在石油工业的采油生产过程中需在油井下同时测试温度和压力这两个重要参数，以便连续监测井下地层的压力及温度变化，为正常、有效采油提供真实的第一手地层资料。同时监测电机的温度变化，以避免电机烧坏。这样既可节省因电泵烧坏而需维修的昂贵费用，又可保证连续采油。而传统的传感技术不能同时完成测压、测温的双重任务，因此，用于采油的潜油电泵机组中的测压、测温双参数传感器是井下潜油电泵的关键器件。美国、日本、加拿大、法国等国纷纷投巨资进行研究，已开展多年均未取得成功。
哈尔滨理工大学雷清泉、范勇二位教授在国家自然科学基金的支持下，基于理论研究和导电有机高分子新材料上的突破性进展，通过与大庆电泵电器设备厂的长期合作，经多年艰苦努力，终于成功研制了具有原始创新性的压力、温度双参数传感器，并应用于国内外油井，取代了传统的测试装置，取得明显的经济和社会效益。
雷清泉、范勇二位教授自1993年起获得国家自然科学基金面上项目的资助，开展“热释电流及热释光联用技术研究聚对苯硫醚的载流子陷阱”研究。他们自行研制了国际上无商品出售的国内第一台热释电与热释光联用装置，由微机完成微弱光及电信号的数据采集与处理和升温控制，为高聚物的载流子陷阱结构表征、复合材料的界面特征分析提供了可靠、高效的检测设备。在此基础上，研究了若干高分子材料中载流子陷阱与复合中心的产生、高聚物的分子及聚集态结构以及载流子释放与分子运动之间的关系，取得了一系列理论成果，为高分子温度压力双传感材料与传感器件研究提供了科学依据和新思路。
1996年雷清泉、范勇又获得国家自然科学基金连续资助，开展了“油井测压测温传感器用聚省醌自由基高聚物结构与导电性”的研究，成功设计制备了一系列带有稳定自由基的聚省醌高分子材料——一类具有本征导电特性的新型材料，对压力、温度变化的灵敏度比现有硅力敏器件高一到两个数量级，是目前压力灵敏度最高的半导体材料；将这种材料的适用温度范围从室温提高到200℃。由此他们敏锐地意识到此类新材料适于制作新的压力温度传感器，在该材料由粉体加工成膜片等关键技术取得突破的基础上，他们运用自主研究的压力温度双参数分离变量电路原理及数据分析方法，成功制成了用于潜油电泵的导电高分子压力温度双参数传感器。这项研究成果具有自主知识产权，已获国家发明专利。经专家鉴定属国际首创。它解决了长期阻碍此类半导电高分子粉末材料规模化应用的国际性难题，将对其他粉末敏感材料的应用起指导作用。
这种用于潜油电泵的导电高分子材料压力温度双参数传感器，性能优异，市场广泛。与目前国际上广泛使用的美国瑞达(Reda)等公司生产的电位计式测压传感器相比，该传感器使用寿命至少长三倍，使用温度范围至少高50℃。该传感器与大庆潜油电泵技术服务公司的采油机组配套后，提高了高技术含量和水平，大大增加了产品的附加值和国际招标竞争优势。该产品目前已打人国际市场，出口苏丹、美国、委内瑞拉等国家采油机组上百套，整机创汇已达2300万美元。其中传感器具有很高的经济附加值，销售利润率高达75％。此外，配有这种传感器的采油机组在我国南海油田、新疆油田和渤海油田的销售额已达4000万元，正在为我国油田开发和西部开发做出重要的贡献。
上述成果发表论文多篇，并出版专著一部，获得了1998年国家机械工业局科技进步一等奖。目前在国家自然科学基金的进一步支持下，他们正在开展“高压力下热激电流测量与高聚物陷阱类型电老化的研究”项目，将通过进一步深入研究，揭示高分子材料中陷阱、电荷的规律，研究材料使用性能如老化机理等并建立寿命预测方法。
18.新感光高分子与光刻技术
在国家自然科学基金重点项目资助下，由北京大学曹维孝与清华大学合作研究重氮树脂型光敏材料、自组装型超薄胶印版、化学增幅与无显影光刻胶及刻蚀技术，通过四年的努力，取得了一系列重要进展和研究成果。
①在重氮树脂型光敏材料方面，制备了文献上尚未见报道的多种带不同取代基的二苯胺－4－重氮盐及其聚合物重氮树脂，其中有两种聚合物感光和热稳定性能突出，这些高分子新材料在阴图型感光胶印版方面有重要应用前景。获得了水性感光液，打破了感光液只能是以有机液体为溶剂的传统，对减少有机溶剂带来的环境污染、降低成本、发展绿色高分子感光液具有非常重要的意义。在聚电解质与表面活性剂体系相互作用的研究中，观察到了两个黏度陡升降区的特殊现象，证明是与表面活性剂的临界聚集浓度和f临界胶束浓度直接有关。
②实现了基于所研究得到的重氮树脂的氢键型、电荷一转移型和静电型自组装。尤为重要的是发现光照后这些组装膜中的弱键都转变为共价键，而保持了组装膜有序结构，得到了对极性溶剂很稳定的超薄膜，克服了组装膜对溶剂不稳定的缺陷。这一结果具有源头创新性，应用此自组装后弱键转变为共价键的原理，发展了几种超薄型铝基感光胶印版技术。其中一种最简便的技术只需将印刷用铝版在重氮树脂的水溶液(0．5％)中浸约5min，让带正电荷的重氮树脂分子自组装到具负性的印刷铝版表面，于后形成一层致密的薄膜，厚度仅5～10nm，即可用作感光阴图胶印版。形成的图像清晰，结构致密，耐印力很高。
③运用所研究的新感光高分子材料，发展了一种新型激光印字版。此版直接通过激光打印机打印制版，打印得到的文字(或图形)版能直接上印刷机印刷，耐印力>10000份，已达到商品化的要求。
④在光致抗蚀剂和光刻技术方面，研制了三种水性、高玻璃化温度和自交联型的化学增幅光致抗蚀剂。阐明了在上述光致抗蚀剂体系中，二苯基碘铺盐不仅可以作为光敏产酸物，而且可以作为阻溶剂。采用不同的显影液和光刻工艺，实现了同一光致抗蚀剂的正负性反转，还分别得到了负性光刻图形和正性光刻图形。
⑤无显影气相光刻技术是我国自主发明的一项新的光刻技术。它具有不需显影、高分辨率、高刻蚀纵宽比等优点。在本项目支持下，在无显影气相光刻的基础研究方面建立了全新的无显影气相光刻刻蚀机理，同时对原有无显影气相光刻存在的缺点进行了改进，为无显影气相光刻技术的发展注入了新的活力。阐明了无显影气相光刻中氟化氢对二氧化硅和氮化硅的刻蚀反应动力学，对无显影气相光刻的机理有了更全面的了解。本成果获得2000年度北京市科技进步二等奖。
该项目的立项体现了国家自然科学基金项目的前瞻性，已取得的成果非常显著，有很高的科学意义和明显的应用价值。
19.光子晶体
光折射率周期性调制的有序结构，由于存在光子的禁带等，可以像半导体对电子的功能一样，光子晶体能限制、控制和调控光子。目前，对光通讯常用的波长范围的光子晶体的研究更为关注。在周期性结构中，不同材料的光折射率在层状结构中为1．9，金刚石结构中2．1，面心立方结构中为2．8。用单分散聚苯乙烯乳胶粒子形成三维有序胶体晶体，可以用来制备蛋白石或反蛋白石结构的光子晶体。要想获得很好的光子晶体，对乳胶粒子单分散性要求很高，其标准偏差应小于2％，以避免缺陷。
程正迪最近在聚噻吩类光子晶体研究中，通过调节聚合物共轭结构，取得了很大的突破，他们获得了光折射率之比大于3的三维周期结构。利用嵌段共聚物制备从一维到三维的周期结构也是制备光子晶体的重要途径。具有反蛋白石结构的聚合物光子晶体的研究主要是以具有空隙的材料为模板，将单体浸满后引发其聚合，得到所设计的结构。
