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中國科大研制一種可替代塑料的仿生可持續結構材料
項目成果/簡介:塑料制品給現代生活帶來極大便利的同時，也正造成嚴重的環境問題。大多數塑料來自于石油產品，由于其極端的穩定性，廢棄后在環境中長時間也難以降解，最終造成持續性的環境污染問題。研發一系列可持續的高性能結構材料，以部分替代石油基塑料，是該問題最有希望的解決方案之一。現有的生物基可持續結構材料都受到機械性能較差或制造過程的過于繁瑣的限制，這些因素從成本和生產規模上制約了這類材料的應用。因此，引入先進的仿生結構設計來制造新型的可持續高性能結構材料將可以極大地提高這類材料的性能，拓寬其應用范圍，加速可持續材料替代不可降解塑料的進程。近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊將仿生結構設計理念運用于高性能生物基結構材料的研制，發展了一種被稱為“定向變形組裝”的新型材料制造方法，實現了具有仿生結構的高性能可持續材料的規模化制備。通過這種定向變形組裝方法，團隊成功地將纖維素納米纖維（CNF）和二氧化鈦包覆的云母片（TiO2-Mica）復合制備了具有仿生結構的高性能可持續結構材料。所獲得的結構材料具有比石油基塑料更好的機械和熱性能，有望成為石油基塑料的替代品。該工藝過程宜于放大，產品具有良好的可加工性和豐富多變的色彩和光澤，使其可以作為一種更加美觀和耐用的結構材料有望替代塑料。 該材料具有仿珍珠母的結構設計，這種仿生設計有效地改善了材料的力學性能。珍珠母所具有的磚-泥結構，使其可以基于普通的天然物質構筑高性能的材料，并兼具高強度和高韌性的優良特性。研究人員通過多尺度的仿生結構設計和表面化學調控，成功構筑了這種兼具高強韌特點的天然生物基可持續結構材料。二氧化鈦包覆的云母片作為仿生結構中的磚塊，一方面為結構材料提供了遠高于工程塑料的強度，另一方面，還通過裂紋偏轉等仿生結構原理，大幅提高了材料的韌性和抗裂紋擴展性能，為該材料作為一種新興的可持續材料替代現有的不可降解塑料打下了堅實的基礎。
中國科學技術大學
2021-04-11
一種超雙親多孔膜材料及其制備方法和應用
一種超雙親多孔膜材料及其制備方法和應用，步驟如下：（1）室溫下，先將碳納米管粉體和表面活性劑分散于水中，形成均一混合溶液；（2）向上述混合溶液中加入水性三聚氰胺甲醛樹脂溶液，混勻制得所需反應液；（3）將上述反應液刷涂或噴涂在干凈的多孔基材上，80~120℃干燥固化10~30min，即可制得超雙親油水分離用多孔膜材料。本發明所述的多孔膜材料既保持了原有泡沫銅基底良好的機械性能，同時又具有很好的超雙親性，即可截留水讓油通過，也可截留油讓水通過，從而具有雙重分離效果。
東南大學
2021-04-11
一種用碳纖維復合材料制造汽車車身的方法
本發明公開了一種用碳纖維復合材料制造汽車車身的方法。該方法的步驟如下：將用于制造汽車車身相符合的柔性內模充氣呈汽車車身形狀，再將預涂膠的碳纖維材料按照設計的角度和層數要求敷設于柔性內模外表面，即為該汽車車身；將敷設好的碳纖維材料的柔性內模放置于外模內固定和充氣加壓后，置于固化爐內固化；碳纖維復合材料固化后自然冷卻，將柔性內模放氣泄壓，打開外模，將固化成型后的復合材料汽車車身取出。由于本發明采用碳纖維樹脂復合材料的車身，與傳統金屬材料汽車車身相比，重量減輕60%以上，耐腐蝕性能得到提高，車身吸能更加好，運行能耗得到降低。
浙江大學
2021-04-11
一種電子封裝用SIC∕A1復合材料的制備方法
SiC/Al 復合材料具有高導熱、低膨脹、高模量、低密度等優異的綜合性能，在電子封裝領域具有廣闊的應用前景。目前廣泛采用工藝復雜、設備昂貴的壓力浸滲制備 SiC/Al 復合材料。課題組在歷經近十年的研發過程中，采用無壓浸滲法在空氣環境下，成功制備出了電子封裝用 SiC/Al 復合材料。該制備技術工藝過程簡單，設備要求不高，成本低廉，所制備的復合材料的熱物理性能可在較寬范圍內調節，具有較好的市場應用前景。于 2010 年獲得國家發明專利授權。
西安科技大學
2021-04-11
一種碳化硅橡膠耐磨材料及其制備方法
一般橡膠都采用炭黑進行補強 , 所得到的產品耐磨性和拉伸強度有限 , 性能更好的采用碳纖維共混改性 , 但大大增加了橡膠產品的制造成本。尋找一種能夠滿足性能要求 , 又能夠降低成本的新補強材料成為必然。該成果采用具有高強度 , 高硬度 , 高耐氧化性能的碳化硅對天然橡膠共混改性 , 采用天然、合成橡膠作為基體材料，以碳化硅 ( 其它填充料 ) 作為填料進行共混研究，設計并對比不同方案，以期使橡膠基體與碳化硅微粒間能產生一定的力學鍵合作用，從而使得橡膠耐磨性很大的提高，同時保證橡膠的其他力學和工藝性能。以獲得具有良好力學性能和廣闊的發展前景的復合材料。
西安科技大學
2021-04-11
先進陶瓷、金屬間化合物和復合材料的燃燒合成粉末
本項目采用擁有我國自主知識產權的燃燒合成技術生產技術生產各種先進陶瓷，金屬間化合物和復合材料的粉末。提供的主要產品有：a-Si3N4，b-Si3N4，a-Sialon，b-Sialon，AlN，TiN，ZrN，TiC，TiCN，TiB2，SiC，Cr3C2，MoSi2，FeAl，Fe-TiN，Fe-TiC，Fe-TiB2，Cu-TiB2，TiB2-Al2O3，AlN-ZrN-Al3Zr，Si3N4-SiC-TiCN，Si3N4-Si2N2O-TiCN，TiN-TiB2以及納米電子陶瓷BaTiO3粉末，納米ZrO2及ZrO2基陶瓷，納米TiO2粉末。采用這種先進工藝合成反應完全，性能穩定，質量優良，歡迎各界用戶洽談業務。 用于各工業領域耐磨、耐腐蝕、耐高溫等嚴酷服役條件下工作的結構部件。
北京科技大學
2021-04-11
嵌入式高精度萬能材料試驗機控制系統
國家工業化水平正在迅速提高，生產加工企業的數量迅速增加。但是在發展的同時要加大質量的監督，所以需要配套相關的檢測試驗設備。一方面用于國家監督體系的檢測和檢驗，另一方面也可以給企業自檢的試驗設備。材料拉力試驗機就是滿足這一需求的檢測設備之一。在材料試驗機領域，基于PC機或工控機材料試驗機測控系統目前大多采用基于PCI總線，ISA總線或者是RS-232串行總線作為數據采集的模式。但這些方式都存在著插拔麻煩，傳輸速度較慢，可擴展性差等問題。通用串行總線（Universal Serial Bus，簡稱USB）具有安裝方便，高寬帶，易擴展等優點，已逐漸成為現代數據傳輸的發展趨勢。本系統充分利用USB的上述優點，有效地解決了傳統數據采集系統額缺陷。同時嵌入式高精度萬能材料試驗機控制系統采用了多種實時操作系統（如μC/OS-II、uClinux、Linux、Wince等，可根據用戶要求進行配置）。嵌入式實時操作系統是一種可移植的，可植入ROM的，可裁剪的，搶占式的，實時多任務操作系統內核。它被廣泛應用于微處理器、微控制器和數字信號處理器。通過采用嵌入式實時操作系統，本系統實現了執行效率高、占用空間小、實時性能優良和可擴展性強等優點。本產品具有完全的自主知識產權，并已申請多項發明專利（公開號：101441154，101441152，101441153），相關成果獲上海市科技進步二等獎?項。
華東理工大學
2021-04-11
有機官能化系列籠型倍半硅氧烷納米材料制備技術
該技術通過分子設計和環境友好的水解反應，利用頂角-戴帽法和官能團剪裁等手段制備帶有多種可反應性基團的中空籠型納米材料。材料具有質輕、透氣、超低介電常數、耐熱、易加工、可溶解性、生物相容性等特性，體現了不同于傳統納米材料的優點，與聚合物有非常好的相容性和分散性。這類有機－無機雜化材料實現了將有機材料的耐熱性能和高強度與有機高分子材料的加工工藝簡單完美結合的目的。 籠型倍半硅氧烷與高分子聚合物的相容性良好，基本可以達到分子級均勻分散，這是普通無機填料無法達到的，得益于籠型倍半硅氧烷分子具有有機部分，既使在惰性基團取代籠型倍半硅氧烷中也可以與有機基體實現良好的相容行為。同時，材料的耐熱性能指標（如玻璃化轉變溫度，5%質量損失熱降解溫度）均有大幅度提高，這是因為籠型倍半硅氧烷的Si－O骨架部分提供了優異的抵抗熱沖擊性能，此外，還可以利用多官能化籠型倍半硅氧烷進行交聯反應實現三維交聯結構，以進一步提高耐溫性能。另外，籠型倍半硅氧烷可以作為各種催化劑和其他功能性材料的載體，在拓寬這些功能材料使用溫度的同時提高其某些性能，如提高電致發光材料的發光效率和發光純度，提高催化劑的催化效率和選擇性。 可以預見，隨著各個交叉學科領域的不斷擴展，籠型倍半硅氧烷作為典型的有機-無機雜化材料的優異性能將會引起人們越來越濃厚的研究興趣。 粒子尺寸：1.5～3nm；溶解性：根據官能團不同，可溶解于有機溶劑或水；顏色：白色；耐熱性：熱分解溫度在250℃以上。可用于耐高溫材料、航空航天材料、復合材料、超低介電材料、塑料及纖維改性、功能高分子材料、特種涂料、生物材料等制備。在高附加值材料領域，應用前景廣闊。項目投資300～400萬。
北京化工大學
2021-02-01
二維鈣鈦礦納米材料用于光催化降解黑臭水體
產品服務:焦化廠外排廢水含高濃度有毒、難降解的氰化物、COD及氨氮稱為焦化廢水，是一種較難處理的有機廢水，傳統處理方法后無法達標。隨著國家對環保問題的的日益重視以及國民環保意識的不斷提高，廢水的排放標準也變得更為嚴格。各國學者經過不斷的探索研究出了一些新的焦化廢水處理技術，如：電化學氧化技術、光催化氧化技術、膜技術等。這些技術對焦化廢水中的污染物處理的較為徹底且不會產生二次污染，但是這些技術投資成本和運行成本較高并且很多仍處于理論研究和實驗室研究階段，較難實現大規模工業化應用。項目優勢:本研究以鐵基的納米材料制備電極具有單個優點：高效降解焦化廢水，高的使用壽命；低的處理成本。 市場概況:發展規劃： 本團隊計劃創立集特色催化劑和配套設備為一體的納米電催化工藝，以去除焦化廢水中的難降解污染物為主要目標，同時實現脫色、除臭和凈化水體的目標。經營目標是以上海環保公司為依托，對于他們在工程應用中的水處理需求，公司為其提供相應的環保咨詢和先進的水處理產品，互利共贏。與此同時也要逐步提高產品品牌的市場認可度以及品牌效應。 商業模式:盈利模式： 前期以Fe基納米電極與配套電催化設備的批量生產和銷售為主，在產品推廣到一定階段后，以實際廢水處理工程項目承包運營為主。
同濟大學
2021-04-10
激光誘導宏觀二維石墨烯紙及其功能復合材料
該項目利用先進激光誘導石墨烯技術（Laser Induced Graphene, LIG）成功制備出無基質的大尺寸石墨烯紙，并可對其結構和性能進行精準調控，為石墨烯的廣泛應用提供了有力支撐。該方法不僅實現了石墨烯紙的連續/高效/低成本/大規模制備，還可對石墨烯紙進行多尺度/圖案化/不同結構的定制化制作，同時性能可調控的特點有效擴展了石墨烯紙的多功能應用。 目前，研發團隊在實驗室條件下已實現基于石墨烯紙的智能復合材料在自固化，全生命周期結構健康監測和功能結構層-阻燃/除冰方面的成功應用。同時基于其可調控的結構和性能，已開展其在傳感、結構功能表面、超級電容器和生物抗菌方面的應用研究。該項目在智能傳感，能源存儲等領域受到行業多家企業的關注，后續將在智能復合材料一體化成型及結構健康監測、高靈敏性可穿戴器件集成以及高性能蓄電池復合板柵材料等方面開展交流合作。? 該項目所制備的石墨烯紙應用非常廣泛，能應用在在傳感、儲能、環境等方面。“原位激光誘導石墨烯”技術能滿足儲能領域、軍用高強度結構、民用可穿戴器件等各領域的產業化需求。
北京航空航天大學
2021-04-10