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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）在可見光范圍內(nèi)，當(dāng)螺距為可見光區(qū)某一波長時(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：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，而透過光為紅光，即選擇透過；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。 從表中可見彩色聚合物無論在研究與生產(chǎn)都具有原創(chuàng)性與先進(jìn)性   獲7項(xiàng)專利，核心技術(shù)獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

成果描述：近年來，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。目前國內(nèi)用于家電、裝飾、廚房、衛(wèi)生潔具用不銹鋼約400萬噸。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)生成過氧化鋰，形成優(yōu)異的Li2O2/電極接觸界面，從而有利于充電過程中充分發(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。

“雙高”硫電極復(fù)合材料。要實(shí)現(xiàn)可超越現(xiàn)有鋰離子電池的高比能鋰硫電池的商業(yè)化應(yīng)用，不僅需要提高復(fù)合正極材料的硫含量（high sulfur content, HSC），還需要有高的硫復(fù)合電極的硫載量（high sulfur loading, HSL），形成所謂“雙高”電極。研究團(tuán)隊(duì)采用模板法構(gòu)筑了一種新型的準(zhǔn)二維多孔蜂窩狀Co@N-C材料作為鋰硫電池的載硫基體。蜂窩狀的結(jié)構(gòu)具有最高的密度、最大的可利用空間以及所需要的材料最少等優(yōu)勢(shì)，將這樣一種特殊的結(jié)構(gòu)作為鋰硫電池的骨架材料，不僅讓具有高比表面積的單片蜂窩狀實(shí)現(xiàn)高含量的硫復(fù)合，還可以通過多層蜂窩片的有序堆積實(shí)現(xiàn)高的載硫量，同時(shí)保持了Co-N的“雙催化”、多功能的作用，取得了優(yōu)異的電化學(xué)性能（ACS Nano, 2017,11(11), 11417-11424）。非碳類Co4N基體材料。研究團(tuán)隊(duì)首次制備了非碳類介孔Co4N微球作為硫復(fù)合電極基體材料，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)95%的載硫量,并取得了優(yōu)異的電化學(xué)性能；同時(shí)，該Co4N基體材料對(duì)充放電過程中間多硫化物具有更強(qiáng)的親和性、更快的吸附速度、更高的吸附量，是一種理想的硫復(fù)合電極基體材料（ACS Nano, 2017, 11, 6031-6039）。

本項(xiàng)目在輕量化環(huán)保熱塑性復(fù)合材料開發(fā)及應(yīng)用，智能材料開發(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。

本項(xiàng)目研發(fā)的新型量子吸藍(lán)光材料，用于防藍(lán)光眼鏡，防藍(lán)光護(hù)眼貼膜等產(chǎn)品。可用于防護(hù)液晶（LCD）和有機(jī)電致發(fā)光（OLED）手機(jī)，電腦顯示器等電子產(chǎn)品顯示器屏幕發(fā)出的高能藍(lán)光，實(shí)現(xiàn)健康護(hù)眼的目的。該種新型量子吸藍(lán)光材料具有超強(qiáng)的光波過濾功能，比市面現(xiàn)有主流吸藍(lán)光材料效果高10－100倍，處于世界領(lǐng)先水平。在技術(shù)層面優(yōu)于市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品。依托于先進(jìn)的新型量子技術(shù)制備防藍(lán)光護(hù)眼鏡片和護(hù)眼貼膜，可高效吸收藍(lán)光，從根本上解決電子產(chǎn)品藍(lán)光傷害這一社會(huì)痛點(diǎn)問題。本項(xiàng)目量子防藍(lán)光眼鏡和貼膜產(chǎn)品的生產(chǎn)有兩條技術(shù)路線，主要步驟如下：1、無機(jī)吸藍(lán)光材料分散在聚合物基材（如聚碳酸酯,聚丙烯酸酯）中直接成型；2、無機(jī)吸藍(lán)光材料分散在紫外光固化膠水中，采用涂布技術(shù)制作鏡片或者可貼合膜片。

石墨烯橡膠復(fù)合材料的制備是一個(gè)挑戰(zhàn)性的國際難題，采用常規(guī)方法難以制備。四川大學(xué)在國際上首次提出膠乳混合和原位還原的方法制備石墨烯橡膠納米復(fù)合材料。解決了石墨烯的剝離和均勻分散難題，材料的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電、阻隔等綜合性能大幅度提高。提出了材料增強(qiáng)、阻隔、耐疲勞機(jī)理。研究工作被國際權(quán)威專家評(píng)價(jià)“他們的發(fā)現(xiàn)闡明了石墨烯用于天然橡膠增強(qiáng)的巨大潛力”。

用混凝土進(jìn)行發(fā)泡制備輕質(zhì)材料已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用，但是混凝土發(fā)泡材料比重仍然較大，應(yīng)用受到限制；且混凝土發(fā)泡所用的主料水泥是用高溫煅燒生產(chǎn)的，不僅耗能，也排放溫室氣體。黃土為無機(jī)類氧化物，資源豐富，價(jià)廉易得，不需要高溫進(jìn)行煅燒即可直接使用，本項(xiàng)目利用粉碎到一定細(xì)度的黃土進(jìn)行發(fā)泡，制造塊狀泡孔材料，可用于保溫、隔熱、隔音、工程填土和建筑隔斷等，既節(jié)能又環(huán)保。技術(shù)路線為：將黃土制成水漿料，用水溶性包覆劑在顆粒表面進(jìn)行包覆處理后，在適量的水溶性聚合物、發(fā)泡劑、助劑作用下進(jìn)行攪拌發(fā)泡，得到發(fā)泡漿料；將發(fā)泡漿料倒入不同的模具，待其自然干燥后，得到不同形狀的黃土發(fā)泡輕質(zhì)材料；或?qū)l(fā)泡漿料直接澆注到應(yīng)用場(chǎng)所，得到黃土發(fā)泡澆注塊。本項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵在于有效地選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑、添加劑，并控制好發(fā)泡時(shí)間段。該發(fā)泡材料制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

智能壓電纖維復(fù)合材料通過對(duì)單層平行排列壓電纖維的復(fù)合，能有效抑制壓電陶瓷沿三維方向的壓電效應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)電效應(yīng)的方向性，優(yōu)化單向驅(qū)動(dòng)性能；作為復(fù)合材料，結(jié)構(gòu)整體性大幅提高，很好地克服了壓電陶瓷的脆性問題，并能有效避免因局部纖維失效而影響整體器件的問題。智能壓電纖維復(fù)合材料可進(jìn)行大幅度彎曲和扭轉(zhuǎn)，適宜應(yīng)用于包括曲面在內(nèi)的多種工作主體結(jié)構(gòu)，因而極大地拓寬了壓電器件的應(yīng)用領(lǐng)域。智能壓電纖維復(fù)合材料集傳感、驅(qū)動(dòng)和控制功能于一體，可以廣泛應(yīng)用于飛行器的智能蒙皮、自適應(yīng)機(jī)翼、裝備的振動(dòng)噪聲控制和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，對(duì)有效提高武器裝備和飛行器性能、提升生存能力和延長服役壽命等方面具有非常重要的意義。 本項(xiàng)目針對(duì)振動(dòng)對(duì)高性能飛行器等武器裝備的關(guān)鍵性能、服役壽命的明顯制約，發(fā)展厚度薄、重量輕、柔韌度好、機(jī)電效應(yīng)方向性強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)力和變形量大的智能壓電纖維復(fù)合材料，填補(bǔ)國內(nèi)在該技術(shù)領(lǐng)域的研究空白，突破西方對(duì)該技術(shù)和產(chǎn)品的封鎖，為智能材料和結(jié)構(gòu)在我國航空、航天、武器裝備及民用工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。