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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，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)性的國際難題，采用常規(guī)方法難以制備。四川大學(xué)在國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。研究工作被國際權(quán)威專家評價(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)測等領(lǐng)域，對有效提高武器裝備和飛行器性能、提升生存能力和延長服役壽命等方面具有非常重要的意義。 本項(xiàng)目針對振動(dòng)對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)國內(nèi)在該技術(shù)領(lǐng)域的研究空白，突破西方對該技術(shù)和產(chǎn)品的封鎖，為智能材料和結(jié)構(gòu)在我國航空、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，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，以國內(nèi)品牌制造廠商的產(chǎn)品焊接工藝性能為比照對象，重點(diǎn)對碳鋼、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)品的市場競爭力。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)品在滿足國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，各種技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，特種焊材達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)。市場前景 目前國內(nèi)焊材市場競爭十分激烈，而競爭的焦點(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外進(jìn)口。充分立足本國的資源進(jìn)行傳統(tǒng)產(chǎn)品的升級改造、高端特種焊材的國產(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越來越多的重視。在燃料電池中，燃料中的化學(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極功能材料，陰極層材料與新結(jié)構(gòu)，并取得自主知識產(chǎn)權(quán)，申請發(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)，并取得中國發(fā)明專利的授權(quán)，獲取自主知識產(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、日本、德國等國家開展，技術(shù)成熟之后在世界范圍內(nèi)將會(huì)有更大的市場前景。