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該項目涉及一種含新型催化劑的鋰空氣電池正極及其制備方法。鋰空氣電池正極材料的質量組成：催化劑為 5-30％，碳材料為 40-80％,粘結劑為 5-30％。催化劑為金屬納米顆粒(20-60nm)高分散在微米級的碳片上的復合材料；所述金屬納米顆粒為鈷、鎳、銅、鋅、錳、鉻、鉬、釩或釔。碳材料包括乙炔黑、超導炭黑、碳纖維、石墨烯、超導炭黑、科琴黑、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩一種或兩種。粘結劑為聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚乙二醇和丁苯樹脂一種或兩種以上。本發(fā)明的優(yōu)點是：該催化劑可促進氧的還原，降低充電過電位，在鋰空氣電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能；而且該催化劑工藝簡單，采用環(huán)保無毒的試劑，在鋰空氣電池領域有廣泛的應用前景。

本項目在輕量化環(huán)保熱塑性復合材料開發(fā)及應用，智能材料開發(fā)與應用，結構設計及分析等方面進行深入研究，已完成前端模塊、座椅骨架、SUV尾門、保險杠、復材彈簧的開發(fā)。在材料、工藝、載荷方面取得了較大突破。 本項目團隊來自北航交通科學與工程學院，團隊成員包括孫凌玉教授、康寧副教授、李立軍講師、郭春杰高工以及團隊中多位博士、碩士生。團隊主要研究方向為復材結構設計與仿真、智能材料及失效診斷、優(yōu)化設計與工藝仿真、連接建模仿真與實驗等。

成果描述：系統(tǒng)研究從源頭消除或削減制革過程氨氮污染物的科學方法和技術原理，構建了無銨鹽脫灰和軟化技術，并研究開發(fā)了3種配套化工材料，為從源頭消除/削減氨氮排放提供了科學依據(jù)和技術支撐。 研究開發(fā)的高效無氨脫灰材料具有優(yōu)良的pH緩沖性、良好的脫鈣能力和較好的滲透性，用于制革脫灰，脫灰裸皮品質良好，氨氮排放量降低95%，總氮排放量降低90%。 研究開發(fā)的無氨軟化助劑與現(xiàn)有的軟化用蛋白酶制劑一起應用于皮革軟化工藝中，能大幅降低軟化廢液中的氨氮濃度，有效脫除脫灰裸皮中的鈣，促進蛋白酶制劑對皮蛋白質的水解。 在該方向已獲得國家授權發(fā)明專利2項，開發(fā)的材料已在我國皮化龍頭企業(yè)成功中試。市場前景分析：應用領域：制革工業(yè)；該成果可轉讓給皮化企業(yè)或直接在制革企業(yè)推廣應用。 市場需求：加工生產牛、羊、豬原料皮的制革企業(yè)都需要脫灰、軟化產品，而隨著企業(yè)環(huán)保意識的增強及各級政府環(huán)保執(zhí)法力度的提高，高效、安全的無氨脫灰和軟化產品的需求量正日益增加，無氨脫灰和軟化產品必將逐漸取代常規(guī)的銨鹽產品。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：研究開發(fā)的高效無氨脫灰材料具有優(yōu)良的pH緩沖性、良好的脫鈣能力和較好的滲透性，用于制革脫灰，脫灰裸皮品質良好，氨氮排放量降低95%，總氮排放量降低90%。 研究開發(fā)的無氨軟化助劑在軟化中的脫鈣效果優(yōu)于硫酸銨。無氨軟化廢液的總蛋白質濃度明顯高于銨鹽軟化，而羥脯氨酸濃度并未顯著升高，表現(xiàn)出良好的使用安全性。 國內領先。

光致變色聚合物具有光學各異性的晶體所特有的雙折射性，在某個溫度范圍內兼有液體和晶體二者特性，也稱為流動的晶格。具有變色聚合物的多數(shù)物質呈現(xiàn)螺旋狀分子結構的有機化合物構成，多數(shù)為液晶聚合物，通常螺距（P）在可見光范圍內，當螺距為可見光區(qū)某一波長時，就顯示對應的色彩，如紅、綠、藍色，三基色是顯示各種顏色的基礎，三基色按照不同的比例合成產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，東北大學制備的變色聚合物寬達250℃以上，最高達300℃以上，居國際領先，寬溫變色物質為應用提供技術基礎。變色聚合物具有下列獨特性能： 1.修復功能，表明材料可以在高低溫之間反復使用。 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，看到綠色，即反射綠光，而透過光為紅光，即選擇透過；Bragg反射：斜觀察綠板為藍色或藍紫色，取決于觀察角度。這種獨特性能是其它物質不具有的。以上性能性能用于防偽具有原創(chuàng)性。 本項目經過十幾年的理論與技術創(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，實驗研究表明，它具有獨特的光學、電學和熱學性能，除可用作不可復制的防偽材料（它是集一級、二級和三級防偽于一身的防偽材料）外，還可以在光學（如光學開關、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材料）等領域獲得奇特的應用。 從表中可見彩色聚合物無論在研究與生產都具有原創(chuàng)性與先進性   獲7項專利，核心技術獲得國家技術發(fā)明二等獎。

成果描述：近年來，不論是食品行業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生、還是一般家庭都對衛(wèi)生防菌意識日益提高，國內外市場對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，為工廠試生產及在廚房、家電、衛(wèi)生潔具、醫(yī)療行業(yè)中得到應用奠定了基礎。市場前景分析：家電（洗衣機內桶、冰箱內膽）、廚房用具（刀具、鍋勺等）、衛(wèi)生潔具、醫(yī)院設備及手術器件等所用材料，對抗菌性能有一定要求的使用環(huán)境。目前國內用于家電、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，其特鋼生產廠家新增產值為14～16個億。該材料的使用廠家第二次效益會遠遠高于這個數(shù)字。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：1、對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、綠膜菌，滅菌率達98％以上（按日本厚生省相關技術標準測定）。 2、抗菌不銹鋼與同類非抗菌不銹鋼相比生產成本增加不大于20％。 國內領先。

微電子器件的發(fā)展方向和趨勢使人與信息的交互融合并推動微電子器件柔性化。柔性電子技術是將有機材料/無機薄膜電子器件附著于柔性基底上的新興電子技術，實現(xiàn)可變形、便攜、輕質、可大面積應用等特性，并通過大量應用新材料和新工藝產生出大量新應用。它顛覆性改變傳統(tǒng)器件剛性的物理形態(tài)，實現(xiàn)信息與人／物體／環(huán)境的高效共融。

成果與項目的背景及主要用途：術后粘連是有手術史以來國內外亟待解決的 重要醫(yī)學難題之一。在外科領域開展的手術中，絕大多數(shù)都涉及到防止組織之間 粘連的問題。術后粘連可以引起嚴重的并發(fā)癥，如腹部、盆腔等均可引起粘連性 腸梗阻，甲狀腺手術后引起喉返神經損傷以及因盆腔組織粘連而導致的女性不育 癥。90%的患者在術后均有不同程度的粘連產生，60%的患者需要采取一定的防 粘連措施。 目前防止術后粘連國際上采用較多的是“短期屏障"法，即術后在容易發(fā)生 粘連的部位植入隔離材料。隨著 70 年代后美國醫(yī)用材料方面的突破，可生物降 解吸收材料已得到醫(yī)療市場的認可。現(xiàn)有的美國 FDA 批準的術后防粘連產品有 三種。本課題組設計和研制了一種結構獨特的可拋型防粘連膜材料 AntiTriplex。 它是一種生物相容性良好、安全、無毒、無刺激、可降解吸收的薄膜材料，其獨 特的表面結構特性可以將手術創(chuàng)面和周圍組織有效隔離開，有效地保護好手術創(chuàng) 面。 技術原理與工藝流程簡介：該術后防粘連膜由多糖分子、多肽大分子和合成 大分子組裝而成的三元膜。該三元膜綜合了三種材料的優(yōu)點，使膜材料的力學性 能、水穩(wěn)定性、降解速率、臨床可操作性、防粘連效果等得到全面提升。主要工 藝流程如下： 多肽大分子 ↓ 合成大分子 → 反應器 --→成膜 → 后處理 → 干燥 → 成品膜 → 包裝 → 滅菌 ↑ 改性多糖大分子 技術水平及專利與獲獎情況：該新型術后防粘連膜獨特的結構設計代表了當 今該領域國際先進水應用前景分析及效益預測：不管是傳統(tǒng)的腹腔、心血管、椎板外科手術，還 是新興的微創(chuàng)手術，均會存在不同程度的粘連現(xiàn)象。現(xiàn)階段歐美已經形成了一個 龐大的防粘連材料市場，據(jù)統(tǒng)計，在美國每年用于治療腹腔、盆腔粘連的費用高 達約 12 億美元。美國在 2000 年有 750 萬例出現(xiàn)術后粘連，預計到 2006 年將增 加到 2000 萬。雖然美國 FDA 已批準了 3 個防粘連材料，但均有缺陷。中國人口 眾多，醫(yī)療水平不及美國，如以 1500 萬人保守數(shù)字計，每人需要防粘連材料一 份（至少），每份約 200 元，市場容量將是 30 億，利稅近 10 億，是國家鼓勵優(yōu) 先發(fā)展的高技術產業(yè)。 應用領域：醫(yī)療器械、生物材料制品、組織工程制品 技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）：原材料 均為國產，價格低廉。所需設備為常用設備，投資不大。常規(guī)醫(yī)藥行業(yè)的廠房基 本上能滿足要求，主要生產車間 150 平方米。投資規(guī)模依生產規(guī)模而定。 合作方式及條件：面談平, 目前已申報國家發(fā)明專利 2 項。 

研究團隊設計和合成出一種具有開放式結構的劍麻狀Co9S8材料，并首次將其作為鋰空氣電池正極。其開放狀結構不僅為反應產物提供了豐富儲存空間，有效避免不溶Li2O2對空氣電極的堵塞。而且，特殊的開放式結構有利于氧氣的俘獲與釋放，為高效快速電極反應提供保障；其次，Co9S8具有優(yōu)異的催化活性，有效改善了氧氣反應動力學，大幅度提高了電極反應速度；最后，Co9S8且具有良好的氧氣親和性，可以誘導氧氣在Co9S8納米棒表面反應生成過氧化鋰，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Li2O2的完全分解。所以，該Co9S8空氣電極綜合解決了上述三個方面的問題，相應的鋰空電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。在50 mA g-1的電流密度下，可以獲得高達~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)于目前已報道的氧化物基催化劑。

“雙高”硫電極復合材料。要實現(xiàn)可超越現(xiàn)有鋰離子電池的高比能鋰硫電池的商業(yè)化應用，不僅需要提高復合正極材料的硫含量（high sulfur content, HSC），還需要有高的硫復合電極的硫載量（high sulfur loading, HSL），形成所謂“雙高”電極。研究團隊采用模板法構筑了一種新型的準二維多孔蜂窩狀Co@N-C材料作為鋰硫電池的載硫基體。蜂窩狀的結構具有最高的密度、最大的可利用空間以及所需要的材料最少等優(yōu)勢，將這樣一種特殊的結構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現(xiàn)高含量的硫復合，還可以通過多層蜂窩片的有序堆積實現(xiàn)高的載硫量，同時保持了Co-N的“雙催化”、多功能的作用，取得了優(yōu)異的電化學性能（ACS Nano, 2017,11(11), 11417-11424）。非碳類Co4N基體材料。研究團隊首次制備了非碳類介孔Co4N微球作為硫復合電極基體材料，實現(xiàn)了高達95%的載硫量,并取得了優(yōu)異的電化學性能；同時，該Co4N基體材料對充放電過程中間多硫化物具有更強的親和性、更快的吸附速度、更高的吸附量，是一種理想的硫復合電極基體材料（ACS Nano, 2017, 11, 6031-6039）。

本項目在輕量化環(huán)保熱塑性復合材料開發(fā)及應用，智能材料開發(fā)與應用，結構設計及分析等方面進行深入研究，已完成前端模塊、座椅骨架、SUV尾門、保險杠、復材彈簧的開發(fā)。在材料、工藝、載荷方面取得了較大突破。 本項目團隊來自北航交通科學與工程學院，團隊成員包括孫凌玉教授、康寧副教授、李立軍講師、郭春杰高工以及團隊中多位博士、碩士生。團隊主要研究方向為復材結構設計與仿真、智能材料及失效診斷、優(yōu)化設計與工藝仿真、連接建模仿真與實驗等。