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水泥基壓電智能復(fù)合材料是近年來才剛剛發(fā)展起來的一種新型的功能復(fù)合材料，它能克服傳統(tǒng)的壓電材料（壓電陶瓷、壓電聚合物和聚合物基壓電復(fù)合材料）與土木工程領(lǐng)域中最主要的結(jié)構(gòu)材料——混凝土相容性差的問題，可有效對(duì)重大土木工程建筑（如大跨橋梁、高聳建筑和核建筑等）實(shí)施在線健康監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，避免一些災(zāi)難的發(fā)生。

眾所周知，硫?qū)Υ蠖鄶?shù)鋼的性能有多種不良的影響，如硫降低鋼的塑性和韌性，影響鋼的表面及內(nèi)部質(zhì)量。鐵水爐外脫硫是鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)過程去除硫最為行之有效而又經(jīng)濟(jì)的辦法。鎂基鐵水爐外脫硫技術(shù)是目前鐵水爐外脫硫處理的最新進(jìn)展，它具有處理溫度低(最適合鐵水溫度)、脫硫效率高、脫硫速率快、單位耗量很小(如噸鐵水僅耗0.3～0.8kg鎂，這將帶來脫硫渣量小、金屬損耗低、溫降小等一系列好處)、能將硫脫到很低的水平(如達(dá)到0.002～0.005％以下的水平)，同時(shí)工藝簡(jiǎn)單、投資相對(duì)較少、脫硫效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。它是繼蘇打或碳酸鈉、石灰、碳化鈣基脫硫劑后的第四代脫硫技術(shù)，也是鐵水爐外脫硫處理今后發(fā)展的方向。在整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)工藝流程中，該技術(shù)的應(yīng)用既可大幅度地降低鋼鐵生產(chǎn)的成本，又可為生產(chǎn)各種潔凈鋼提供最基本的技術(shù)保障。從某種意義上來說，該技術(shù)是優(yōu)化鋼鐵生產(chǎn)流程的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，具有廣闊的應(yīng)用前景。 鎂基鐵水爐外脫硫技術(shù)的基本工藝是采用噴吹或喂線的方法將鎂基脫硫劑或純鎂加入到鐵水中，使其將鐵水中的硫去除的一種操作過程。其工藝可根據(jù)不同鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)條件，選用不同技術(shù)路線，如鐵水包容量較小的企業(yè)可采用喂線技術(shù)路線；而鐵水包容量較大的企業(yè)則選用噴吹技術(shù)路線；中等鐵水包容量的企業(yè)可根據(jù)自身情況決定技術(shù)路線。 北京科技大學(xué)鎂基鐵水爐外脫硫(MDS)研究組是由長期從事鋼鐵冶金、傳輸傳熱、機(jī)械設(shè)計(jì)等涉及多學(xué)科的專門人才組成，具有深厚的理論基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)能力和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。自1996年開始以來，先后進(jìn)行了基礎(chǔ)理論研究、冷態(tài)和熱態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)、半工業(yè)試驗(yàn)和在天津鋼廠30t鐵水包內(nèi)進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。工業(yè)試驗(yàn)共處理鐵水5l0t，耗鎂250kg，將化鐵爐鐵水的硫含量穩(wěn)定地從0.075％左右降至0.025％以下；同時(shí)獲得鎂基鐵水爐外脫硫工藝成本24元／t—iron的結(jié)果，開創(chuàng)了小噸位(容量小于30t)、淺熔池(深度小于1.4m)使用鎂基脫硫劑對(duì)鐵水進(jìn)行爐外脫硫的先河。工業(yè)試驗(yàn)的工藝設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備(包括自控系統(tǒng))的設(shè)計(jì)與制造及熱試車均由課題組自主完成，同時(shí)工業(yè)試驗(yàn)所用脫硫劑生產(chǎn)技術(shù)也由課題組提供。該技術(shù)可以進(jìn)行工程化運(yùn)作。國家專利局已于1999年11月2日受理了該技術(shù)的專利申請(qǐng)，專利號(hào)為99122342x。 該技術(shù)可應(yīng)用于煉鋼鐵水的脫硫和化鐵爐鑄造用鐵水的脫硫等領(lǐng)域。

隨著微電子行業(yè)等微型化科技的快速發(fā)展，薄膜材料得到廣泛應(yīng)用。薄膜電池作為微型電源器件具有廣闊發(fā)展空間。薄膜材料對(duì)于硅基負(fù)極而言，其短程儲(chǔ)鋰深度和單向膨脹的優(yōu)勢(shì)能夠有效克服硅基材料的本征導(dǎo)電率低和體積膨脹大的問題。開發(fā)無需粘結(jié)劑的硅基負(fù)極薄膜材料對(duì)于薄膜負(fù)極發(fā)展意義深遠(yuǎn)。項(xiàng)目通過物理沉積方法，實(shí)現(xiàn)電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與導(dǎo)電型材料復(fù)合，改善硅基材料低導(dǎo)電率問題，優(yōu)化硅基材料體積膨脹緩沖空間，從而完成無粘結(jié)劑硅基材料制備和倍率、循環(huán)等性能的提高。

在化工等行業(yè)存在既有強(qiáng)的酸堿腐蝕又有磨料磨損的工況，這些工況下常用的金屬材料很難同時(shí)具有抵抗腐蝕和磨損的能力，本成果將耐腐蝕性很好的樹脂與耐磨性很好的陶瓷顆粒復(fù)合，彌補(bǔ)了這一不足，這是本成果的特點(diǎn)之一。本成果的另一特點(diǎn)是用于局部磨損的大型工件的修復(fù)（如水輪機(jī)葉片），該工藝操作簡(jiǎn)單，實(shí)施容易，可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。因此具有很好的應(yīng)用前景。本成果技術(shù)創(chuàng)新在于陶瓷顆粒的

本項(xiàng)目是針對(duì)目前存在的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行的改進(jìn)研究的成果。當(dāng)前對(duì)于顆粒增強(qiáng)尤其是SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究較多，制備方法多種多樣，但都存在孔隙率和含鐵量高及強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。北京交通大學(xué)機(jī)械電子與控制工程學(xué)院材料成型研究室采用自行研發(fā)的真空雙攪拌技術(shù)有效的改進(jìn)了材料的上述性能，制備出高質(zhì)量的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，并在國家“863計(jì)劃”（高速客車用金屬基復(fù)合材料制動(dòng)件的研究及應(yīng)用）中得到應(yīng)用。本課題組制備的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的斷口照片和金相照片如下圖。   功能及用途: 本項(xiàng)目具有高的比強(qiáng)度、比剛度、低密度、優(yōu)異的抗蠕變性與耐磨損性，具有良好的熱穩(wěn)定性及可控制的熱膨脹系數(shù)等。本項(xiàng)目在航空、航天、軍工、鐵路、汽車、光學(xué)、電子、體育器械等領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。 主要技術(shù)指標(biāo): 鋁基復(fù)合材料的性能見下表。 鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能 材料 sb/MPa s0.2/MPa d/% E/GPa 20vol.%SiC/A356 330 305 1.0 106 15vol.%SiC/A356 303 286 1.3 96 孔隙率：≤0.9％含鐵量：≤0.2％ 投入產(chǎn)出分析: 本項(xiàng)目生產(chǎn)所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，材料的制備工藝便于控制，制備費(fèi)用低。以20vol.%SiC/A356材料為例加以說明。 主要材料的市場(chǎng)價(jià)格：A356 的市場(chǎng)價(jià)格按3萬元/噸，SiC顆粒的價(jià)格按2.5萬元/噸計(jì)算。 生產(chǎn)1噸20vol.%SiC/A356復(fù)合材料的成本約為（3×0.8+2.5×0.2）/0.7=4.2萬/噸，而1噸20vol.%SiC/A356復(fù)合材料的市場(chǎng)價(jià)格大約是15萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。 市場(chǎng)應(yīng)用前景： 環(huán)保和節(jié)能已經(jīng)成為當(dāng)今各行業(yè)發(fā)展的主流。本項(xiàng)目的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是以工業(yè)上用的ZL101A為基體，以工業(yè)磨料SiC顆粒為增強(qiáng)體而制備的，制備成本較低，材料的價(jià)格大幅低于購買國外同類產(chǎn)品的價(jià)格；本項(xiàng)目較好的制備質(zhì)量和力學(xué)性能使其能夠在航空、航天、軍工、鐵路、汽車、光學(xué)、電子、體育器械等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。因此，使用本項(xiàng)目能夠取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

在工業(yè)生產(chǎn)中，有大量固體廢物產(chǎn)生，如污泥、赤泥、鋼渣、化工廢渣等， 固體廢物的減量化、無害化和資源化是目前的潮流和發(fā)展的趨勢(shì)。 針對(duì)以上各種問題，本項(xiàng)目以工業(yè)固體廢物為主要原料，開發(fā)出了輕質(zhì)、 超輕污泥陶粒制備工藝；發(fā)明了用于處理高濃度難降解有機(jī)廢水的輕質(zhì)陰、陽 極水處理濾料、抗板結(jié)系列粒狀鐵碳微電解填料；發(fā)明了用于工業(yè)廢水深度處 理的基于固廢陶粒的水處理技術(shù)；發(fā)明了基于污泥陶粒的綠色建材混凝土砌塊 和適用于民用建筑的室溫調(diào)節(jié)，具有顯著節(jié)能效果的污泥陶?！嘣舅嵯?變材料，取得了系列創(chuàng)新性的研究成果。環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。 本項(xiàng)目包括一套完整的固體廢物基環(huán)境友好材料成套技術(shù)，包括輕質(zhì)/超輕 污泥陶粒、污泥與工業(yè)固體廢物基微電解粒狀材料的研發(fā)、工業(yè)化生產(chǎn)及實(shí)際 應(yīng)用。

原創(chuàng)性開發(fā)出 WC 基復(fù)合粉末的制備技術(shù)，粒徑分布為 60-500nm，成分為 WC-Co，WC-Co- Cr，WC-η 等含量可調(diào)。技術(shù)特色和優(yōu)勢(shì)為： （1）使用常規(guī)設(shè)備，顯著簡(jiǎn)化了工藝路線和縮短了生產(chǎn)周期，且具有能耗低、排放少、節(jié)能環(huán)保的  突出特點(diǎn)，低成本、短流程。（2）復(fù)合粉的粒度及分布可控，物相純凈，易于控制缺碳相和游離碳。（3）粘接相在WC 基體中分布均勻，解決了納米相極易團(tuán)聚的問題。（4）復(fù)合粉熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在加熱中不易突發(fā)晶粒粗化。（5）技術(shù)路線的特點(diǎn)和要求易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)化。超細(xì)/ 納米WC 基復(fù)合粉是耐磨損耐腐蝕硬質(zhì)合金防護(hù)涂層、高性能硬質(zhì)合金塊材生產(chǎn)的關(guān)鍵原料。

水泥基地面和結(jié)構(gòu)件因?yàn)楦鞣N原因會(huì)出現(xiàn)起灰、起砂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響水泥基材料的使用壽命。本材料通過水性物質(zhì)滲透到地面混凝土內(nèi)部，與混凝土的水化產(chǎn)物，如氫氧化鈣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)新的  物質(zhì)。該化學(xué)反應(yīng)的速度快，一般能夠在  7 天時(shí)間內(nèi)迅速提高混凝土的強(qiáng)度，消除或者減輕地面起灰、起砂現(xiàn)象。該反應(yīng)是不可逆的，因此不會(huì)出現(xiàn)再次起灰起砂。產(chǎn)品的施工方法簡(jiǎn)單，通過噴灑在混凝土 表面即可。視原有混凝土的狀況差別，增強(qiáng)后的地面顯著性能改變是耐磨性增加 3-5 倍，消除或者減輕起灰起砂。地面粘接強(qiáng)度增加 2-7 倍，在此基礎(chǔ)上施工其他面層，如水泥自流平、環(huán)氧樹脂地面不會(huì)再有起皮現(xiàn)象。同時(shí)抗油滲、水滲性得到極大提高。

北京科技大學(xué)鎂基鐵水爐外脫硫(MDS)研究組是由長期從事鋼鐵冶金、傳輸傳熱、機(jī)械設(shè)計(jì)等涉及多學(xué)科的專門人才組成，具有深厚的理論基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)能力和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。自1996 年開始以來，先后進(jìn)行了基礎(chǔ)理論研究、冷態(tài)和熱態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)、半工業(yè)試驗(yàn)和在天津鋼廠 30t 鐵水包內(nèi)進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。工業(yè)試驗(yàn)共處理鐵水 5l0t，耗鎂 250kg，將化鐵爐鐵水的硫含量穩(wěn)定地從 0.075％左右降至 0.025％以下；同時(shí)獲得鎂基鐵水爐外脫硫工藝成本 24元／t—iron 的結(jié)果，開創(chuàng)了小噸位(容量小于 30t)、淺熔池(深度小于 1.4m)使用鎂基脫硫劑對(duì)鐵水進(jìn)行爐外脫硫的先河。工業(yè)試驗(yàn)的工藝設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備(包括自控系統(tǒng))的設(shè)計(jì)與制造及熱試車均由課題組自主完成，同時(shí)工業(yè)試驗(yàn)所用脫硫劑生產(chǎn)技術(shù)也由課題組提供。該技術(shù)可以進(jìn)行工程化運(yùn)作。國家專利局已于 1999 年 11 月 2 日受理了該技術(shù)的專利申請(qǐng)，專利號(hào)為 99122342x。該技術(shù)可應(yīng)用于煉鋼鐵水的脫硫和化鐵爐鑄造用鐵水的脫硫等領(lǐng)域。

凝膠電解質(zhì)具有電導(dǎo)率高，界面電阻小，安全性高，穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，有望替代傳統(tǒng)鋰金屬電池液體電解液，解決鋰金屬電池的電解液泄露、高溫脹氣、鋰枝晶等安全問題。納米纖維具有纖維直徑小、比表面積大、孔隙率高、柔軟、耐高低溫及有機(jī)溶劑腐蝕等特點(diǎn)，保證納米纖維鋰離子電池凝膠電解質(zhì)具有很強(qiáng)的吸液和保液能力。納米纖維作為凝膠電解質(zhì)支撐層不僅保證具有足夠的吸收聚合物液體的能力，而且保證電解質(zhì)的柔性，為可穿戴電子設(shè)備提供柔性電源。納米纖維凝膠電解質(zhì)具有以下優(yōu)勢(shì):1）具有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性，有一定的耐濕性和耐腐蝕性；納米纖維凝膠電解質(zhì)膨脹收縮現(xiàn)象不明顯，小于 5%，電化學(xué)穩(wěn)定窗口在 0-5 183 / 298V，滿足鋰離子電池使用要求，甚至為高壓正極材料提供保證。2）對(duì)電解液潤濕性好，有足夠的吸液保濕能力；納米纖維高的孔隙率，且大部分孔都是連通孔，保證了凝膠電解質(zhì)與電極之間良好的浸潤性，增加了離子導(dǎo)電性，提高電池的容量，改善電池的充放電效率和循環(huán)性能。3）高低溫性能優(yōu)異，電導(dǎo)率高；電池的使用溫度范圍通常在-20-60 oC，商用 PP 膜在 100 oC 保持 10 min 收縮率達(dá) 10%，但納米纖維隔膜在 140 oC 下橫向和縱向收縮率<2%，在 50 oC 高溫條件下，相比于商用隔膜循環(huán)小于 100 次，納米纖維隔膜在循環(huán) 300 次后容量保持在 83.5%。4）具有一定的抗張強(qiáng)度和抗刺穿強(qiáng)度；納米纖維膜的垂直拉伸強(qiáng)度>3.035 N，避免了凝膠電解質(zhì)被鋰枝晶刺穿，發(fā)生短路，提高安全性。5）成本低，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；我們從設(shè)備到工藝已實(shí)現(xiàn)自主研制和開發(fā)，靜電紡納米纖維膜已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。