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超高強度銅基復合材料
本項目通過在Cu-Cr原位復合材料中加入稀土來提高銅合金的導電率，同時還能有效提高合金的強度和抗軟化溫度。加入微量合金元素Zr、Ag提高合金的強度和抗軟化溫度。在Cu-15%Cr合金中加入微合金元素Zr的Cu-15%Cr-0.15%Zr合金，由于Zr的加入可使材料的抗拉強度提高8%左右，并減緩退火處理時強度的下降速度，即提高抗軟化溫度30～50℃。中間熱處理溫度在450℃時所得綜合性能最佳，在應變量η=8.63時，形變Cu-15%Cr原位復合材料的抗拉強度可以達到995MPa，導電率為75%IACS。CuNb合金經大量拉拔變形后，形成的Nb纖維分布在Cu基體上，Cu-20%Nb（體積分數%）復合材料的抗拉強度接近2000MPa。
上海理工大學
2021-01-12
高性能纖維紙基功能材料制備技術
本技術適用于芳綸纖維、高強高模聚乙烯纖維、碳纖維、聚醚醚酮纖維、聚酰亞胺纖維等高性能化學纖維，采用濕法造紙技術，制備絕緣紙、摩擦材料等紙基功能材料和蜂窩紙等高強度結構材料等。解決了高性能纖維紙基功能材料生產中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫熱壓等關鍵技術。可提供高性能纖維紙基材料濕法連續生產線成套技術，為相關行業提供高性能纖維紙基功能材料和結構材料及其復合材料等高新技術材料產品。
關鍵技術
對于濕法抄造工藝來說，纖維能否均勻分散、濕法成型工藝和熱壓工藝是否合理是決定產品質量是否合格的重要因素。本項目成果解決了高性能纖維紙基材料生產中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫熱壓等關鍵技術。超高效碳纖維電磁屏蔽紙的制備創新地利用碳纖維、金屬導電纖維這兩種纖維的優勢互補，保證成紙在擁有良好屏蔽效能的同時具有很好的機械性能和柔韌性。性能良好的超高分子量聚乙烯纖維紙主要是采用纖維洗滌-超聲預處理-疏解分散-分散劑分散工藝，通過預處理、添加助劑、成型和增強而制得。采用聚酰亞胺纖維通過自有技術制備得到高性能的聚酰亞胺纖維絕緣紙等紙基功能材料。采用碳纖維配用聚醚醚酮纖維制備紙基摩擦材料。
知識產權及項目獲獎情況
一種聚酰亞胺導電紙的制備方法 201610487328.X
一種超高分子量聚乙烯纖維紙的制備方法 201610921059.3
一種超高分子量聚乙烯纖維的預處理分散方法 201610920332.0
一種超高效碳纖維電磁屏蔽紙 201710204473.7
一種聚醚醚酮纖維紙及其制備方法 201710544478.4
一種碳纖維增強聚醚醚酮紙基摩擦材料及其制備方法 201710559878.2
項目成熟度
實驗室試驗和中試已完成，部分成果已經用于試生產。
投資期望及應用情況
期望在碳纖維、高強高模聚乙烯纖維、聚醚醚酮纖維技等高性能纖維共同進行技術開發或技術轉讓。
采用高性能纖維制備紙基功能材料和結構材料是航空航天、國防、高鐵和電力電機等重要領域開發的一類產品，目前主要是日本、奧地利和美國等國家生產。
國內近年開始關注，并有少數幾家開始進行，但尚只能生產少數幾類低檔次產品。目前已經利用本項目成果建成年產 150 噸聚酰亞胺纖維絕緣紙生產線，生產聚酰亞胺纖維絕緣紙。
江南大學
2021-04-13
嵌段共聚物節能、環保的聚合反應擠出技術
苯乙烯與二烯烴嵌段共聚物包括苯乙烯類熱塑性彈性體（SBS, SIS,）、溶聚丁苯橡膠，星型SSBR, 星型SIBR等的橡膠材料，以及透明高抗沖聚苯乙烯K樹脂。目前，前者在全世界已形成了數百萬噸的生產能力和消費量，廣泛的應用于輪胎橡膠，改型瀝青，熱溶膠，壓敏膠，制鞋，聚合物改性等領域；后者K樹脂由于將橡膠嵌段的球粒直徑控制在納米數量級，因而同時具有優良的透明性、抗沖擊性、抗彎折疲勞和加工性能，因此在醫用包裝材料，醫用器械材料，辦公用品、家用電器、汽車、化工、儀表等領域都具有極廣的應用，這是通用高分子材料所無法替代的，但是目前我國K樹脂尚未成功工業化。本項目采用聚合反應擠出技術，該技術以擠出機為反應器，充分利用螺桿擠出機對高粘度介質也具備有效傳熱、傳質的特點，將單體聚合與高聚物加工兩個過程合二為一，實現無溶劑本體聚合，直接在擠出機中幾十秒鐘內由單體聚合成超高分子量聚苯乙烯、苯乙烯類熱塑性彈性體、K樹脂等。本項目通過混合單體進料方法，得到的聚合物經NMR，IR，DMA，GPC，TEM，SEM，AFM測定及理論分析發現其為（SB）n多嵌段的共聚物。B橡膠嵌段的分散相尺度在自然狀態下呈納米級球狀分布。有高達220％以上的超高斷裂延伸率。在液氮中沖斷面呈現出典型的韌性斷裂形貌。該技術成熟度已達到可中試階段。如采用分段加料的方式，由單體一步本體聚合得到當今世界上必須用耗能、污染的溶液聚合法方可得到的SBS、SIS等嵌段聚合物，其技術成熟度同樣已達到可中試的階段。該技術已申請了3項國家發明專利，具有完全獨立的知識產權。
華東理工大學
2021-04-11
一種鐵路板式無砟軌道用自密實混凝土拌合物
本發明公開了一種鐵路板式無砟軌道用自密實混凝土拌合物，其組分所占重量份為：水泥：100份，礦物摻合料：20～80份，細骨料：200～300份，粗骨料：250～350，橡膠粉：2～10，聚丙烯纖維1～3，膨脹劑：10～25份，減水劑：1.0～3.0份，緩凝劑：0.1～1份，流變助劑：0.01～0.05份，消泡劑：0.001份，水：60～80份；由上述物料混合攪拌而制成。本發明自密實混凝土拌合物具有大流態、自密實、無離析、低收縮、高抗裂、吸振等特點，可用于板式無砟軌道結構中軌道板與底板間的填充物，也可用于道岔結構中道岔板與底板間的填充物。
西南交通大學
2016-10-20
原位插層聚合蒙脫土改性尼龍復合材料
可以量產/n本技術采用原位插層聚合方法制備尼龍6/蒙脫土（PA6/MMT）復合材料。已研制出兩種材料：原位插層聚合蒙脫土改性PA6和原位插層聚合PA6/復合蒙脫土高阻隔性材料。原位插層聚合蒙脫土改性PA6：將Na-MMT、ε-己內酰胺、催化劑、助催化劑、活性劑和水混合均勻，形成穩定的膠體分散體系，使分散體系在機械攪拌和超聲波振蕩作用下，混合分散均勻，放入自制聚合釜中聚合。使離子交換、單體插層、單體原位聚合一步完成，不但縮短了工藝流程，降低了成本，還提高了產品性能。將反應溫度設定在聚合物熔點以下，提高
湖北工業大學
2021-01-12
具有超低導電渝滲值的三元共混物基復合材料及其制備方法
本發明公開了具有超低導電渝滲值的三元共混物基復合材料及其制備方法。該復合材料是由40vol％～45vol％的聚偏氟乙烯，40vol％～55vol％的高密度聚乙烯，20vol％聚苯乙烯和0.025vol％～0.5vol％多壁碳納米管經熔融共混制備得到。多壁碳納米管在熔融混合過程中能夠有效地選擇性分布在聚苯乙烯界面相，相比雙渝滲結構型導電復合材料以及填充型聚合物基導電復合材料，本發明得到的三元共混物基復合材料的導電渝滲值更低，這種特殊的多層次結構使得三元共混物基復合材料的導電渝滲值低至0.022vol％，達到超低的填充水平。
四川大學
2016-10-08
硅基新一代鋰電負極材料制備
項目成果/簡介:目前鋰離子電池的能量密度已經越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機和大規模儲能方面的應用。鋰離子電池的能量密度低主要是因為所采用的正負極材料的比容量較低，尤其是負極材料石墨，其理論比容量為 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商業化前景的負極材料為硅基負極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據招商證券預計，硅基負極材料在 2020 年的市場使用量接近于 5 萬噸，銷售額接近于 50 億。 然而硅基材料在充放電過程中較大的體積變化率（>300%）限制了其商業化應用，較大的體積變化導致極片碎裂以及電解液在材料表面持續分解，從而造成其循環性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導體，其導電性較差，從而導致硅基負極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負極材料這兩大缺點是普及硅基材料在鋰離子電池應用的關鍵。 陳永勝教授課題組結合在納米技術和石墨烯材料領域的專長，經過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業化的工藝技術制備了石墨烯包覆的硅基負極材料，主要技術創新點包括：1）采用獨特的、具有自主知識產權的納米技術將大粒徑的硅粉進行納米化處理，納米化大大緩解了硅在充放電過程中體積變化的問題，從而從根本上解決了硅基負極材料循環性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發揮了石墨烯導電導熱性能好、機械性能優異、電化學性能穩定等特點，改善了材料的鋰離子擴散性能和電子導電性，大大提高了功率特性； 14隔絕了硅與電解液的直接接觸，抑制副反應造成的電解液分解和材料侵蝕，提高了首次效率，延緩了使用過程中的壽命衰減；進一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結構的整體穩定性，極大地提升了循環特性。效益分析:陳永勝教授課題組發明的石墨烯包覆硅基負極材料，從制備過程上講，具有工藝簡單、成本低廉、易工業化的特點；從性能上講，具有比容量高、穩定性好、壓實密度大等優點，與高比容量正極組成的鋰離子電池的能量密度是當前商業化鋰離子電池能量密度的數倍以上。
南開大學
2021-04-11
亞微米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料
本項目采用元素粉末法制備高性能的亞微米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料，突破了亞微米顆粒在基體中的分散和鋁基復合材料的二次加工困難瓶頸難題，制備的亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料具有高的比強度、比剛度、熱穩定性，較低的熱膨脹系數，優良的導熱、耐磨、耐腐蝕性等特點，機加工表面光潔度高。亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料的成功制備，在金屬基復合材料實際應用方面取得了突破性的進展。 亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料是一種極具潛力的工程材料，其在航空航天領域、汽車裝甲、電子封裝、高輕化自行車等方面取得了大量應用。其中以碳化硼為增強體的B4C/Al復合材料耐磨性很高，在制造噴砂嘴、電觸點、摩擦和耐摩擦材料時得到了廣泛的應用，并且在機器和設備端部密封件上，碳化硼為基體的B4C/Al復合材料也有出色表現。此外，碳化硼具有良好的耐酸堿腐蝕性能，在有氣體腐蝕條件下工作時，效果極佳，用亞微米B4C制備的B4C/Al復合材料制備的噴砂嘴和噴丸機噴嘴在標準條件下顯示出的高強度，為鎢硬質合金強度的5～11倍。先后設計和開發了高尺寸穩定性高導熱易加工電子封裝復合材料制品，如印刷電路板板芯、軍用功率混合電路、微波管的載體、多芯片組件等。亞微米SiC顆粒增強鋁基復合材料具有高耐磨性、良好的耐高溫性和抗咬合性能等特點，在高速列車剎車盤，制動盤、發動機活塞和齒輪箱等以及現已用于越野自行車上的車鏈齒輪具有廣闊的應用前景。從前瞻性、戰略性、經濟性和基礎性這幾個角度來考慮，亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備技術的發展符合具有高性能價格比，有待迅速實現產業化的要求趨勢。本項目圍繞航空航天用大尺寸關鍵承力結構件、光機結構件與精密儀表零件、電子封裝器件、核能領域屏蔽材料等應用背景，部分研究成果已達到了國際先進水平。先后設計和開發了高尺寸穩定性高導熱易加工電子封裝復合材料制品；制備的亞微米碳化硼增強鋁基復合材料被應用于制造核廢料處理容器；應用于高速列車剎車盤，制動盤、發動機活塞和齒輪箱等。
東北大學
2021-04-11
硅基新一代鋰電負極材料制備
目前鋰離子電池的能量密度已經越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機和大規模儲能方面的應用。鋰離子電池的能量密度低主要是因為所采用的正負極材料的比容量較低，尤其是負極材料石墨，其理論比容量為 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商業化前景的負極材料為硅基負極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據招商證券預計，硅基負極材料在 2020 年的市場使用量接近于 5 萬噸，銷售額接近于 50 億。 然而硅基材料在充放電過程中較大的體積變化率（>300%）限制了其商業化應用，較大的體積變化導致極片碎裂以及電解液在材料表面持續分解，從而造成其循環性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導體，其導電性較差，從而導致硅基負極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負極材料這兩大缺點是普及硅基材料在鋰離子電池應用的關鍵。 陳永勝教授課題組結合在納米技術和石墨烯材料領域的專長，經過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業化的工藝技術制備了石墨烯包覆的硅基負極材料，主要技術創新點包括：1）采用獨特的、具有自主知識產權的納米技術將大粒徑的硅粉進行納米化處理，納米化大大緩解了硅在充放電過程中體積變化的問題，從而從根本上解決了硅基負極材料循環性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發揮了石墨烯導電導熱性能好、機械性能優異、電化學性能穩定等特點，改善了材料的鋰離子擴散性能和電子導電性，大大提高了功率特性； 14隔絕了硅與電解液的直接接觸，抑制副反應造成的電解液分解和材料侵蝕，提高了首次效率，延緩了使用過程中的壽命衰減；進一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結構的整體穩定性，極大地提升了循環特性。
南開大學
2021-02-01
超高韌性水泥基復合材料工程應用
超高韌性混凝土（UHTCC） 硬化后具有顯著的應變硬化特征，在拉伸荷載作用下可產生多條細密裂縫，極限裂縫寬度小于0.1mm，極限拉應變可穩定地達到3％以上。該材料的極限拉應變是混凝土拉應變 (0.01%)的300倍以上，鋼筋屈服應變 (0.15%) 的20倍以上。采用UHTCC永久性模板-結構一體化設計方法，在模板設計過程中，使用模板的連接件和面板來分散混凝土主體結構上的裂縫，借助UHTCC材料的裂縫無害化分散能力將混凝土結構可能產生的裂縫分散成寬度小于0.1mm的無害裂縫，通過這樣的方法可以有效控制大體積混凝土表面的裂縫，從而提升其耐久性
浙江大學
2021-04-10