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【项目精选】127期:新材料领域精选科技成果推荐

发布日期:2021-11-27 00:36   来源:未知   阅读:

  新一代高性能碳纤维工程化项目的实施和HF60(T1100级)高性能碳纤维的实现以及相关系列关键技术的突破,在多个方面提升了核心竞争力,国际强度最高产品的攻关完成和工程化验证,确立了我们高强度碳纤维的国内领先地位;以新一代HF60(T1100级)碳纤维为基础,形成的配套助剂、树脂、成型工艺等系统工艺技术体系,从产业链角度提升了综合实力;积累的HF60(T1100级)碳纤维预浸料板材数据,为新一代碳纤维市场应用奠定了基础,特别是高端领域市场占位;项目培养的新一代超高强度碳纤维研制工程技术人员和应用验证人员,积累了系统开发经验,打造出了国内一流的高性能碳纤维研究团队,确保了更为长远的人才技术可持续发展。总之,本项目确保了恒神股份在高性能碳纤维产品方面的国内行业领先地位,也促使中国碳纤维产业产品和技术更加接近国际最先进水平。

  本创新项目研究对象为国家战略功能新材料——聚酰亚胺纤维,因此本项目创新工作的领域属于新材料领域。本项目主要针对聚酰亚胺纤维在应用过程中颜色构建的难题,属于应用创新。本项目首先明晰小分子引导聚酰亚胺纤维聚集态机制,研究结构调控与纤维性能的构效关系,并设计表层复合杂化结构。研究复合杂化层结构与杂化嵌入形态、键合本质以及相互作用关联机制。掌握杂化染料分子结构与复合层的色光形成规律,完善聚酰亚胺纤维颜色宏量制备的关键技术。

  1)树脂基础理论的技术创新:解决了高分子酚醛树脂的固化速率、有效活能、反应温度和、热分解性能和自固化属性对酚醛塑料产品的影响,大胆提出使用分子量为10000以上的酚醛树脂为基质制备酚醛模塑料,该项技术是目前国内行业内没有企业有能力有效使用的。

  2)酚醛塑料配方的技术创新:解决了玻璃纤维填充量超50%的生产酚醛 模塑料在生产过程中有效分散难题,特别要解决了高量玻纤下对螺杆耗损的影响,从而极大地提高了酚醛模塑料产品的耐热、阻燃、高抗冲击、高电气性能。

  3)酚醛塑料生产工艺创新:在国内行业能成功使用螺杆挤出工艺代替了传统的双辊开炼工艺,不但实现了酚醛塑料生产工艺的升级换代,而且较好地改善了车间工作环境,满足了公司绿色、环保、清洁化生产的要求。

  本项目旨在开发一种AuSn20共晶合金无氰电镀镀液体系及相应电镀工艺,实现在半导体电子元器件的指定位置上沉积AuSn20 薄膜镀层。此项技术的关键在于筛选出合适的络合剂与添加剂,从而得到稳定的无氰电镀液,同时也可以实现Au、Sn共沉积。AuSn20共晶合金的性能指标主要包括:①组分均匀,偏离标准组分不超过±2%;②熔点温度280-320℃;③镀层厚度在1-10μm之间可准确控制。

  基于在催化材料领域12年的学习和实践经验,依托某公司在高端新材料领域多年的技术积累和强大的资金支持,研发团队在铈锆固溶体和分子筛两种催化材料水热合成过程实现原始创新,完成了铈锆固溶体和分子筛材料从实验室开发到工业化生产的关键技术突破。本项目开发过程中,联合培养博士后2名,实现了研发过程的校企联合,取得了良好的产学研融合效果。

  本项目结合聚阴离子型化合物——钠超离子导体(NASICON)结构易调变、聚阴离子基团强诱导效应的特点,利用电池性能原位检测技术和电子/离双连续传导技术两大核心技术,从电极材料结构优化、微观形貌调控和导电网络构建三方面,设计了锰基NASICON型钠离子电池正极材料系列产品,使材料的工作电压得到大幅提升,同时在能量密度、绿色环保等方面具有独特优势,并开发出基于喷雾干燥辅助热解技术的球形钠离子电池正极材料的制备工艺,能够迅速实现工业化生产。依靠自身掌握的核心技术,结合实际生产工艺,可根据用户需求提供针对性的改性与优化工艺服务,制定个性化、系统化的材料优化方案,为高性能钠离子电池储能器件的开发与应用奠定科学基础并提供技术支撑。

  设计了一种前驱体导向沉淀转化表面改性技术,通过前驱体自发的沉淀转化反应,对产物制备关键参数的有效调控,研发了一种适合商业化量产的表面改性技术,大幅提升了高镍三元正极材料的电化学性能。本技术具有五大优势:1) 成本低;2) 易于量产;3) 易与现有工业产线) 改性材料性能优异。

  以高强高导铜镍锡(Cu-15Ni-8Sn)为代表的高性能铜合金带箔材拥有优异的抗热应力松弛能力、导电稳定性与弹性模量,被广泛应用于电子通讯、光学仪器和精密仪表等行业。项目基于国家科技部对国际合作专项《航天航空器、导弹元件用高纯高铍铜带、铍箔、铍铝合金制造的合作研发》(2016DFR50530),针对成分偏析制约高性能铜合金带箔材制备与性能提升问题,通过电磁冶金纯净化共性技术结合形性控制高精轧制技术突破了高强高导铜镍锡箔材制备技术瓶颈,开发了不同种类高性能铜合金带箔材共线生产的关键技术,缩短了高性能铜合金带箔材制备流程,打破了美国公司对该类材料的技术垄断,对以铜镍锡为代表的高性能铜合金带箔材在电子通讯行业的国产化应用具有重要战略意义。

  针对汽车整车涂装是“双线涂,后整装”,即车身涂装线中现用涂料的烘烤温度为140-160℃,而塑料件涂装的固化温度不能超过100℃,造成涂装工艺过程长,过程复杂的现状,存在物耗高和能耗大等节能降耗的巨大潜力,本项目开展汽车整车涂装技术的颠覆性创新。通过创新设计树脂结构,开发亲疏水平衡的水性树脂,降低了涂层间主体水性树脂的相互渗咬作用,提高了水性涂料用水性树脂的综合应用性能。通过具有知识产权的自产水性树脂,优化涂料配方,开发了适用于高端智能装备领域以及汽车车身领域,具有优异综合性能的水性涂料。结合水性树脂合成技术与涂料配方应用技术,攻克了水性涂料“湿碰湿”的技术难题,研究开发了“湿碰湿”低温固化水性涂料,实现了金属件与塑料件的一体化涂装用水性涂料。

  本项目研发泵头将保留原有产品优点的基础上从材料、效能、流体力学、工艺、耐久性及安全性等进行改良、优化、升级设计,方案如下:

  1)使用耐久性材料及开放性结构的轴承设计,支撑柱改用散热性能优良的陶瓷材料,减少了转子与外壳定位处的血液破坏及血栓生成几率;

  2)优化进出血接口的角度与长度,简化连接操作,改善血流动力学,降低血液破坏;

  4)设两种接口的型号满足成人/儿童应用场景,减少转换接头使用。并创新采用改良生物相容性好的磷酸胆碱仿生涂层技术,进一步优化材料表面血液相容性,并验证该技术的血液保护效果。本项目的创新升级核心技术为无轴承双支点半磁悬浮离心泵头及改良磷酸胆碱仿生涂层材料技术。

  本项目基于铁电薄膜材料在电卡制冷领域的优势,通过溶胶凝胶方法制备高性能铁电薄膜材料,研发全自动铁电薄膜材料制备装置,旨在解决在产业化进程中批量制备大尺寸铁电薄膜材料的卡脖子难题,降低生产成本,提升材料的性能指标。其次,通过调整胶体的成分与结构,利用MEMS工艺在铁电薄膜上设计复杂电路,实现室温附近低驱动电压下单位面积铁电薄膜上温差的大幅增加,将其应用在电卡制冷的器件上。

  本产品以高强度的碳纤维和高韧性的蚕丝为增强增韧材料,通过特殊结构设计,同时结合性能良好的树脂基体,充分发挥和利用蚕丝与碳纤维的性能互补优势及特殊结构独特的能量耗散机制,从而制备出具有优异的抗高速冲击防护能力的高性能蚕丝/碳纤维混杂复合材料。

  本项目通过成分配方设计,网络体系结构优化和改性处理上进行了创新性研究,研发出了适配国产飞机的航空用隔音隔热超细玻璃纤维棉,并申请了12项专利保护,同时也进行了国内外科技查新,得到了三大权威检测机构的行业认可。此外,还送样至中国商飞进行919的试航认证。

  1)可直接应用于我国大型民用客机(如ARJ21和C919等)的机舱夹层隔热隔音,进行有效的国产替代;

  2)促进军民融合,进行产品升级后, 应用于我国空军军机(如运20和歼20等)的内舱夹层隔热隔音,从而进一步提升空军战斗力;

  3)建立航空用隔热隔音超细玻璃纤维棉标准化生产工艺,满足航空领域应用产品性能稳定的要求,从而提升整个超细玻璃纤维棉行业升级;

  理想的方法应该满足快、准、狠的特点。材料基因就是这样一种颠覆性的方法,结合了高通量实验和人工智能等技术,可以实现数据驱动的材料研究,将研发周期从过去的10-20年缩短到6-12个月,研发成本缩减90%以上。其本质是电子信息+新材料,通过自动化仪器装备、大数据挖掘、人工智能算法等电子信息技术和材料科学与工程的融合,实现研发周期和成本的“双减半”,是全球新材料研发方法的重大革命。材料基因工程借鉴了生命科学领域的DNA测序和基因工程的成功经验,其目标就是要发展新材料领域的“阿尔法狗”,即材料基因机器人,实现新材料的高效设计、快速研发和智能制造。

  研究团队突破传统撒砂颗粒的制备流程,创新性地开发了一整套颗粒制备工艺,成功制备了系列新型的轨道交通增黏颗粒;通过成分与工艺优化,实现了颗粒形状、尺寸、破碎强度等关键性能参数的有效控制,增黏效果(黏着系数)提高40%,颗粒使用量降低87%,轮轨磨损与损伤显著减轻。

  本项目通过自主创新开发出可3D成型的光敏型微波陶瓷及金属导体浆料,该陶瓷电路材料体系具有可匹配共烧、颗粒小、光固化速度快等特点,并且基于面投影微立体光刻3D打印技术(2μm 精度、打印速度快,可工业化生产),可实现高精度、高布线密度电子元器件及组件模块的制备,提高相应电子产品的机械强度、耐酸碱、抗盐雾等可靠性指标。

  本项目主要在光化反应高效催化剂的开发、新型高效酰化反应相转移催化剂的选择、工程放大技术开发等方面取得了创新,使产品含量稳定在98.5%以上,月桂酰氯收率较国内外现有水平分别提高了3%,产品收率比国内水平提高了2%。

  本项目主要关注方向为热障涂层材料稀土钽酸盐陶瓷在高温合金部件表面的耐高温特性的研究、发展和推广应用。团队拥有自主研发的稀土钽酸盐涂层材料及相关技术,围绕产品研发、生产、销售三个主要模块,将材料基因工程、人工智能技术、热障涂层材料等部分整合为一个统一的有机整体,致力于热障涂层材料稀土钽酸盐陶瓷的自主研发与工业化应用。

  本项目制备的Al2O3颗粒增强铁基蜂窝构型复合材料,突破了国外技术封锁,克服了传统复合材料微观界面机械结合、宏观界面结构单一等技术瓶颈导致的微观界面结合强度低、复合层厚度小韧性差等问题,显著提高了高应力和强冲击工况下复合材料的耐磨性,耐磨性分别提高了5倍(较高铬铸铁)和3倍(较高锰钢)。采用蜂窝构型复合材料制备的耐磨部件,在高应力和强冲击工况下的耐磨性显著提高,分别较传统的高铬铸铁和高锰钢提高了5倍和3倍。与国外同类型产品进行比较,成本和售价降低一半,耐磨性提高10%。

  本项目拟以刚性单体苯乙烯(St)和柔性单体丙烯酸丁酯(BA)为主要原料,通过引入对pH具有响应性的双组分交联剂(双丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼,DAAM/ADH),构筑交联度可调控的交联网络,具体采用细乳液聚合法,制备体系交联度可调控的智能乳液型油井堵剂 P(St-BA-DAAM-ADH)。

  压裂作业是油气田增产施工中的一个有效手段,通过压裂施工可在储藏有油气资源的储层岩石上压出人造裂缝,油气沿着人造裂缝流入主井道而被采出。但是,随着油田开采时间的延长,前期压裂出现的老裂缝产油量降低,产水量增加,导致大量地下水沿着裂缝渗入油井,使产出原油的含水量激增,产油量降低。为了恢复和提高油井的产能,将本项目的产品“智能乳液型油井堵剂”通过泵注的方式注入井下,对失去产能的老裂缝进行粘接封堵,这一方面有效阻止了地下水继续沿着老裂缝渗入油井,从而降低了采出原油的含水量(含水量降低20%左右);另一方面通过“重复压裂”的方式,在老裂缝周围压出新裂缝,产生新的石油,从而提高和恢复油井的产能(原油采收率提高 1.5%-2.0%)。本项目产品相比于市面现有产品,具有“可对使用环境智能响应”的特性,即在地面环境(常温,中性pH)下, 其粘度低、强度低,易于泵注入井,不易堵塞井道;当本产品进入井下环境(高温,酸性pH)时,其粘度增加、强度增加,从而对井下裂缝高效粘结封堵,提升了“重复压裂” 增产施工的施工效果。基于本项目产品“智能乳液型油井堵剂”在油气田“重复压裂”增产施工中的性能优势,其可应用于以下几个方面:

  本项目将理论和实验相结合,以二维材料为研究对象,探究摩擦声子的激励本质和阐明界面声子的输运机制,揭示结构润滑的声子耗散机理,并将相关产品进行推广应用, 为构筑二维材料“零”摩擦界面提供新的技术路线:

  项目解决的主要技术问题:一是解决了铝电解电容器的容量低的问题,二是提高了氧化膜的绝缘,降低漏电

  对阳极箔的制备技术展开机理研究,设计了一套制备工艺与设备方法。本工作的核心竞争力为:所开发的高性能阳极箔制备方法,是目前世界领先水平,可应用到高性能中高压铝电解电容器,助力实现高端铝电解电容器国产化。

  项目解决的主要技术问题:高性能、低成本的钕铁硼材料的产业化方面装备不足的难题

  本团队多年来重点围绕热压钕铁硼的制备工艺、微观组织以及磁性能等进行了系统的研究。特别是针对纯电动汽车及混合动力汽车用高性能、低成本钕铁硼材料的开发进行了大量研究;此外,针对国内在热压钕铁硼材料方面产业化方面装备不足的难题,团队根据热压钕铁硼材料的制备工艺,设计了一整套工业化生产的热压钕铁硼材料的成型工艺、成套装备。具体而言,团队的核心竞争力主要体现在如下两个方面:

  1)针对纯电动汽车电机用高温度稳定性的钕铁硼材料,团队先后提出晶界扩散后二次变形工艺、两步晶界扩散工艺,成功制备出了满足纯电动汽车、混合动力汽车等应用的室温矫顽力3.1T、高温矫顽力(180℃)1.2-1.4T矫顽力温度系数在-0.35%/℃的高温度稳定性的高性能、低成本热压钕铁硼磁体;

  2)工业化热压钕铁硼材料成型装备方面,团队根据热压钕铁硼的制备工艺,已经设计出了单条产线吨以上的热压钕铁硼材料的装备。

  第一:商业化锂离子电池能量密度低,约150-180Wh Kg-1,不能满足续航需求;第二:循环寿命短,一般3年内就需要更换;

  因此,开发能量密度高、功率密度高、成本低、循环寿命长、安全且环保的锂离子电池体系势在必行。总体上看,锂离子电池整体性能的提升虽是一个系统的工程,但离不开各个主要组成部分,包括正负极材料、隔膜、电解液和集流体,中材料的创新。因此,新型能源材料的创制对先进能源器件的发展至关重要。创制先进能源材料的一个关键是构筑电子和离子快速传输通道。功能介孔碳材料的孔径一般在6nm以上,大于亥姆霍兹双电层( 3 nm),可以充分促进电解液的扩散传输,因此在锂离子存储方面表现出了独特的优势。本项目基于功能介孔碳高比表面积、高导电性、大孔径和孔容的特点开发了介孔碳导电剂和介孔碳-硅复合负极材料两款产品,显著提升锂离子电池的快充能力和能量密度。相关产品目前正在与青岛昊鑫和陶氏化学联合技术开发,建立中试生产线:

  项目阶段:推广应用项目解决的主要技术问题:过滤信号得到更多准确数据,提高信号强度

  项目阶段:推广应用项目解决的主要技术问题:解决机械方面的问题,有效降低振动和噪音

  本项目成果形式为可商品化的低频阻尼吸振装置,该装置采用了全新的亚波长超材料技术,通过高分子材料、金属材料等多种材料制备,可以根据应用条件灵活选择,· 我省首个重卡换电站投用,适用范围比其它减振隔振技术广。总的来说,相比于传统吸振结构,本项目提供的吸振装置具有质量超轻、工作带宽大、工作频率低、对原有结构影响微弱、可降低原有结构振动峰值以及不产生额外振动峰的优异特点。

  项目阶段:推广应用项目解决的主要技术问题:解决石油化工管道、新能源电芯、建筑外墙的保温绝热的问题

  项目阶段:推广应用项目解决的主要技术问题:解决老年人关节软骨蜕变,修复软骨缺损的问题

  本项目针对骨关节炎中非全层软骨缺损,基于仿生软骨ECM组分,以天然生物大分子明胶、硫酸软骨素、透明质酸为基质,通过特定的化学改性方式,获得了一种具有软骨表面黏附力的、抗压的、亲和软骨细胞的“关节油漆”在体外验证了材料能维持软 骨细胞的表型,在小动物以及大动物体内植入都未发现明显的排异和炎症反应,并且改善了关节软骨表面的微环境,保护了软骨在受损后的进一步退变和降解,促进了受损软骨再生。

  本项目研究硅基石墨烯光电探测器与CMOS(互补金属氧化物半导体)三维集成工艺,与此同时,也将研究高密度低延迟互连技术,将石墨烯与硅相结合利用两者的优点。希望最终能够推广石墨烯等新型二维材料的实际发展以及应用。目前实现石墨烯/硅探测器已经做成产品,然而,后期的性能提高需要花费一定的资金。主要体现在性能提高试验、加工工艺、性能测试等方面。

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