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上海大學(xué)復(fù)合材料研究中心是國(guó)內(nèi)碳/碳復(fù)合材料及其預(yù)制體研制的重要基地，依靠自主研發(fā)形成了系列碳基復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)，工藝先進(jìn)可靠，裝備自主可控，相關(guān)成果處于國(guó)際先進(jìn)水平。 一、項(xiàng)目分類 促成重大科技創(chuàng)新突破的關(guān)鍵性、標(biāo)志性事件或人物 二、成果簡(jiǎn)介 上海大學(xué)復(fù)合材料研究中心是國(guó)內(nèi)碳/碳復(fù)合材料及其預(yù)制體研制的重要基地，依靠自主研發(fā)形成了系列碳基復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)，工藝先進(jìn)可靠，裝備自主可控，相關(guān)成果處于國(guó)際先進(jìn)水平。研究成果獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)4項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。研制的碳/碳復(fù)合材料具有耐燒蝕、抗熱震、高比強(qiáng)度、高溫性能穩(wěn)定、耐磨性能優(yōu)良等特點(diǎn)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有豐富磁性質(zhì)的磁性材料，其分子式為SmCo1-xFexAsO，0＜x＜0.3，具有ZrCuSiAs型晶體結(jié)構(gòu)。該磁性材料具有豐富的磁性質(zhì)，0＜x＜0.2時(shí)，隨著溫度的降低，先后發(fā)生了鐵磁和反鐵磁轉(zhuǎn)變，隨摻Fe量的增加，鐵磁轉(zhuǎn)變溫度增加，而反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度下降，而且在反鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下，在磁化強(qiáng)度隨磁場(chǎng)的變化曲線中，發(fā)生了變磁性轉(zhuǎn)變；0.2≤x＜0.3時(shí)，反鐵磁性被完全抑制，成為一種鐵磁性材料，而且鐵磁轉(zhuǎn)變溫度接近室溫，有利于實(shí)際應(yīng)用。該材料性能穩(wěn)定，制備簡(jiǎn)單。

揭示了熱變形納米晶Nd-Fe-B磁體的晶體取向-長(zhǎng)大機(jī)制；闡明了晶界組織調(diào)控對(duì)磁硬化的作用機(jī)理；相關(guān)研究對(duì)節(jié)約Dy、Tb等稀貴重稀土的使用具有重要意義。熱變形Nd-Fe-B磁體的最大磁能積高達(dá)411kj/m3（N50）；利用晶界擴(kuò)散技術(shù)可獲得高矯頑力（2.0T）和最大磁能積（322kJ/m3，N40）兼?zhèn)涞臒嶙冃渭{米晶Nd-Fe-B磁體；發(fā)展了一種同時(shí)改善變形磁體矯頑力和剩磁的新工藝。

成果描述：納米碳材料在人類的生產(chǎn)生活中正顯示出越來(lái)越多的重要作用，具有廣闊的市場(chǎng)空間。碳納米材料生產(chǎn)由于成本高及部分技術(shù)上的瓶頸制約了大規(guī)模生產(chǎn)，市場(chǎng)拓展減緩。我們團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十余年的研究和開(kāi)發(fā)，采取研發(fā)創(chuàng)新的高新技術(shù)，可廉價(jià)高效地生產(chǎn)高附加值碳納米材料（納米碳管，納米碳纖維）。目前技術(shù)路線可行，實(shí)驗(yàn)室小試階段已完成；團(tuán)隊(duì)急需通過(guò)有實(shí)力企業(yè)的誠(chéng)意投入，共同完成納米碳材料新產(chǎn)品的放大生產(chǎn)；快速擴(kuò)大工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)和市場(chǎng)銷售，形成品牌。市場(chǎng)前景分析：可用于多個(gè)高技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)，附加值高；例如：可強(qiáng)化鋰電池電極材料性能和鋰電池的整體性能；可用于超級(jí)電容器儲(chǔ)存電能；可用于隱身吸波材料；以及飛機(jī)、汽車等輕質(zhì)配件材料，輕質(zhì)合金鋼，強(qiáng)化鋼化高分子材料等。其中納米碳纖維年用量4萬(wàn)噸，納米碳管年產(chǎn)能數(shù)千噸；而且每年都在明顯增長(zhǎng)。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：目前本團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)的新技術(shù)的指標(biāo)主要有催化劑性能指標(biāo)和碳納米管純度指標(biāo)。碳納米管 CVD 制備過(guò)程中催化劑的性能將直接影響所生產(chǎn)的碳納米管的性能。碳納米管的技術(shù)指標(biāo)主要有反應(yīng)溫度、制備 CNTs 單位質(zhì)量產(chǎn)量、及原料固碳率等。本技術(shù)中催化劑反應(yīng)溫度低于800 ℃, 催化劑的產(chǎn)碳能力可達(dá)CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料單程固碳率為 15%-50%；納米碳材料純度高，在85%-98%。碳納米管的純度高，制備的碳納米管純度超過(guò)85%；有的達(dá)到 98%。國(guó)際先進(jìn),國(guó)內(nèi)先進(jìn)。

納米碳材料在人類的生產(chǎn)生活中正顯示出越來(lái)越多的重要作用，具有廣闊的市場(chǎng)空間。碳納米材料生產(chǎn)由于成本高及部分技術(shù)上的瓶頸制約了大規(guī)模生產(chǎn)，市場(chǎng)拓展減緩。四川大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十余年的研究和開(kāi)發(fā)，采取研發(fā)創(chuàng)新的高新技術(shù)，可高效低成本地生產(chǎn)高附加值碳納米材料（納米碳管，納米碳纖維）。 新技術(shù)的指標(biāo)主要有催化劑性能指標(biāo)和碳納米管純度指標(biāo)。碳納米管 CVD 制備過(guò)程中催化劑的性能將直接影響所生產(chǎn)的碳納米管的性能。碳納米管的技術(shù)指標(biāo)主要有反應(yīng)溫度、制備 CNTs 單位質(zhì)量產(chǎn)量、及原料固碳率等。本技術(shù)中催化劑反應(yīng)溫度低于800 ℃, 催化劑的產(chǎn)碳能力可達(dá)CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料單程固碳率為 15%-50%；納米碳材料純度高，在85%-98%。碳納米管的純度高，制備的碳納米管純度超過(guò)85%；有的達(dá)到 98%。此技術(shù)路線可行，實(shí)驗(yàn)室小試階段已完成。 碳納米管、碳纖維是近十年飛速發(fā)展的新型納米材料，具有很大的商業(yè)價(jià)值和用途，附加值高。碳納米管可以作為模具制備出最細(xì)的納米尺度的導(dǎo)線，或者全新的一維材料，在未來(lái)的分子電子學(xué)器件或納米電子學(xué)器件中得到應(yīng)用。制備的微型導(dǎo)線可以置于硅芯片上，用來(lái)生產(chǎn)更加復(fù)雜的電路。利用碳納米管的性質(zhì)可以制作出很多性能優(yōu)異的復(fù)合材料。例如用碳納米管材料增強(qiáng)的塑料力學(xué)性能優(yōu)良、導(dǎo)電性好、耐腐蝕、屏蔽無(wú)線電波。使用水泥做基體的碳納米管復(fù)合材料耐沖擊性好、防靜電、耐磨損、穩(wěn)定性高，不易對(duì)環(huán)境造成影響。碳納米管增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料強(qiáng)度高，抗沖擊性能好。碳納米管和金屬形成金屬基復(fù)合材料；這樣的材料強(qiáng)度高、模量高、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、抵抗熱變性能強(qiáng)。

黑磷是一種新型的二維材料，由于其較寬的可調(diào)控直接帶隙、高載流子遷移率和優(yōu)異的各向異性光電性質(zhì)，在電子學(xué)、光電子學(xué)、生物醫(yī)藥、電化學(xué)和儲(chǔ)能等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力，成為“后石墨烯時(shí)代”最受矚目的二維材料之一。碳布（石墨化碳纖維布）是一種擁有獨(dú)特功能性質(zhì)的、可用于支撐功能型材料的三維空間構(gòu)型的材料。目前，碳布主要用作電沉積的基底材料，以與其它功能材料復(fù)合形成新的復(fù)合材料，所得的復(fù)合材料在電化學(xué)和儲(chǔ)能方面有著廣泛的應(yīng)用前景。我們發(fā)明了一種黑磷-碳布復(fù)合新材料，制備方法簡(jiǎn)單、溫和且高效，所制得的黑磷-碳布復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，特別是在電化學(xué)析氧反應(yīng)中表現(xiàn)優(yōu)異，能為電化學(xué)反應(yīng)分解水提供新的材料選擇。 本技術(shù)以單質(zhì)錫、碘、磷以及碳布作為原料，制備了一種新型的黑磷-碳布復(fù)合材料。所得的黑磷-碳布復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，特別是在電化學(xué)析氧反應(yīng)中表現(xiàn)優(yōu)異，能為電化學(xué)反應(yīng)分解水提供新的催化劑選擇。

"該成果獲2018年度高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)（科學(xué)技術(shù)）自然科學(xué)類一等獎(jiǎng)，系統(tǒng)研究了磁性納米材料的控制制備及表面修飾，研究成果發(fā)表在Coll. Surf. A與Nanoscale Res. Lett.，共計(jì)被SCI正面他引260篇次。研制出10L納米g-Fe2O3弛豫率國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW（E）130387），教育部組織的科技成果鑒定認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白，對(duì)磁共振成像造影劑研制、生產(chǎn)及臨床應(yīng)用具有重要意義。提出了一種交變磁場(chǎng)誘導(dǎo)磁性納米顆粒組裝的新機(jī)制，制備得到具有各向異性磁熱效應(yīng)的水凝膠，結(jié)果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等專業(yè)期刊上，被同行認(rèn)為“交變磁場(chǎng)組裝磁性納米顆粒是過(guò)去十幾年來(lái)除了靜磁場(chǎng)控制組裝以外首次提出的新的組裝方式和機(jī)制”，“首次制備具有各向異性磁熱效應(yīng)的磁性水凝膠”，“在未來(lái)的臨床熱療中具有重要應(yīng)用前景”。

研制出了多個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鐵磁性非晶、納米晶軟磁合金材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、軟磁性能、耐蝕性能及對(duì)染料廢水高效降解性能，具體研究成果包括：（1）高飽和磁感低損耗納米晶軟磁合金：研制了FeSiBPCu系列納米晶軟磁合金，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)1.8T以上，1.5T/50Hz條件下的鐵損僅為0.29W/kg，是高級(jí)取向硅鋼鐵損的1/2，技術(shù)性能遠(yuǎn)優(yōu)于日本主要生產(chǎn)和大力推廣的FINEMET納米晶合金系列產(chǎn)品，在高效節(jié)能電機(jī)、無(wú)線充電系統(tǒng)、新能源汽車等技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊市場(chǎng)前景；（2）鐵磁性非晶合金構(gòu)件涂層：制備了厚度達(dá)9mm的非晶合金構(gòu)件涂層，非晶度90[[%]]以上，孔隙率低于1[[%]]，平均硬度達(dá)976HV，內(nèi)聚強(qiáng)度為237MPa；利用激光熔覆技術(shù)進(jìn)一步改善其力學(xué)性能，斷裂強(qiáng)度達(dá)1800Mpa，具有優(yōu)異的耐蝕性能和耐摩擦磨損性能，適用于各種功能構(gòu)件的在線修復(fù)；（3）鐵基非晶合金化學(xué)性能研究：研究了FePC(Cu)、FeSiBPCu、FeBC、FeCrNbYB等非晶/納米晶合金在對(duì)染料廢水的高效降解，發(fā)現(xiàn)合金表面的“自更新”行為可有效提高合金的重復(fù)利用性，同時(shí)良好的熱磁調(diào)諧性使合金便于降解后的自動(dòng)回收，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效、低成本處理印染廢水，解決水污染問(wèn)題具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

研制出了多個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鐵磁性非晶、納米晶軟磁合金材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、軟磁性能、耐蝕性能及對(duì)染料廢水高效降解性能，具體研究成果包括：（1）高飽和磁感低損耗納米晶軟磁合金：研制了FeSiBPCu系列納米晶軟磁合金，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)1.8T以上，1.5T/50Hz條件下的鐵損僅為0.29W/kg，是高級(jí)取向硅鋼鐵損的1/2，技術(shù)性能遠(yuǎn)優(yōu)于日本主要生產(chǎn)和大力推廣的FINEMET納米晶合金系列產(chǎn)品，在高效節(jié)能電機(jī)、無(wú)線充電系統(tǒng)、新能源汽車等技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊市場(chǎng)前景；（2）鐵磁性非晶合金構(gòu)件涂層：制備了厚度達(dá)9mm的非晶合金構(gòu)件涂層，非晶度90%以上，孔隙率低于1%，平均硬度達(dá)976HV，內(nèi)聚強(qiáng)度為237MPa；利用激光熔覆技術(shù)進(jìn)一步改善其力學(xué)性能，斷裂強(qiáng)度達(dá)1800Mpa，具有優(yōu)異的耐蝕性能和耐摩擦磨損性能，適用于各種功能構(gòu)件的在線修復(fù)；（3）鐵基非晶合金化學(xué)性能研究：研究了FePC(Cu)、FeSiBPCu、FeBC、FeCrNbYB等非晶/納米晶合金在對(duì)染料廢水的高效降解，發(fā)現(xiàn)合金表面的“自更新”行為可有效提高合金的重復(fù)利用性，同時(shí)良好的熱磁調(diào)諧性使合金便于降解后的自動(dòng)回收，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效、低成本處理印染廢水，解決水污染問(wèn)題具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明公開(kāi)了一種水處理材料磁性復(fù)合有機(jī)膨 潤(rùn)土的制備方法。方法的步驟如下：1)將干燥、粉碎過(guò)60－150 目篩的膨潤(rùn)土原土15－20g、7.8－ 8.2gFeCl3和3.9－ 4.1gFeSO4混合，加水到600－ 700mL，將得到的懸濁液置于70－80℃的恒溫水浴中，攪拌下 滴加5－6mol/L的NaOH溶液80－100mL，滴加完畢后繼續(xù)攪 拌3－4小時(shí)；2)攪拌停止后，用蒸餾水清洗沉淀物3－5次， 110－120℃下烘3－4小時(shí)；3)烘干、碾磨后，加入400－600mL 濃度為2mmol/L－4mmol/L陽(yáng)離子表面活性劑溶液中，攪拌5 －6小時(shí)，產(chǎn)物在室溫下老化10－12小時(shí)，經(jīng)多次洗滌過(guò)濾后， 在60～80℃下烘干，研磨，過(guò)60－100目篩，即可。本發(fā)明所 制得的磁性復(fù)合有機(jī)膨潤(rùn)土能夠同時(shí)去除廢水中的有機(jī)污染 物和酸根離子污染物，并具有非常好的沉降分離性能。可以在 廢水處理領(lǐng)域中推廣使用。