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具有微納多孔結(jié)構(gòu)的聚四氟乙烯（PTFE）微孔材料在高效過濾、防水透聲、高端織物、醫(yī)療器械等國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。但是，由于PTFE材料極難加工，近五十年來，只有美國Gore公司開發(fā)的拉伸法實(shí)現(xiàn)了PTFE微孔產(chǎn)品的大規(guī)模商品化生產(chǎn)，產(chǎn)值高達(dá)百億。但是，拉伸法存在的一些頑固問題仍然沒有得到解決，如產(chǎn)品均勻性、產(chǎn)品孔徑與孔隙率的。本成果顛覆傳統(tǒng)拉伸法，創(chuàng)造性地提出了基于剪切誘導(dǎo)原位成纖工藝，巧妙地解決了存在半個(gè)多世紀(jì)的問題，可制備具有高孔隙率、小孔徑、高強(qiáng)度的高性能PTFE微孔材料，并且可根據(jù)生產(chǎn)需求靈活調(diào)整產(chǎn)品宏觀性狀與微觀結(jié)構(gòu)，僅通過簡單的工藝參數(shù)調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)具有不同微觀結(jié)構(gòu)的平板膜、纖維、中空纖維膜、微孔泡沫等批量化生產(chǎn)。與拉伸法相比，本成果工藝靈活、設(shè)備簡單、能耗顯著降低、無環(huán)境污染，具有良好的產(chǎn)業(yè)化潛力。此外，本成果提供了一種具有普適性的PTFE微孔材料改性方法，可以通過先進(jìn)的復(fù)合工藝實(shí)現(xiàn)具有高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱等功能化PTFE材料，有效填補(bǔ)市場空白。圍繞本成果，已發(fā)表多篇國際論文、申請(qǐng)四項(xiàng)國家發(fā)明專利、兩項(xiàng)海外專利，在油水/固液分離、先進(jìn)織物等領(lǐng)域具有良好應(yīng)用前景，相關(guān)產(chǎn)品已成功驗(yàn)證并得到多方行業(yè)內(nèi)專家認(rèn)可。

本團(tuán)隊(duì)先后承擔(dān)了北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目二項(xiàng)、國家自然基金項(xiàng)目二項(xiàng)以及國際合作項(xiàng)目一項(xiàng)。針對(duì)氫燃料汽車的氫儲(chǔ)存問題，目前研發(fā)出了新型鎂基復(fù)合儲(chǔ)氫材料，其儲(chǔ)氫量（達(dá) 6.0wt.%以上）已經(jīng)超過美國能源部所要求的儲(chǔ)氫量指標(biāo)（5.5wt.%），具備了實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在全固態(tài)鋰離子電池材料研究領(lǐng)域，本團(tuán)隊(duì)還與加拿大西安大略大學(xué)孫學(xué)良院士合作，開展新型全固態(tài)鋰離子電池材料研究。目前通過界面改性顯著提高了全固態(tài)鋰離子電池的高倍率放電性能及壽命，相關(guān)成果發(fā)表在《ACS AppliedMaterials & Interfaces》等期刊上。一種高容量儲(chǔ)氫材料；一種高容量長壽命全固態(tài)鋰離子電池材料的改性技術(shù)。

新材料、高分子材料專業(yè)

一種高效保溫隔熱材料 SiO2 納米多孔氣凝膠，美國已將類似的材料用于航天飛機(jī)。 這種性能優(yōu)異的新型保溫隔熱隔聲材料，其纖細(xì)的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使之具有極低的固態(tài)熱 傳導(dǎo)以及氣態(tài)熱傳導(dǎo)。在常溫常壓下熱導(dǎo)率可低達(dá) 0.02W/（m?K），是當(dāng)前熱導(dǎo)率最低的 固態(tài)材料。它不僅根據(jù)熱導(dǎo)率推算，一塊不到一寸厚的 SiO2納米多孔氣凝膠，相等于二 十至三十塊普通玻璃或 15cm 厚度的混凝土墻體的隔熱功能。鑒于目前建筑材料的隔熱 性能差,僅上海的建筑能耗占總能耗的 25.4%，因此有關(guān)專家呼吁應(yīng)大力推廣各類保溫隔 熱輕質(zhì)材料，SiO2納米多孔氣凝膠以其優(yōu)異的保溫隔聲性能有望成為一種環(huán)保型高效保 溫隔聲輕質(zhì)建材。另外 SiO2納米多孔氣凝膠還具有透光性，可以有效地透過可見光，同 時(shí)可以高效地阻隔紅外輻射，因此，用于建筑物可以很好地兼顧采光和節(jié)能。

發(fā)光材料一般可以分為兩類：熒光材料和磷光材料。熒光材料的特點(diǎn)是在外在光線或射線照射下會(huì)發(fā)光，當(dāng)外在光線或射線消失后就不會(huì)發(fā)光。而磷光材料的特點(diǎn)是在外在光線或射線消失后仍能長時(shí)間地發(fā)光。也就是說，熒光材料和磷光材料的主要區(qū)別在于它們的余輝時(shí)間不同。所以，熒光材料又可以稱作為增光材料，而磷光材料又可以稱作為夜光材料。熒光材料常用于顯示屏、燈管、公路交通反光牌等。磷光材料則多用于夜光鐘表、暗處指示等。 很久以前，人們就能制造各種各樣的夜光材料，不過絕大部分都因?yàn)樾阅芴畹貌坏綇V泛的應(yīng)用。近百年來，工業(yè)上生產(chǎn)和使用的夜光材料主要是“硫化鋅：銅”。“硫化鋅：銅”的最大缺點(diǎn)是余輝時(shí)間較短，只有3小時(shí)左右。為了利用“硫化鋅：銅”作夜光材料，人們就在其中添加一些放射性元素，利用放射性元素的射線來刺激“硫化鋅：銅”持續(xù)發(fā)光。由于放射性元素對(duì)人體健康的危害，“硫化鋅：銅”夜光材料的應(yīng)用受到很大限制。現(xiàn)在基本上不再允許生產(chǎn)夜光手表就是這個(gè)原因。除了國防軍用如坑道等場合外，很難看到“硫化鋅：銅”的蹤跡。 近年來，夜光材料的研究出現(xiàn)重大突破，發(fā)現(xiàn)了一種新型的稀土夜光材料。這種稀土夜光材料的發(fā)光強(qiáng)度高，余輝時(shí)間長，比“硫化鋅：銅”的指標(biāo)要大10倍以上。新型稀土夜光材料十分穩(wěn)定，其性能長時(shí)間受光發(fā)光后不會(huì)發(fā)生變化。而“硫化鋅：銅”則不夠穩(wěn)定，在有濕氣時(shí)容易變黑，性能降低。新型稀土夜光透明性較好，其粉末顯淡黃色。比重為每立方厘米為3.6克。由于不再需要加入放射性元素，所以對(duì)人體健康毫無害處。

相變儲(chǔ)能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一類利用在某一特定溫度下發(fā)生物理相態(tài)變化以實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放的儲(chǔ)能材料，一般有固- 液、液-氣和固- 固相變?nèi)N形式。目前固- 液相變儲(chǔ)能材料的研究和應(yīng)用最為廣泛，其工作原理為：當(dāng)環(huán)境溫度高于相變溫度時(shí)，材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)并吸收熱量；而當(dāng)環(huán)境溫度低于相變點(diǎn)時(shí)，材料由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)釋放熱量，從而維持環(huán)境溫度在適宜水平。在相變過程中材料吸收或釋放的熱量，是材料單一相態(tài)溫度變化時(shí)吸收或釋放熱量的幾十倍甚至幾百倍。

項(xiàng)目簡介相變儲(chǔ)能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一類利用在某一特定溫度下發(fā)生物理相態(tài)變化以實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放的儲(chǔ)能材料，一般有固- 液、液-氣和固- 固相變?nèi)N形式。目前固- 液相變儲(chǔ)能材料的研究和應(yīng)用最為廣泛，其工作原理為：當(dāng)環(huán)境溫度高于相變溫度時(shí)，材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)并吸收熱量；而當(dāng)環(huán)境溫度低于相變點(diǎn)時(shí)，材料由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)釋放熱量，從而維持環(huán)境溫度在適宜水平。在相變過程中材料吸收或釋放的熱量，是材料單一相態(tài)溫度變化時(shí)吸收或釋放熱量的幾十倍甚至幾百倍。相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)能原理應(yīng)用范圍 相變儲(chǔ)能材料響應(yīng)溫度變化所吸收和釋放的是熱能，在能源高效利用和節(jié)能保溫領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。如在建筑節(jié)能、太陽能利用、電力調(diào)峰、可再生能源消納、工業(yè)余熱回收、紡織品、冷鏈運(yùn)輸、醫(yī)療健康等方面擁有廣闊的市場前景。項(xiàng)目階段目前主要的有機(jī)相變儲(chǔ)能材料產(chǎn)品來源于石油工業(yè)的副產(chǎn)物，具有毒性，同時(shí)因其不會(huì)被生物降解，所以會(huì)持續(xù)產(chǎn)生污染。研發(fā)團(tuán)隊(duì)以國家“973”計(jì)劃—“節(jié)能領(lǐng)域納米材料機(jī)敏特性關(guān)鍵科學(xué)問題研究”課題的研究成果為基礎(chǔ)，制備出基于天然可再生油脂的相變儲(chǔ)能材料，具有綠色無毒、可降解、儲(chǔ)能密度高等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行功能化處理，使其進(jìn)一步具備了高光熱轉(zhuǎn)換效率及良好的儲(chǔ)熱特性，可高效利用太陽能及環(huán)境余熱。知識(shí)產(chǎn)權(quán)已申請(qǐng)相關(guān)專利。調(diào)配出的不同溫度的相變材料合作方式1. 可根據(jù)實(shí)際情況研制具有不同相變溫度的相變儲(chǔ)能材料，滿足各類需求。2. 完成建筑用相變儲(chǔ)能材料產(chǎn)品的中試生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了相變儲(chǔ)能產(chǎn)品的規(guī)模化制備，如相變儲(chǔ)能地板產(chǎn)品、相變儲(chǔ)能板材產(chǎn)品、相變儲(chǔ)能粉體（60-80 目）與顆粒產(chǎn)品（5-8mm）等。其中，地板和板材產(chǎn)品可用于室內(nèi)裝修，粉體和顆粒產(chǎn)品可作為其他建材，如涂料、砂漿、水泥、混凝土等的添加物。3. 將制備的相變儲(chǔ)能板材應(yīng)用于實(shí)際建筑中，取得了很好的控溫節(jié)能效果：在北京冬季時(shí)，白天室內(nèi)最多可少升溫6-7℃，且溫度峰值延后近2 小時(shí)；夜晚溫度降低時(shí)間最多可延遲近6 小時(shí)（以降至18℃為限），有效減小了室內(nèi)溫度波動(dòng)，并減少約18% 的采暖電能能耗。4. 研制了一套相變蓄熱供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)可將谷電期間的電能轉(zhuǎn)化為熱能并存儲(chǔ)于相變儲(chǔ)能材料內(nèi)，在非谷電期間則利用所存儲(chǔ)的熱能實(shí)現(xiàn)用戶供暖。該系統(tǒng)有助于電力系統(tǒng)的蓄熱調(diào)峰，也可有效降低終端用戶的采暖成本，同時(shí)還具有體積小、效率高、節(jié)能環(huán)保、無噪音、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)實(shí)際的供暖試驗(yàn)結(jié)果表明，峰電期間僅利用存儲(chǔ)的熱量進(jìn)行供暖，可使用戶室內(nèi)平均溫度達(dá)到20℃，與市政集中供暖相比，采暖費(fèi)用可降低約20%。

集成電路產(chǎn)業(yè)需要大量高端薄膜生長設(shè)備，上個(gè)世紀(jì)80年代，MBE作為一種尖端技術(shù)，國外就對(duì)中國進(jìn)行了技術(shù)封鎖，禁運(yùn)中國。甚至在今天，MBE仍然屬于美國對(duì)中國出口的管制類產(chǎn)品，每一臺(tái)都要經(jīng)過復(fù)雜的審批過程。