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“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(wú)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(wú)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(guó)際難題，采用常規(guī)方法難以制備。四川大學(xué)在國(guó)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(guó)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(wú)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(zhǎng)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(guó)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(guó)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。

本技術(shù)開發(fā)了先進(jìn)的磷酸鎂基快速修補(bǔ)材料。通過使用分子模擬技術(shù)，聯(lián)合數(shù)學(xué)模型的建立，能夠指導(dǎo)高耐水性快速修補(bǔ)材料的合成。

項(xiàng)目概況    該項(xiàng)技術(shù)為焊接材料（包括焊條、焊絲、焊劑）制造企業(yè)提供生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)、原輔材料定點(diǎn)采購(gòu)，并配合設(shè)備生產(chǎn)線的選型、設(shè)計(jì)制造，為焊材生產(chǎn)提供技術(shù)服務(wù)，也可根據(jù)工程使用要求研制特種焊材。 本項(xiàng)目處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，擁有核心技術(shù)。 主要特點(diǎn) 普通傳統(tǒng)焊條產(chǎn)品，以國(guó)內(nèi)品牌制造廠商的產(chǎn)品焊接工藝性能為比照對(duì)象，重點(diǎn)對(duì)碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅合金焊接用焊條，通過藥皮配方優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制其熔滴過渡類型，在具有優(yōu)異的力學(xué)性能基礎(chǔ)上，使其具備最佳工藝性能，產(chǎn)品具有高的性價(jià)比，能顯著增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。燒結(jié)焊劑在消化瑞士奧林康公司產(chǎn)品基礎(chǔ)上，立足國(guó)內(nèi)原輔材料開發(fā)出氟堿型、硅鈣型、鋁鈦型等各種堿度燒結(jié)焊劑，高堿度不銹鋼專用焊劑產(chǎn)品、藥芯焊絲主要針對(duì)鈦型藥粉配方進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 根據(jù)各種工況使用條件，研制特種焊接焊條、焊絲、燒結(jié)焊劑產(chǎn)品，目前在堆焊及新型材料配套焊材方面已開發(fā)了焊條、燒結(jié)焊劑多個(gè)品種，能夠很好地滿足各種耐磨、耐蝕、高溫等嚴(yán)酷條件的使用要求。 燒結(jié)焊劑生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，生產(chǎn)設(shè)備的選型、設(shè)計(jì)制造，實(shí)現(xiàn)從原材料到最終產(chǎn)品的一條龍服務(wù)。技術(shù)指標(biāo) 研制的產(chǎn)品在滿足國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，各種技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，特種焊材達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)。市場(chǎng)前景 目前國(guó)內(nèi)焊材市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，而競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)即是產(chǎn)品的性價(jià)比，同時(shí)各種高端焊材產(chǎn)品又在很大程度上依賴于國(guó)外進(jìn)口。充分立足本國(guó)的資源進(jìn)行傳統(tǒng)產(chǎn)品的升級(jí)改造、高端特種焊材的國(guó)產(chǎn)化研制，有很大的前景。目前已與幾家焊材企業(yè)開展過合作，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

能源危機(jī)與環(huán)境污染已成為限制當(dāng)今人類社會(huì)發(fā)展的兩個(gè)問題，而解決能源危機(jī)與環(huán)境污染的主要手段就是大力發(fā)展新能源技術(shù)。新能源技術(shù)中的燃料電池技術(shù)以其環(huán)境污染少，發(fā)電效率高而得到人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾暋Ｔ谌剂想姵刂校剂现械幕瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電效率不受卡洛循環(huán)限制。目前最具有應(yīng)用前景的是質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)和固體氧化物燃料電池技術(shù)。燃料電池技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在與新材料的開發(fā)，基于材料的優(yōu)化得到更好的燃料電池產(chǎn)電輸出性能。我們基于固態(tài)離子理論，設(shè)計(jì)了一系列燃料電池電極新材料及新結(jié)構(gòu)，以提高電池輸出性能為目的，開發(fā)了一系列高性能的陽(yáng)極功能材料，陰極層材料與新結(jié)構(gòu)，并取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，申請(qǐng)發(fā)明專利多項(xiàng)，目前已有9項(xiàng)相關(guān)專利獲得授權(quán)，在國(guó)際上發(fā)表大量學(xué)術(shù)論文。在質(zhì)子交換膜燃料電池制備方面，我們開發(fā)了低成本的熱噴涂法制備質(zhì)子交換膜燃料電池的技術(shù)，并取得中國(guó)發(fā)明專利的授權(quán)，獲取自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并得到應(yīng)用，成功制備了50-1000 W的質(zhì)子交換膜燃料電池電池堆，并改造后應(yīng)用于便攜式電源設(shè)計(jì)與分散發(fā)電。結(jié)合使用儲(chǔ)氫材料罐，可得到一套車用發(fā)電系統(tǒng)；在固體氧化物燃料電池單電池制備方面，我們開發(fā)了一套基于陽(yáng)極基底流延制備、電解質(zhì)與陰極層噴涂制備共燒結(jié)的單電池制備工藝，并用于制備大面積的平板固體氧化物燃料電池，并組裝了平板電池堆，得到的單電池性能優(yōu)越。在前期科技部863項(xiàng)目的資助下，我們開發(fā)了一系列陽(yáng)極功能層材料，用于以甲烷、煤層氣以及生物質(zhì)氣為燃料的固體氧化物燃料電池發(fā)電，得到了較好的發(fā)電穩(wěn)定性和溫度適應(yīng)性。目前，我們已經(jīng)開發(fā)了便攜式的質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電裝置，可用于便攜式供電與不間斷電源；在前期大量的工作基礎(chǔ)上，我們還開發(fā)了完備的固體氧化物燃料電池材料生產(chǎn)技術(shù)和固體氧化物燃料電池單電池制備技術(shù)，將可以為將來的燃料電池產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)應(yīng)用提供基礎(chǔ)。●應(yīng)用前景： 目前燃料電池技術(shù)應(yīng)用的最大障礙在于其高成本、低穩(wěn)定性，隨著人們對(duì)新能源技術(shù)進(jìn)步的要求不斷提高和燃料電池技術(shù)的進(jìn)步，燃料電池技術(shù)應(yīng)用的市場(chǎng)將越來越大。目前燃料電池的低成本制備在新材料開發(fā)的促進(jìn)下，取得了較大進(jìn)展，燃料電池技術(shù)商業(yè)化示范運(yùn)行目前已在美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家開展，技術(shù)成熟之后在世界范圍內(nèi)將會(huì)有更大的市場(chǎng)前景。