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2023年3月2日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《Nature》刊發(fā)上海交通大學(xué)黃興溢教授團隊與合作者的研究成果“Ladderphane copolymers for high temperature capacitive energy storage”。黃興溢教授和王慶教授為通訊作者，陳杰助理研究員、周垚博士和黃興溢教授為共同第一作者，上海交通大學(xué)為論文的第一完成單位。

本發(fā)明公開了一種液態(tài)循環(huán)銻陽極管式直接碳固體氧化物燃料 電池電堆系統(tǒng)及其制備方法，屬于燃料電池領(lǐng)域。電池電堆系統(tǒng)包括 電池電堆、氧化銻收集池、燃料池、燃料加載裝置，電池電堆頂部設(shè) 置有電池電堆出口，并底部設(shè)置有電池電堆入口；氧化銻收集池頂部 設(shè)置與電池電堆出口相連通的氧化銻收集池入口，并其底部設(shè)置有供 氧化銻流出的氧化銻收集池出口；燃料池頂部設(shè)置有燃料加載裝置， 該頂部同時還設(shè)置有與氧化銻收集池出口相連通的燃料池入口

該方法首次利用自組裝的技術(shù)合成出大孔具有光學(xué)性能的二氧化硅材料，突破了用表面活性劑為模板很難合成出大孔徑材料的瓶頸，并且由于材料本身規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)結(jié)合二氧化硅本身的折射率產(chǎn)生肉眼可見的顏色，該合成方法技術(shù)成熟，重復(fù)性好，具有可操作性，該材料在光學(xué)器皿元件上有潛在的應(yīng)用價值。

本發(fā)明公開了一種荷正電聚電解質(zhì)絡(luò)合物均質(zhì)滲透汽化膜的制備方法，主要包括以下步驟：(1)通過調(diào)節(jié)陽離子聚電解質(zhì)溶液pH值，使其帶有的氨基部分質(zhì)子化，與陰離子聚電解質(zhì)絡(luò)合，得到荷正電聚電解質(zhì)絡(luò)合物；(2)將荷正電聚電解質(zhì)絡(luò)合物加入一元酸溶液中，配制荷正電聚電解質(zhì)絡(luò)合物分散液；(3)將荷正電聚電解質(zhì)絡(luò)合物分散液涂刮于聚砜超濾膜上，烘干得到荷正電聚電解質(zhì)絡(luò)合物均質(zhì)滲透汽化膜，用于有機物脫水。利用該方法制備的滲透汽化膜，在60℃下，分離質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70％水異丙醇溶液時，通量可達8100-9700gm-2h-1，透過液中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達96.4-99.3％。因此，所制備的荷正電聚電解質(zhì)絡(luò)合物均質(zhì)滲透汽化膜具有高分離選擇性和高耐水性。

本發(fā)明公開了一種交聯(lián)型聚電解質(zhì)-表面活性劑復(fù)合物的制備方法及用途。采用自由基聚合的方式制備了聚（甲基丙烯酰氧乙基氯化銨-丙烯酸羥烷酯）共聚物。采用溶液滴定絡(luò)合的方式制備了聚電解質(zhì)-表面活性劑復(fù)合物。將聚電解質(zhì)-表面活性劑復(fù)合物和交聯(lián)劑共同溶解在有機溶劑中，采用原位交聯(lián)的方式制備了交聯(lián)型聚電解質(zhì)-表面活性劑復(fù)合物膜。交聯(lián)型聚電解質(zhì)-表面活性劑復(fù)合物分子內(nèi)部的離子交聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠有效保持復(fù)合物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，分子鏈間通過交聯(lián)劑的交聯(lián)作用可有效抑制該復(fù)合物膜在醇/水料液中的過度溶脹。通過調(diào)控共聚物的共聚比例和交聯(lián)劑的種類可有效調(diào)控膜結(jié)構(gòu)。該類優(yōu)先透醇膜制膜方法簡單易行、成本低廉，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

該專利產(chǎn)品是一種以多孔二氧化硅為基體，聚合物為增韌劑的多孔吸聲隔熱材料。由于該材料中含有大量的孔洞，因此具有很好的吸聲功能，對消除噪音具有很好的效果；同時由于孔洞內(nèi)部為空氣，該材料的隔熱性能遠遠低于其他固體材料，并可根據(jù)需要，可以通過對孔隙率的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)導(dǎo)熱系數(shù)。 該材料成分及制備工藝與在合成的過程中伴隨著有機單體聚合，從而可達到無機物與聚合物在分子水平的結(jié)合，使該材料比其他無機材料具更大的韌性，同時聚合物具有一定的粘性，可以與鋼筋混凝土墻體很好的粘合，且其防火性能遠遠高于有機材料。 將該材料作為隔熱填料與涂料樹脂相配合，配為隔熱涂料，將涂層涂覆于墻體表面，形成吸聲隔熱涂層。材料為白色粉末，與墻體顏色基本一致。 將制備的材料在壓機上與玻璃纖維復(fù)合壓制，可以形成隔熱板，由于板內(nèi)部有大量的孔洞，密度較低（約為450-600Kg/m3）,因此將其粘合到墻體不易脫落，即使脫落也不至于發(fā)生比較大的傷害。該材料的隔熱性能優(yōu)越，30mm厚的隔熱板的隔熱性能與350mm的水泥墻相當(dāng)，與400mm厚的粘土磚墻相當(dāng)。

剪切變稀是流體的一種流變學(xué)行為，某些流體在施加剪切力后，流體的粘度降低。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)不少天然產(chǎn)物及聚合物的溶液具有剪切變稀的特性，同時，剪切變稀性質(zhì)也得到廣泛應(yīng)用，如：大多數(shù)涂料被賦予剪切變稀特性，涂刷時，對涂料施加剪切力，涂料變稀，易于均勻地分散在被涂覆物表面，一旦停止涂刷，剪切力消失后，涂料粘度恢復(fù)到施加剪切力前的粘度，限制涂料自發(fā)流動，避免產(chǎn)生涂層不均一、流掛等現(xiàn)象。隨著剪切變稀性質(zhì)研究的深入，以及應(yīng)用范圍的不斷擴大，對剪切變稀性能要求也在不斷提高，不時有具備剪切變稀性質(zhì)的聚合物設(shè)計合成出來。其中，聚丙烯酸因其易于合成、性能可調(diào)等優(yōu)點逐步在市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。疏水改性聚丙烯酸聚合物是聚丙烯酸剪切稀化劑的第二代產(chǎn)品。較第一代堿溶脹型聚丙烯酸剪切稀化性更容易控制，可調(diào)范圍更寬。盡管疏水改性聚丙烯酸聚合物剪切稀化性能可調(diào)范圍寬，但是市售產(chǎn)品并不能做到面面俱到，覆蓋整個需求范圍。本項目即根據(jù)需求方的提出的特殊性能要求開發(fā)特定疏水改性聚丙烯酸聚合物。 需求方性能要求如下： 1）與丙二醇有很好的相容性；2）剪切稀化指數(shù)（0.3rpm與30rpm的粘度比值）要求20℃≥15，-20℃≥10，且30rpm粘度值小于1000；3）粘度對鹽的敏感性高；4）耐剪切：2000rpm剪切5min，要求粘度損失小于10%；5）高溫穩(wěn)定性：要求80℃還能保持增稠效果。 目前市售疏水改性丙烯酸聚合物的均是針對水體系開發(fā)的，本項目要求與丙二醇有相容性，針對的不完全水體系，必須有特定結(jié)構(gòu)的聚合物才能滿足要求。 疏水改性丙烯酸聚合物在國外已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品上市，但是作為產(chǎn)品，市場定位是應(yīng)用，這類產(chǎn)品是以功能化的角度進入市場，比如：水性涂料增稠劑等。根據(jù)需求方提供的信息，市場上沒有專用除冰液增稠劑產(chǎn)品。由于生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)保密，無法從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面全面了解國外狀況，因此無法從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)判定市場上是否滿足需方要求的產(chǎn)品。 國內(nèi)還沒有見到疏水改性丙烯酸有影響力的產(chǎn)品，市售產(chǎn)品還僅為第一代的堿溶脹型聚丙烯酸。需求方試用了國內(nèi)所有產(chǎn)品，均不能達到性能要求。 從30年前提出部分疏水改性丙烯酸的理念后，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界有過大量研究，不過學(xué)術(shù)研究與產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)著眼點不同，現(xiàn)有的報道都是對結(jié)構(gòu)性能的一般規(guī)律性研究，體統(tǒng)合成制備方面研究報道很少。更重要的是尚未看到水-丙二醇體系的相關(guān)研究。 根據(jù)現(xiàn)有資料，疏水改性聚丙烯酸聚合物制備可以分為兩大類：合成法和改性法。合成法采用疏水性單體與丙烯酸共聚使聚合物結(jié)構(gòu)中帶有疏水性基團；改性法用市售聚丙烯酸通過酯化方法在丙烯酸鏈上帶上疏水性基團。合成法的優(yōu)點是可進行分子設(shè)計，疏水性可調(diào)范圍寬、改性法的優(yōu)點是較合成法簡單，但是疏水可調(diào)性受限。疏水改性聚丙烯酸制備的工藝路線分為：1、沉淀法，聚合物結(jié)構(gòu)容易控制，高校科研單位以發(fā)文章為目的均采用此法。但是，該方法后處理極為繁瑣，通過環(huán)評難度較大；2、界面聚合法，工藝簡單，但是，產(chǎn)品質(zhì)量差，而且不穩(wěn)定；3、膠束共聚法，工藝也較為簡單，產(chǎn)品質(zhì)量雖然不如沉淀法好，但是，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；以上3條工藝路線為合成法。4、聚合物改性法，產(chǎn)品質(zhì)量較易控制，也較為穩(wěn)定，但是成本較高，后處理也較為復(fù)雜。 本研究組已有30多年的聚合物合成研究經(jīng)歷，承擔(dān)過多個聚合物制備類項目，涉及的單體基本為丙烯酸類，苯乙烯類。曾經(jīng)承擔(dān)過疏水改性丙烯酸的合成項目，用于油田高溫、高鹽地層的采油。對疏水改性丙烯酸聚合物合成有一定的經(jīng)驗。 本項目開發(fā)50L“較高剪切稀化指數(shù)的堿溶脹疏水改性聚丙烯酸聚合物”制備技術(shù)，制備的“較高剪切稀化指數(shù)的堿溶脹疏水改性聚丙烯酸聚合物”達到需求方提出的技術(shù)指標(biāo)。本項目采用疏水性單體與丙烯酸共聚的方法制備“較高剪切稀化指數(shù)的堿溶脹疏水改性聚丙烯酸聚合物”。該路線疏水性可調(diào)范圍寬，變化不同結(jié)構(gòu)的疏水性單體及含量即可加以調(diào)節(jié)。同時，剪切稀化指數(shù)也可以用此方法調(diào)節(jié)。采用膠束共聚工藝路線，生產(chǎn)過程易于控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

成果與項目的背景及主要用途： 共沸物的形成是由物質(zhì)的性質(zhì)決定的，對大多數(shù)物系來講，會形成最低共沸 物（比最高共沸物多很多）。共沸物一旦形成，除非有分相的體系，否則是不能 拿到高純度物質(zhì)的，比如，乙醇和水的體系，在常壓狀態(tài)下，理論上精餾得到的 乙醇最高濃度是 95.6%（wt），通常的做法是加入苯等作為攜帶劑可以得到無水 乙醇。我們采用變壓的操作方法分離共沸混合物，適用于乙腈-水，乙酸乙酯-乙 醇等絕大多數(shù)物系，產(chǎn)品乙腈，乙酸乙酯和乙醇的濃度可以達到 99.0%-99.9%（視 雜質(zhì)不同，可能有差異）。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 從含有乙腈的廢水中（或含有乙酸乙酯和乙醇的混合物中）利用變壓操作改 變共沸點的方法進行共沸精餾，以乙酸乙酯和乙醇的混合物分離為例，第一個塔 在減壓下操作，共沸組成 26%（乙醇），第二塔常壓操作，共沸組成 31%（乙 8天津大學(xué)科技成果選編 醇），這樣就可以在塔釜得到純度很高的乙酸乙酯，在第一個塔底得到高濃度的 乙醇。利用我們獨特的技術(shù)，可以在系統(tǒng)設(shè)計過程中，進行優(yōu)化設(shè)計，使能量消 耗大大降低。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況： 采用上面的工藝，從乙腈-水的混合物中分離得到高純度的乙腈（≥99.5%）。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 該方法適用于大多數(shù)的有共沸物的體系，應(yīng)用面廣，系統(tǒng)操作簡便、彈性大， 可以采用板式塔和填料塔相結(jié)合的方案更提高了原料的適應(yīng)性，回收后的溶劑純 度高，完全可以返回使用，大大降低廠家生產(chǎn)成本，經(jīng)濟效益非常可觀。可以視 具體物系提供詳細(xì)的經(jīng)濟分析報告。 應(yīng)用領(lǐng)域：石油化工，精細(xì)化工，醫(yī)藥行業(yè)等等。 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模） 原料主要是工業(yè)生產(chǎn)過程中加入的溶劑，或者有機反應(yīng)過程中產(chǎn)生新的物質(zhì)， 所需的設(shè)備主要是兩套精餾塔，原料、產(chǎn)品貯罐和簡單的儀表等，可以室外操作， 廠房規(guī)模小，投資規(guī)模大小視原料情況和處理量，具體問題具體分析。 合作方式及條件：技術(shù)轉(zhuǎn)讓或技術(shù)服務(wù)。

本發(fā)明公開了一種在水性溶液中制備剝離型LDH/CNT復(fù)合材料的方法，先通過尿素法或氨水法在碳納米管的水分散液中合成層狀雙金屬氫氧化物，制得未剝離LDH/CNT復(fù)合物，接著通過酸-鹽混合溶液處理將LDH/CNT復(fù)合物中LDH層間的碳酸根離子置換成與層板結(jié)合力較弱的陰離子，然后再次通過離子交換將有機離子引入層間，從而制得剝離型LDH/CNT復(fù)合物；制得的復(fù)合物既呈現(xiàn)LDH的單層或幾層剝離，又保留了CNT良好的分散性。本發(fā)明簡單易行、耗時短、無需有毒溶劑，而且無需在高溫下進行，成本低。

課題組開展形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的研究，自主研發(fā)了適用于航天環(huán)境的多種類、不同系列的形狀記憶聚合物材料，這些材料能滿足高低軌道等不同極端空間環(huán)境的需求。與形狀記憶合金不同，形狀記憶聚合物是一種激勵響應(yīng)聚合物材料（圖1），具有主動可控大變形（20%-500%）、驅(qū)動方式多樣、剛度可變等特性，可被設(shè)計成集驅(qū)動與承載功能一體化的部件，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，未來有望部分替代復(fù)雜的機電驅(qū)動系統(tǒng)。本次搭載的“基于形狀記憶聚合物智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的可展開柔性太陽能電池系統(tǒng)”主要包括哈工大研制的形狀記憶復(fù)合材料鎖緊釋放機構(gòu)、形狀記憶聚合物復(fù)合材料可展開梁和上海空間電源研究所研制的柔性太陽能薄膜電池。基于復(fù)合材料力學(xué)理論和結(jié)構(gòu)精細(xì)化設(shè)計，形狀記憶聚合物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)柔性太陽能電池的鎖緊、釋放和展開，及展開后高剛度可承載等功能。