油加氢共炼反应，研究了马瑞常渣脱除沥青质和催化剂加量对共炼体系加氢转化深度的影响。利用XRD、XPS、TEM、TG、¹³C NMR和SEM对共炼反应后固体残渣进行表征。结果表明，沥青质的存在会促进生焦过程并显著降低共炼体系中煤的转化效率，达到同等转化深度时脱沥青油体系中所需催化剂加量大幅度降低。对于沥青质含量较高的马瑞常渣体系，催化剂反应后固体残渣中有机碳质组分芳香度降低，含氧组分比重下降，且残余有机碳也更易发生热解，表明催化剂对反应体系中碳质组分优异的氢解作用。固体残渣的微观形貌分析则显示出催化剂对生焦过程的良好抑制效果，有助于提高反应体系的加氢转化深度。

金属有机框架材料作为常见的吸附剂，已被广泛地应用于乙烷和乙烯气体混合物的分离，其中引入金属离子所产生π-络合作用可以显著提高MOFs对乙烯的吸附能力。在双羟基功能化后的UiO-66中负载Cu（Ⅰ），得到了优先吸附乙烯的Cu（Ⅰ）@UiO-66-（OH）₂吸附剂。羟基功能化的框架在增强极性的同时，可以与Cu（Ⅰ）产生协同效应，有效地提高了材料对乙烯/乙烷的吸附分离性能。得到的3%（质量分数）Cu（Ⅰ）@UiO-66-（OH）₂在298 K及1 bar（1 bar=0.1 MPa）条件下的C₂H₄/C₂H₆ IAST选择性为2.98，约为纯UiO-66-（OH）₂的3倍。单组分吸附实验证明3%Cu（Ⅰ）@UiO-66-（OH）₂在整个压力范围下对乙烯的吸附容量均高于乙烷，并且其对乙烯的吸附热（42.81 kJ·mol^-1）低于许多已报道的乙烯-选择性吸附剂。在模拟工业条件下对50/50（体积比）C₂H₄/C₂H₆混合物进行穿透实验，进一步表明了3%Cu（Ⅰ）@UiO-66-（OH）₂吸附剂可以有效分离乙烷/乙烯混合物。

乳过氧化物酶（lactoperoxidase，LP）因具有重要的生物学功能及广谱的抑菌活性而在食品、医药和化工等领域受到广泛关注。针对目前LP分离纯化方法中普遍存在的选择性差、成本高以及分离材料易污染等问题，以甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）及聚甲基丙烯酸缩水甘油酯纳凝胶（PGN）为复合基材，利用低温冷冻聚合和结晶致孔原理制备了pHEMA/PGN纳晶胶基质，然后接枝功能单体2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸（AMPSA）得到具有阳离子交换功能的pHEMA/PGN纳晶胶介质，以用于从乳清中层析分离LP。考察了纳晶胶介质的基础性能，并重点探究了缓冲液pH对层析性能的影响。结果表明：制备所得纳晶胶介质具有分布均匀的超大孔结构、优良的渗透性能和传质性能，对模型蛋白溶菌酶的吸附容量为4.41 mg·ml^-1；在最优分离条件下所得目标蛋白LP纯度约为96.0%，比活力为27.03 U·mg^-1，酶活性回收率为86.5%，分离效果良好，表明该纳晶胶介质在层析分离方面具有较大的应用潜力。

传统固液两相流膜分离技术利用尺寸效应易受到渗透性-选择性权衡的制约、膜污染与浓差极化等挑战。通过引入旋转剪切动态膜技术与施加固液滑移边界条件，利用膜表面颗粒径向穿透膜孔的时间大于切向划过孔径的时间——时间维度选择性，可有效同步提升渗透性和选择性。通过建立滑移边界旋转剪切动态膜过滤模型，对稀悬浮液微滤过程进行有限元模拟仿真，并结合理论分析揭示了滑移速度、膜厚度与孔隙率等关键参数对膜分离性能的影响规律。结果表明，对于比颗粒直径大1~10倍的膜孔径，在时间维度选择性与流体剪切诱导颗粒迁移的协同作用下，可获取95%以上的微颗粒截留率和350 L/（m²·h）以上的有效水通量。该研究结果进一步验证并拓展了时间维度选择性机理在微米尺度的适用性，并为高通量-高截留率动态膜法水处理技术提供了新思路。

以废弃芦苇为原料、硫化钠（Na₂S）为改性剂，制备了对Pb²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺具有高效吸附性能的Na₂S改性生物炭（BCS）。通过扫描电镜-能谱（SEM-EDS）、红外光谱（FTIR）、元素分析等手段对改性前后的生物炭进行了表征。结果显示，Na₂S改性能够为生物炭引入多种含硫官能团，提升孔体积并增加比表面积。Langmuir模型拟合结果表明，随着改性剂Na₂S溶液浓度的增加，BCS对重金属离子的吸附能力得到提升。在pH为2.0~6.0的范围内，BCS对重金属离子的吸附能力随pH增加逐步增强。在pH=6.0时，BCS对Pb²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺的最大吸附量分别为494.99、131.14、94.89 mg/g。根据动力学实验结果可知，BCS对重金属离子的吸附行为符合伪二级动力学模型。吸附机理主要包括表面官能团的络合、离子交换和静电吸附。本研究可为废弃物的再利用以及废水中的重金属的高效去除提供一种环境友好且可行的解决方案。

包含循环流股的流程模拟面临初值难给定和传统算法收敛困难的问题。针对该问题提出了自适应变步长同伦算法，通过自适应调整同伦参数步长处理中间过程收敛失败的情形，提高收敛效率，并采用回溯线搜索法将迭代变量限制在定义域内，以提升算法的鲁棒性。构建了基于直接迭代法、Wegstein法、Broyden法和牛顿法的同伦算法，分析了同伦参数和辅助函数的影响。以淤浆法工艺生产高密度聚乙烯作为案例，模拟结果表明同伦算法可以提高模型在不同工况下的收敛性。商业流程模型软件Aspen Plus内置的求解器最高仅在21%测试工况下可以获得可行解，而同伦算法收敛案例占比可达88%。

集成学习因通过构建并结合多个学习器，常获得比单一学习器显著优越的泛化能力。但是在标记数据比例较少时，建立高性能的集成学习软测量模型依然是个挑战。针对这一个问题，提出一种基于半监督集成学习的软测量建模方法——Tri-training GPR 模型。该建模策略充分发挥了半监督学习的优势，减轻建模过程对标记样本数据的需求，在低数据标签率下，仍能通过对无标记数据进行筛选从而扩充可用于建模的有标记样本数据集，并进一步结合半监督学习和集成学习的优势，提出一种新的选择高置信度样本的思路。将所提方法应用于青霉素发酵和脱丁烷塔过程，建立青霉素和丁烷浓度预测软测量模型，与传统的建模方法相比获得了更优的预测结果，验证了模型的有效性。

熊果酸（UA）是具有多种生理及药理活性的植物来源五环三萜类羧酸，尽管在酿酒酵母中已经实现了UA的从头合成，但仍存在产量低、副产物积累、营养供给冗余等问题，无法实现工业化生产。为了提高酿酒酵母合成熊果酸的能力，通过多种方法优化了UA合成途径中异源CYP450酶的表达。探究了位置效应对CYP450基因表达的影响，初步筛选到CYP450的基因组最佳整合位点（HO位点），通过单独增加CYP450的拷贝数或同时增加CYP450及CPR的拷贝数，确定了同时存在3个CYP450和CPR拷贝时CYP450酶具有最佳催化活性，进行培养基优化后UA摇瓶产量达到（266.54±6.50） mg/L，最终在5 L发酵罐进行放大培养UA产量达到（2825.58±36.26）mg/L。本研究可为在酿酒酵母中通过表达优化策略调控其他三萜类化合物的合成提供参考。

布瓦西坦是新一代抗癫痫药物，具有广阔的市场前景。利用腈水解酶立体选择性催化3-氰基己腈合成关键手性中间体（R）-3-氰基己酸，进一步经加氢、环化、手性拆分等合成布瓦西坦路线，具有原子经济性高等优势，然而目前挖掘的腈水解酶存在立体选择性差等缺陷。以腈水解酶PgNIT为研究对象，通过对其催化口袋和亚基界面改造获得了立体选择性大幅提高的突变体F164W/I202R，产物光学纯度由野生型的86%提升至97%，E值由17提高至111。分子动力学模拟研究表明，F164位点的改造减小了（R）-3-氰基己腈深入催化口袋内部的空间位阻，而“A”界面I202位点的改造增加了亚基之间缔合的距离和催化口袋区域的原子动态协同性，从而显著提升了腈水解酶的立体选择性。

重质油高温快速热解过程模型对提高产品收率、附加值及降低能耗具有重要意义。利用自动反应网络生成器RMG（reaction mechanism generator）构建重质油高温快速热解的机理模型。选择了分步构建方法，最终合并的模型包含230种物质和1468个反应。采用高频炉对二十烷、十氢萘、乙苯和不同质量比例混合物（二十烷、乙苯和十氢萘）进行快速热解实验验证，结果表明：机理模型可准确模拟出重质油高温快速热解主要气体产物生成结果，当重质油中链烷烃含量较多时和芳烃含量较多时，分别控制温度在1300℃左右和800℃左右有利于乙烯的生产。

随着金属冶炼等工业的发展，难以处理的硫化砷渣大量堆存，对资源环境和人体健康造成严重危害。稳定化/固化技术是一种应用前景广阔的高效固砷技术，但是药剂消耗大、成本高、对复杂高浓度砷渣处理效果差等问题一直限制着该技术的发展。以低成本、高活性的钢渣和电石渣代替化学稳定剂，利用酸改性钢渣、铁离子和H₂O₂形成高级氧化/稳定化体系，随后在水泥作用下固化。通过XRD、FTIR、XPS等对上述过程进行表征，结果显示低价态砷、硫和有机物质被高效氧化成稳定的高价态钙铁盐，最终形成的固化体结构较为稳定。工艺优化后，1.0 g硫化砷渣在0.2 g钢渣、0.5 g H₂O₂、0.3 g电石渣和1.0 g水泥的分步协同稳定化/固化处理后，固化体抗压强度为5.7 MPa，砷浸出浓度仅为0.66 mg·L^-1，远低于1.2 mg·L^-1的安全填埋标准。

与单级逆电渗析相比，多级逆电渗析（multi-stage reverse electrodialysis，MSRED）在逆电渗析热机输出功率方面更具有优势，因其可将更多的溶液盐差能转换为电能。为进一步提高MSRED 的输出功率，对比研究了先前开发的LiCl-NH₄Cl水溶液（质量摩尔比为2∶8）与传统NaCl水溶液在作为MSRED工作溶液时装置的总净输出功率。结果表明，采用LiCl-NH₄Cl水溶液的MSRED能够实现大电流输出，且与等质量摩尔浓度的NaCl水溶液相比，MSRED的总净输出功率最高提升28.6%。另外，无论相关工况参数如何变化，采用LiCl-NH₄Cl水溶液的MSRED均能获得比等质量摩尔浓度的NaCl水溶液条件下更高的总净输出功率；同时系统所使用的电堆数量更少，从而可节省设备成本并减小装置体积。

高性能透明导电薄膜是光伏电池、平板显示器等光电子器件的重要组成部件。发展了基于水相剥离的单壁碳纳米管透光导电薄膜制备方法，分析单壁碳纳米管薄膜透光率、方阻和浓度之间的依变关系，探究杂化处理对薄膜透光和导电性能的影响规律。结果表明：通过调节单壁碳纳米管浓度实现了薄膜在太阳光谱范围（300~2500 nm）透光率（50%~96%）的准确预测、方阻特性在3~100 Ω·sq^-1之间的精准调控；通过酸回流和强氧化的纯化过程，透光率在750~2000 nm波段平均提升3.1%，方阻降低50%以上。该透明导电薄膜具有高透光率和低电阻的优异综合性能，在光电子器件设计方面具有广阔的应用前景。

基于聚丙烯(PP)均聚物和不同乙烯含量的PP共聚物，系统地研究了山梨醇类成核剂含量和乙烯单元含量对PP的结晶动力学、结晶结构、结晶形貌、透明性和力学性能的影响，并通过流变行为分析了成核剂在降温过程中的自组装行为。结果表明，PP的结晶、透明性和力学性能依赖于成核剂含量和乙烯单元含量。当成核剂含量增加到0.1% (质量分数)时，显著加快PP均聚物和共聚物的结晶速率，提高结晶度，提高材料的刚性。然而，乙烯单元含量的增加使PP的结晶速率减慢，降低结晶度，降低材料的刚性。乙烯单元和成核剂的加入都促进PP γ晶的形成，而且γ晶的相对含量随乙烯单元和成核剂含量的增加而增加。增加乙烯单元和成核剂含量也提高PP的透明性。

水凝胶是一种具有三维空间网络结构的高分子材料，可以作为理想的新型伤口敷料，但在自然释放条件下水凝胶伤口敷料释药速率缓慢。为了促进伤口愈合，以羧甲基壳聚糖和海藻酸钠为基体，在水凝胶中加入了导电剂聚吡咯和抗菌药物盐酸环丙沙星，制备了载药水凝胶，构筑了水凝胶电刺激释药装置。研究了不同聚吡咯含量下水凝胶的溶胀性能、力学性能和导电性能的变化，以及在电刺激条件下盐酸环丙沙星药物释放规律。研究表明：聚吡咯与基体投料比为0.4时，水凝胶在理化性能和力学性能上综合表现最佳，更适合用于伤口敷料。电刺激作用可以有效加速水凝胶内部的药物释放，对于伤口的治疗具有积极的意义。

近年来，导电水凝胶在电子驱动器、医疗监测传感器及可穿戴设备等领域的应用备受关注。然而，多数凝胶机械强度低、寿命短、抗冻性能差，从而导致低温下无法使用。为了解决该问题，以聚乙烯醇、离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和植酸为原料，在水与二甲基亚砜（DMSO）二元溶液中借助多重氢键及离子基团间的静电作用实现了超分子自组装，制备出一种可用于应变传感的自愈合、耐低温多功能离子水凝胶。研究发现在凝胶中引入DMSO，凝胶表现出优异的抗冻能力；同时，调节DMSO的含量可优化凝胶的强度和韧性，当DMSO体积分数为40%时，最大拉伸强度和断裂伸长率分别可达4.43 MPa和869.1%。该离子水凝胶在低温应变传感器、智能可穿戴响应元件等领域展现出较好的应用潜力。