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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
富硒酵母發酵工藝
北京化工大學的富硒酵母生產技術，預計投產后將年生產富硒酵母500噸；進一步開發后還將生產水溶性酵母多糖、羧甲基葡聚糖等產品，希望尋求進行更深層次的合作。已在實驗室進行連續3批5升~30升發酵小試的工藝研究與優化，以及相應的分離工藝。經過培訓后，使合作企業技術人員能夠熟練掌握有關的菌種培養和發酵、后提取技術。并且能夠重復出上述結果。小試指標如下：發酵周期小于48小時，酵母硒含量大于2000ppm，酵母細胞干重大于60 g/L。酵母菌，人類直接食用量最大的一種微生物。酵母菌體含有豐富的蛋白質、脂肪、糖分和B族維生素等，以及酶、輔酶、核糖核酸、甾醇和一些新陳代謝的中間產物。硒是人體所必需的微量元素，有很重要的生理功能，與人類的健康密切相關。硒能夠預防和抑制腫瘤、抗衰老、維持心血管系統的正常功能，預防動脈硬化和冠心病的出現。缺硒會導致克山病和大骨結病，還會誘發白內障、肝病和胰腺病等等。富硒酵母可作為補硒保健食品和藥品的原料、營養強化食品中硒營養素強化的原料、其他需要強化硒營養素的產品等。 本技術通過對硒元素來源進行大量試驗研究，采用含有硒元素的鹽類和碳質頁巖硒礦石為硒的原材料，從而有效利用硒礦石轉化為有機硒，安全生產，制備富硒酵母。富硒酵母是將酵母菌在富硒培養基中培養所得，富硒培養基中的硒元素來源為硒礦石。 與現有技術相比，本發明涉及的富硒酵母制備方法具有如下優點和顯著進步：（1）采用成分相對穩定的硒礦石作為硒元素的來源，拓寬了用于酵母富硒的硒源材料，有利于硒礦資源的充分利用。（2）采用磷酸鹽作為去除重金屬元素的沉降劑，比蛋白質廉價，比硫化氫安全、方便。（3）有機硒轉化率高，所得富硒酵母的含硒量為180-260μg/Kg。
北京化工大學
2021-02-01
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
高性能水泥基滲透結晶型防水材料
混凝土結構因其脆性大的弱點，在工程應用中往往不可避免產生開裂。混凝土結構 因開裂導致混凝土結構水密性下降、滲漏，影響工程的使用壽命，甚至無法正常使用。 目前，防水材料眾多，可分為柔性防水與剛性防水兩大類。從國外內多年的實踐證明， 傳統的柔性防水材料雖然具有柔性特點，耐久性也較好，但與基面混凝土粘結力弱，尤 其在基面潮濕或有滲水的情況下無法使用，不宜作背水面和潮濕基面的防水。剛性水泥 基防水材料具有柔性材料無法比擬的性能而廣泛應用。但目前普遍使用的水泥基防水材 料大部分屬表面密封防水劑，存在防水效果只作用在表面，不能自動、深入地滲透到結 構內部；防水效果不持久，隨著時間開始持續的退化過程；一旦防水涂層遭到破壞，防 水能力隨之喪失等弱點。從混凝土結構開裂原因、工程應用特點與防水特性分析認為， 開發出具有微細裂縫自愈合、滲透結晶、可在背水面施工等特點的永久性水泥基滲透結 晶型防水材料十分必要，而且應是無毒、無污染，符合可持續發展的產品。 本發明專利是一種水利、水電、橋梁、隧道、地下、建筑等工程中水泥、砂漿、混 凝土防水、防滲漏的高性能水泥基滲透結晶型防水涂層材料。 本發明是一種由活性化學物質、硅酸鹽水泥、石英砂等配制而成的粉狀防水材料， 是有機化學物質與無機化學物質的混合體，通過深入結晶過程對混凝土進行有效防水。 當本產品與水拌和后，形成具有一定觸變性、流態漿體，涂刷在潮濕的混凝土基層上， 活性成分滲透進混凝土內部，并反應生成不溶性的晶體。其活性化學物質與混凝土中未 水化的水泥顆粒發生水化反應，并促進水泥水化，形成水泥水化晶體，生成的大量晶體 填充、封堵混凝土的孔隙和毛細管，使水無法進入混凝土從而達到防水的目的。混凝土 干燥時，活性化學物質處于休眠狀態；有水滲入時，該物質繼續水化生成新的結晶自動 修補，從而達到永久防水作用。可廣泛用于水泥混凝土工程的防水、防滲漏、防潮。
同濟大學
2021-04-11
碳納米管增強鎂基復合材料
開發了碳納米管預分散和預處理新技術；采用創新的碳納米管 / 金屬顆粒前驅體制備工藝制備出大尺寸碳納米管增強鎂基復合材料及其鍛件和擠壓件。復合材料的屈服強度達到 300MPa 以上，剛度超過45GPa，可滿足乘用車對輕質、高強鎂材料的需求，也可在航空航天、軌道交通等領域中的次承力結構部件中得到應用。
北京工業大學
2021-04-13
覆銅石墨銅基自潤滑復合材料
石墨是一種良好的固體潤滑劑，但是，它低的強度及與金屬截然不同的物理化學性質，使得其與金屬成為復合材料時，在金屬中的加入量很低，而且隨著加入量的增加，嚴重損壞復合材料的綜合機械性能，因此，目前石墨作為固體潤滑劑時，為了保持復合材料的機械性能，加入量大都很低。本技術獨特之處在于，首先在石墨顆粒表面包覆一層銅膜，使其整體表現為銅的性能，當它與銅形成復合材料時，銅基體形成一個三維連續骨架，石墨處于其中。這一方法使得自潤滑復合材料中石墨的含量可已大為增加，同時使復合材料整體表現為金屬性能，具有良好的自潤滑性能力、耐高溫性及導電性，較好的綜合機械性能。 應用前景： 銅石墨復合材料優良的自潤滑能力及良好的導電性能，被認為是制造高性能電刷、高速列車受電弓滑板、小型精密自潤滑滑動軸承其它滑動電接觸部件的首選材料。 受電弓滑板是電力機車上與供電導線接觸的部件，列車運行時，滑板與供電導線處于高速相對滑動之中，電力機車通過受電弓滑板從供電道線上得到所需的電力。受電弓與供電導線之間的滑動摩擦速度等于電力機車的運行速度。隨著機車運行速度的提高，對滑板的摩擦及自潤滑性能的要求也越來越高。電刷是電機中的易損部件，隨著電機向大型化、微型化、高轉速、高效率發展。要求電刷具有大的集電能力及優良的自潤滑能力，以減小電機的尺寸，提高電機效率，使焦耳熱引起的升溫保持在低水平。機械制造技術向高精度、小型化方向發展，油潤滑變得很困難，從而為小型自潤滑精密滑動軸承提供了很好的應用市場。機車及汽車也對意外情況下缺少潤滑油時部件的自潤滑能力提出了要求。可見自潤滑材料具有廣闊的市場。
北京交通大學
2021-04-13
碳納米管增強鎂基復合材料
北京工業大學
2021-04-14