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能源危機與環(huán)境污染已成為限制當(dāng)今人類社會發(fā)展的兩個問題，而解決能源危機與環(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，目前已有9項相關(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)進步的要求不斷提高和燃料電池技術(shù)的進步，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)的促進下，取得了較大進展，燃料電池技術(shù)商業(yè)化示范運行目前已在美國、日本、德國等國家開展，技術(shù)成熟之后在世界范圍內(nèi)將會有更大的市場前景。

自激光問世以來，各種激光器在軍用武器與裝備、民用等領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，激光致盲武器、防空激光武器、大型激光攻擊武器、激光制導(dǎo)、激光測距儀、激光目標(biāo)指示器、激光瞄準(zhǔn)儀、激光雷達等各種激光武器和激光軍用設(shè)備在現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭中，發(fā)揮著重要的作用。其中激光致盲武器是目前各種軍事裝備（如飛機、坦克、艦艇）和步兵已普遍實用的一類攻擊型武器，由于激光的能量

在信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，為了滿足人們對于手機、計算機、便攜式數(shù)碼設(shè)備等電子產(chǎn)品進一步輕便、小巧等的使用需求，必須使其核心的電磁元器件向微型化、薄膜化、集成化等方向發(fā)展。隨著電路中的射頻磁器件的體積不斷縮小，使用頻率不斷提高，傳統(tǒng)的鐵氧體材料由于其飽和磁化強度低，使其在GHz使用頻率下無法保持高的磁導(dǎo)率，這就迫切需要開發(fā)一種能夠應(yīng)用于GHz頻率范圍的高頻軟磁薄膜材料。目前國內(nèi)外的科研人員采用不同方法研究并制備了多種軟磁薄膜材料，如CoPdAlO（Sharp公司）、CoZrTa（Intel公司）、Co

負極材料是鋰離子電池的主要組成部分，起鋰離子存儲作用。負極材料的性能直接決定鋰離子電池倍率性能和循環(huán)性能。目前商用化的負極材料主要為石墨，受到理論比容量的限制，石墨材料已無法滿足鋰離子電池能量密度的持續(xù)發(fā)展。硅材料由于其高儲鋰容量、適中的對鋰電位等性能優(yōu)勢和資源豐富、成本低等商業(yè)優(yōu)勢，受到鋰電行業(yè)追捧。經(jīng)過長期的開發(fā)，硅負極已部分應(yīng)用到高能量電池負極中。目前鋰電行業(yè)中，硅材料主要以較小比例（~5%）硅負極與碳復(fù)合后，再與石墨混合使用，貢獻較低，且循環(huán)性能差，未能全

由材料科學(xué)與工程學(xué)院姚曉教授主持承擔(dān)的國家“863”計劃項目——“油田固井用水泥基多功能復(fù)合材料”，在油田固井用水泥基多功能復(fù)合材料的制備技術(shù)、生產(chǎn)工藝、過程控制方法和應(yīng)用技術(shù)方面取得了突破性的創(chuàng)新成果，所開發(fā)的油井水泥晶體膨脹劑（發(fā)明專利申請?zhí)枺?00510094587.8）和油井水泥防漏增韌劑（發(fā)明專利申請?zhí)枺?00510094588.2），擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。產(chǎn)品具有晶體雙膨脹、增韌、低濾失和防漏等多種功能，可提高油氣井的防竄能力和水泥環(huán)的抗裂性能，整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。研究成果打破了國內(nèi)油田固井材料的傳統(tǒng)觀念和產(chǎn)品格局，成為油田固井材料的更新?lián)Q代產(chǎn)品，成功地在大慶、勝利、大港、中原、吉林、長慶、江蘇、青海、河南、吐哈、玉門、華北、冀東、塔里木和延長油礦等十多個油田的近600口天然氣井、地質(zhì)勘探井、調(diào)整井、水平井、小間隙側(cè)鉆井、欠平衡井和開發(fā)井等不同類型的油氣井中得到推廣應(yīng)用，解決了老油田調(diào)整井和國家發(fā)改委“十五”重點建設(shè)項目（西氣東輸）青海澀北氣田（西氣東輸氣源區(qū)）長期存在的固井竄、漏技術(shù)難題，固井質(zhì)量顯著提高，有效地減少了油氣資源散失，延長了油氣井開發(fā)壽命，提高了油氣資源利用率。為油田創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益2000多萬元，間接經(jīng)濟效益5億多元，其經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

首先設(shè)計合成了 Fe2B 間隙化合物，其中包含一維硼鏈結(jié)構(gòu)和高導(dǎo)電的 Fe 主體網(wǎng)絡(luò)，該化合物表現(xiàn)出與純硼截然不同的電化學(xué)性質(zhì)， 1400 次循環(huán)后基于 B 計算的容量可達 10700 mA h/g 。高導(dǎo)電的 Fe 基質(zhì)和高分散的一維硼鏈結(jié)構(gòu)首先激活了部分 B 的儲鋰潛能，并且在循環(huán)反應(yīng)過程中 Fe 基質(zhì)不斷將硼鏈分散成單原子，從而實現(xiàn)了更高效的儲能。然而，由于間隙化合物中 B 的質(zhì)量含量過低，材料整體容量不符合實際需求。研究者隨后通過熱力學(xué)計算發(fā)現(xiàn) B2O3 與鋰發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變僅為 -489 kJ/mol ，即發(fā)生該反應(yīng)的逆反應(yīng)發(fā)生僅需克服 489 kJ/mol ，遠小于可逆負極材料 Fe2O3 和 SnO2 。?

金屬基復(fù)合材料是近幾年來迅速發(fā)展起來的一種高技術(shù)的新型工程材料，它具有高的比剛度，比強度，優(yōu)良的高溫性能，低的熱膨脹系數(shù)以及良好的耐磨、減摩性。由于其優(yōu)良的加工、成型性能，明顯的性能價格比之優(yōu)勢，在世界許多國家，如美國、英國、日本以及印度、巴西等對它的研究和應(yīng)用開發(fā)正多層次大面積的展開。金屬基復(fù)合材料的成功應(yīng)用首先是在航空、航天領(lǐng)域，如美國宇航局（NASA

研發(fā)階段/n項目簡介：耐磨耐蝕合金材料廣泛應(yīng)用于通用機械產(chǎn)品，如泵用葉輪、泵殼、泵蓋，閥門閥體、閥蓋，離心轉(zhuǎn)子等所有過流部件。這些產(chǎn)品經(jīng)常承受特殊固體介質(zhì)的機械磨損、液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕、汽蝕和沖蝕磨損，以及高溫氧化，工況條件十分惡劣。我院研制的耐磨耐腐蝕合金材料廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、電力、化工、建材等行業(yè)，具有優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性和抗沖擊力，取代高鉻鑄鐵、鎳硬鑄鐵、高錳剛及不銹鋼等材料，用于制造磨球、襯板、渣漿泵（閥）、風(fēng)機等易損件，以及高溫耐磨件，其壽命比常規(guī)材料提高兩倍以上，優(yōu)良的工藝性能，其性

氣凝膠材料是一種納米多孔性固體材料，孔隙率高達 80.0-99.8%，是最輕 的固體材料，比表面積非常大，隔熱性能好。 本項目除可生產(chǎn)耐 650oC 二氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料外，還可生產(chǎn)耐 1100oC 透波型二氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料。氣凝膠隔熱復(fù)合材料可用于冷庫 保溫、石油管道保溫、LNG 保溫、高速鐵路保溫隔音等領(lǐng)域；還可用于防爆、 防彈，氣凝膠材料具有吸能的特點，在防爆領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。 本項目研制的二氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品， 耐 1100oC 的兩種二氧化硅氣凝膠隔熱復(fù)合材料國外尚未見報導(dǎo)，綜合技術(shù)水平 處于國內(nèi)領(lǐng)先，達到國際先進水平。

煤系高嶺土合成SiAlON體系材料是以煤系高嶺巖（主要化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁以及殘存的碳）為主要原料，采用多種介質(zhì)（碳、金屬粉、氮化物等）協(xié)同還原-氮化的方法合成高性能SiAlON體系耐火材料的一種技術(shù)，其基本工藝過程是：將煤系高嶺土與少量添加介質(zhì)均勻混合，添加有機粘結(jié)劑混合后壓制初始強度成型，在高溫下通入氮氣還原氮化合成SiAlON耐火材料。目前，我國已成為耐火材料的生產(chǎn)大國，耐火材料市場巨大，故合理利用煤炭工業(yè)廢棄物、實現(xiàn)資源高效利用對于環(huán)境保護、實現(xiàn)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均具有非常重要的意義。本課題的特點是：一方面原料豐富、價格低廉、合成工藝非常簡單,有利于大型工業(yè)化生產(chǎn), 可以高效、清潔、充分利用煤系高嶺巖礦的有價值成分，是制備高溫耐火材料的又一個新途徑；另一方面可以明顯降低我國耐火材料原料緊張的壓力，提高耐火材料質(zhì)量。本課題在多項國家科技支撐計劃及國家自然科學(xué)基金的資助下，在該技術(shù)的研究與應(yīng)用開發(fā)方面進行了深入系統(tǒng)的研究工作，創(chuàng)造了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新配方、新工藝，擁有4項國家發(fā)明專利，并分別獲得了教育部二等獎、中國冶金科學(xué)技術(shù)獎二等獎等多項獎項。 可用于合成低成本、高性能、高附加值的氮氧化物復(fù)合材料。其應(yīng)用領(lǐng)域包括：高爐爐腰、爐腹和下部爐身耐火材料，新一代高爐復(fù)合爐襯陶瓷杯，鋼包透氣磚，水平連鑄防裂環(huán)，連鑄浸入式水口防堵塞材料熱電偶套管，噴射冶金爐噴涂料等。