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鋰離子電池負(fù)極材料主要包括天然石墨、人造石墨、焦碳和碳纖維等。作為電極材 料的活性物質(zhì)，對(duì)碳材料的要求有許多方面：如放電比容量、顆粒大小和比表面積、電 極極化性能、充放電穩(wěn)定性等。目前國(guó)內(nèi)外有許多研究單位在探索新的制備工藝來(lái)改善 電極性能。 采用常壓干燥技術(shù)，成功地制備了碳?xì)饽z材料，通過(guò)控制制備條件，實(shí)現(xiàn)了碳?xì)?凝膠材料微結(jié)構(gòu)人為裁剪與控制。這些新型儲(chǔ)能器件具有重量輕、體能密度高、無(wú)污染 等優(yōu)點(diǎn)，是新一代綠色能源材料。多孔碳電極用于鋰電池將優(yōu)于枝晶鋰電池，傳統(tǒng)的電 極充電時(shí)枝晶會(huì)在陰極上成核，當(dāng)枝晶越過(guò)電極跨度時(shí)將造成短路，從而限制了充電次 數(shù)。用多孔碳做電極時(shí)，鋰離子嵌在石墨結(jié)構(gòu)中，防止了鋰金屬的沉積和枝晶的形成， 而豐富的孔洞可提高電極與電池溶液的接觸面積。碳?xì)饽z是由間苯二酚和甲醛在堿性 催化劑作用下，通過(guò)溶膠-凝膠和炭化工藝制備而成的。通過(guò)控制水和催化劑的用量， 可以控制其孔洞結(jié)構(gòu)和密度，它的干燥過(guò)程也正由管來(lái)的超臨界干燥向常壓干燥發(fā)展， 以便降低氣制備成本，改善其性能，使其得到更廣泛的應(yīng)用。碳?xì)饽z也可能成為電池 材料的理想選擇。 

磁性蓄冷材料是在90年代初被發(fā)現(xiàn)的。這些材料用于制冷機(jī)中后，使得商用制冷機(jī)的溫度可達(dá)2K，效率有了突破性提高（以往這種制冷機(jī)中使用的蓄冷材料只有鉛，但是因?yàn)殂U的比熱容在15K以下急劇下降，使得小型制冷機(jī)在10K溫度以下制冷效率幾乎為零，商用制冷機(jī)的最低制冷溫度在8K左右）。使用磁性蓄冷材料的最大特點(diǎn)在于不需要重新建立一個(gè)制冷體系，只要將商品化的氣體制冷機(jī)中的蓄冷材料換成磁性蓄冷材料。 Er-Ni系列磁性蓄冷材料的指標(biāo)： 比熱容峰值：5K~20K； 在10K以下的比熱容峰值為0.35~0.81J/cm3.K； 4K到20K的比熱容積分∫CdT是5.5J/cm3 新型稀土磁性蓄冷材料已經(jīng)用于小型回?zé)崾降蜏貧怏w制冷機(jī)產(chǎn)品中。這種制冷機(jī)的制冷溫度在4.2K～20K，一般用于醫(yī)用核磁共振成象儀、磁懸浮列車和超導(dǎo)發(fā)電機(jī)中冷卻其大型超導(dǎo)磁鐵、用于量子干涉儀（SQUID)、射頻天文望遠(yuǎn)鏡的傳感器探頭和軍用紅外探測(cè)器中以提高其靈敏度，并用于低溫冷疑高真空泵中等等。使用了這種新型稀土磁性蓄冷材料替代傳統(tǒng)蓄冷材料以后，可以使醫(yī)用核磁共振成象儀等不用灌注液氦，每年僅每臺(tái)醫(yī)用核磁共振成象儀就可以節(jié)約16萬(wàn)人民幣。

新型稀土磁性蓄冷材料是一種高熵密度磁性材料(high entropy magnetic materials)，高熵密度磁性材料這一概念是磁性材料用于制冷工程時(shí)提出的。它的特點(diǎn)是材料的磁熵發(fā)生變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)大的吸熱與放熱效應(yīng)，可以應(yīng)用于制冷技術(shù)中。利用磁性材料在經(jīng)歷磁相變時(shí)發(fā)生的磁熵變化，可以將高熵密度磁性材料作為磁蓄冷材料(magnetic regenerator material)，用于小型回?zé)崾降蜏貧怏w制冷機(jī)中。 這種制冷機(jī)的制冷溫度在4.2K～20K，一般用在高技術(shù)領(lǐng)域，例如可用于醫(yī)用核磁共振成象儀、磁懸浮列車和超導(dǎo)發(fā)電機(jī)中冷卻其大型超導(dǎo)磁鐵、用于量子干涉儀（SQUID）、射頻天文望遠(yuǎn)鏡的傳感器探頭和軍用紅外探測(cè)器中以提高其靈敏度，也可以用于低溫冷疑高真空泵中等等。以往這種制冷機(jī)中使用的蓄冷材料只有鉛。由于鉛的比熱容在15K以下急劇下降，使得小型制冷機(jī)在10K溫度以下制冷效率幾乎為零，制冷溫度難以低于8K。要得到低于8K的制冷溫度，只得附加效率極低的J-T回路。為了提高低溫制冷機(jī)的制冷效率，在過(guò)去的幾十年中，人們都在努力尋找在20K以下具有高比熱容的材料。具有實(shí)用價(jià)值的Er—Ni系列磁性蓄冷材料是在90年代初被發(fā)現(xiàn)的。這些材料用于制冷機(jī)中后，使制冷機(jī)的效率有了突破性提高。 磁性蓄冷材料的最大特點(diǎn)是不需要重新建立一個(gè)制冷體系，只要將商品化的氣體制冷機(jī)中的蓄冷材料換成磁性蓄冷材料，就可大大提高制冷機(jī)效果。因此磁蓄冷材料正在取代原來(lái)的蓄冷材料金屬鉛。而且由于磁性蓄冷材料的出現(xiàn)，推動(dòng)了低溫制冷機(jī)的發(fā)展。現(xiàn)在，不用灌液氦，用制冷機(jī)帶動(dòng)的醫(yī)用核磁共振成象儀和超導(dǎo)磁體已經(jīng)商品化。在這些新設(shè)備中，都必須使用磁蓄冷材料。

該項(xiàng)目涉及一種含新型催化劑的鋰空氣電池正極及其制備方法。鋰空氣電池正極材料的質(zhì)量組成：催化劑為 5-30％，碳材料為 40-80％,粘結(jié)劑為 5-30％。催化劑為金屬納米顆粒(20-60nm)高分散在微米級(jí)的碳片上的復(fù)合材料；所述金屬納米顆粒為鈷、鎳、銅、鋅、錳、鉻、鉬、釩或釔。碳材料包括乙炔黑、超導(dǎo)炭黑、碳纖維、石墨烯、超導(dǎo)炭黑、科琴黑、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩一種或兩種。粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚乙二醇和丁苯樹脂一種或兩種以上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：該催化劑可促進(jìn)氧的還原，降低充電過(guò)電位，在鋰空氣電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能；而且該催化劑工藝簡(jiǎn)單，采用環(huán)保無(wú)毒的試劑，在鋰空氣電池領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

本項(xiàng)目在輕量化環(huán)保熱塑性復(fù)合材料開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，智能材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析等方面進(jìn)行深入研究，已完成前端模塊、座椅骨架、SUV尾門、保險(xiǎn)杠、復(fù)材彈簧的開(kāi)發(fā)。在材料、工藝、載荷方面取得了較大突破。 本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)來(lái)自北航交通科學(xué)與工程學(xué)院，團(tuán)隊(duì)成員包括孫凌玉教授、康寧副教授、李立軍講師、郭春杰高工以及團(tuán)隊(duì)中多位博士、碩士生。團(tuán)隊(duì)主要研究方向?yàn)閺?fù)材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真、智能材料及失效診斷、優(yōu)化設(shè)計(jì)與工藝仿真、連接建模仿真與實(shí)驗(yàn)等。

成果描述：系統(tǒng)研究從源頭消除或削減制革過(guò)程氨氮污染物的科學(xué)方法和技術(shù)原理，構(gòu)建了無(wú)銨鹽脫灰和軟化技術(shù)，并研究開(kāi)發(fā)了3種配套化工材料，為從源頭消除/削減氨氮排放提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。 研究開(kāi)發(fā)的高效無(wú)氨脫灰材料具有優(yōu)良的pH緩沖性、良好的脫鈣能力和較好的滲透性，用于制革脫灰，脫灰裸皮品質(zhì)良好，氨氮排放量降低95%，總氮排放量降低90%。 研究開(kāi)發(fā)的無(wú)氨軟化助劑與現(xiàn)有的軟化用蛋白酶制劑一起應(yīng)用于皮革軟化工藝中，能大幅降低軟化廢液中的氨氮濃度，有效脫除脫灰裸皮中的鈣，促進(jìn)蛋白酶制劑對(duì)皮蛋白質(zhì)的水解。 在該方向已獲得國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)，開(kāi)發(fā)的材料已在我國(guó)皮化龍頭企業(yè)成功中試。市場(chǎng)前景分析：應(yīng)用領(lǐng)域：制革工業(yè)；該成果可轉(zhuǎn)讓給皮化企業(yè)或直接在制革企業(yè)推廣應(yīng)用。 市場(chǎng)需求：加工生產(chǎn)牛、羊、豬原料皮的制革企業(yè)都需要脫灰、軟化產(chǎn)品，而隨著企業(yè)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及各級(jí)政府環(huán)保執(zhí)法力度的提高，高效、安全的無(wú)氨脫灰和軟化產(chǎn)品的需求量正日益增加，無(wú)氨脫灰和軟化產(chǎn)品必將逐漸取代常規(guī)的銨鹽產(chǎn)品。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：研究開(kāi)發(fā)的高效無(wú)氨脫灰材料具有優(yōu)良的pH緩沖性、良好的脫鈣能力和較好的滲透性，用于制革脫灰，脫灰裸皮品質(zhì)良好，氨氮排放量降低95%，總氮排放量降低90%。 研究開(kāi)發(fā)的無(wú)氨軟化助劑在軟化中的脫鈣效果優(yōu)于硫酸銨。無(wú)氨軟化廢液的總蛋白質(zhì)濃度明顯高于銨鹽軟化，而羥脯氨酸濃度并未顯著升高，表現(xiàn)出良好的使用安全性。 國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。

光致變色聚合物具有光學(xué)各異性的晶體所特有的雙折射性，在某個(gè)溫度范圍內(nèi)兼有液體和晶體二者特性，也稱為流動(dòng)的晶格。具有變色聚合物的多數(shù)物質(zhì)呈現(xiàn)螺旋狀分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物構(gòu)成，多數(shù)為液晶聚合物，通常螺距（P）在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，當(dāng)螺距為可見(jiàn)光區(qū)某一波長(zhǎng)時(shí)，就顯示對(duì)應(yīng)的色彩，如紅、綠、藍(lán)色，三基色是顯示各種顏色的基礎(chǔ)，三基色按照不同的比例合成產(chǎn)生千萬(wàn)種顏色的變化。自發(fā)現(xiàn)100多年了，在幾度至幾十度，能達(dá)到寬溫100℃以上的變色材料很少，特別是變色聚合物研究起步晚，變色區(qū)間窄而不穩(wěn)定，東北大學(xué)制備的變色聚合物寬達(dá)250℃以上，最高達(dá)300℃以上，居國(guó)際領(lǐng)先，寬溫變色物質(zhì)為應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。變色聚合物具有下列獨(dú)特性能： 1.修復(fù)功能，表明材料可以在高低溫之間反復(fù)使用。 2.光致變色性能。選擇反射與選擇透過(guò)：在外界光源照射下，垂直于觀察綠色聚合物膜時(shí)，看到綠色，即反射綠光，而透過(guò)光為紅光，即選擇透過(guò)；Bragg反射：斜觀察綠板為藍(lán)色或藍(lán)紫色，取決于觀察角度。這種獨(dú)特性能是其它物質(zhì)不具有的。以上性能性能用于防偽具有原創(chuàng)性。 本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)十幾年的理論與技術(shù)創(chuàng)新研究，發(fā)明并研制出具有選擇反射的光功能高分子材料，實(shí)驗(yàn)研究表明，它具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性能，除可用作不可復(fù)制的防偽材料（它是集一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)防偽于一身的防偽材料）外，還可以在光學(xué)（如光學(xué)開(kāi)關(guān)、屏蔽材料）、輕工（如服裝、裝飾、涂層、紡織）、信息（新型大容量信息存儲(chǔ)材料）等領(lǐng)域獲得奇特的應(yīng)用。 從表中可見(jiàn)彩色聚合物無(wú)論在研究與生產(chǎn)都具有原創(chuàng)性與先進(jìn)性   獲7項(xiàng)專利，核心技術(shù)獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

成果描述：近年來(lái)，不論是食品行業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生、還是一般家庭都對(duì)衛(wèi)生防菌意識(shí)日益提高，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)抗菌制品的需求不斷增加。目前1Cr18Ni9Ti(奧氏體不銹鋼)、3Cr13(馬氏體不銹鋼)使用量大，具有代表性。本成果對(duì)上述兩種不銹鋼材料分別加入微量的銀或微量的銅，通過(guò)特殊的抗菌處理，使材料在機(jī)械性能不變的前提下具有很好的抗菌功能，并研究出該材料的加工工藝方法，為工廠試生產(chǎn)及在廚房、家電、衛(wèi)生潔具、醫(yī)療行業(yè)中得到應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。市場(chǎng)前景分析：家電（洗衣機(jī)內(nèi)桶、冰箱內(nèi)膽）、廚房用具（刀具、鍋勺等）、衛(wèi)生潔具、醫(yī)院設(shè)備及手術(shù)器件等所用材料，對(duì)抗菌性能有一定要求的使用環(huán)境。目前國(guó)內(nèi)用于家電、裝飾、廚房、衛(wèi)生潔具用不銹鋼約400萬(wàn)噸。若有1％的抗菌功能的不銹鋼材料取代普通不銹鋼，其特鋼生產(chǎn)廠家新增產(chǎn)值為14～16個(gè)億。該材料的使用廠家第二次效益會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這個(gè)數(shù)字。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：1、對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、綠膜菌，滅菌率達(dá)98％以上（按日本厚生省相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定）。 2、抗菌不銹鋼與同類非抗菌不銹鋼相比生產(chǎn)成本增加不大于20％。 國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。

微電子器件的發(fā)展方向和趨勢(shì)使人與信息的交互融合并推動(dòng)微電子器件柔性化。柔性電子技術(shù)是將有機(jī)材料/無(wú)機(jī)薄膜電子器件附著于柔性基底上的新興電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可變形、便攜、輕質(zhì)、可大面積應(yīng)用等特性，并通過(guò)大量應(yīng)用新材料和新工藝產(chǎn)生出大量新應(yīng)用。它顛覆性改變傳統(tǒng)器件剛性的物理形態(tài)，實(shí)現(xiàn)信息與人／物體／環(huán)境的高效共融。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和合成出一種具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的劍麻狀Co9S8材料，并首次將其作為鋰空氣電池正極。其開(kāi)放狀結(jié)構(gòu)不僅為反應(yīng)產(chǎn)物提供了豐富儲(chǔ)存空間，有效避免不溶Li2O2對(duì)空氣電極的堵塞。而且，特殊的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)有利于氧氣的俘獲與釋放，為高效快速電極反應(yīng)提供保障；其次，Co9S8具有優(yōu)異的催化活性，有效改善了氧氣反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，大幅度提高了電極反應(yīng)速度；最后，Co9S8且具有良好的氧氣親和性，可以誘導(dǎo)氧氣在Co9S8納米棒表面反應(yīng)生成過(guò)氧化鋰，形成優(yōu)異的Li2O2/電極接觸界面，從而有利于充電過(guò)程中充分發(fā)揮Co9S8的催化效率，促進(jìn)Li2O2的完全分解。所以，該Co9S8空氣電極綜合解決了上述三個(gè)方面的問(wèn)題，相應(yīng)的鋰空電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。在50 mA g-1的電流密度下，可以獲得高達(dá)~6875 mAh g-1的放電容量，在控制放電容量為1000 mAh g-1的條件下，可以將充放電過(guò)電位降低至0.57 V，優(yōu)于目前已報(bào)道的氧化物基催化劑。