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本項目以生物質(zhì)廢棄物作為原材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高成本碳纖維生產(chǎn)方法有利于將農(nóng)業(yè)與工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合于生物經(jīng)濟(jì)中，制造可再生產(chǎn)品符合綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 高質(zhì)量的碳纖維以其高強(qiáng)度、低重量及耐熱性等卓越性能可作為自行車、汽車、風(fēng)車以及運(yùn)動器械等諸多領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)材料。以生物質(zhì)廢棄物作為原材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高成本碳纖維生產(chǎn)方法有利于將農(nóng)業(yè)與工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合于生物經(jīng)濟(jì)中，制造可再生產(chǎn)品符合綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。木質(zhì)素是世界上最豐富的生物聚合物之一，但其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜且具有異質(zhì)性，且作為造紙及紙漿工業(yè)的廢棄物無法得到合理利用。

粉煤灰基免燒免蒸磚是一種新型的建筑材料，它利用粉煤灰、電石渣、石膏等工業(yè)廢棄物作為主要粉體原料，以減水劑、緩凝劑等添加劑作為輔助材料，通過一定的工藝方法進(jìn)行加工制作，從而生產(chǎn)出具有一定強(qiáng)度和耐久性的磚塊，以取代傳統(tǒng)的燒制成型的磚塊。這種不經(jīng)高溫煅燒而制造的一種新型磚類建筑材料對環(huán)境保護(hù)具有重要意義，在減少自然資源消耗的同時，有效的減少工業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染。在建筑材料市場，粉煤灰基免燒免蒸磚由于其環(huán)保特性，并且在施工過程中具有一定的便利性和經(jīng)濟(jì)性，從而具有較大的競爭優(yōu)勢。這種新型材料具有綠色環(huán)保、高強(qiáng)度、輕質(zhì)等特點，是磚類建材領(lǐng)域?qū)腆w廢棄物資源化利用的理想應(yīng)用方向。 技術(shù)特點 環(huán)保：粉煤灰基免燒免蒸磚以粉煤灰、電石渣、石膏等工業(yè)廢棄物作為主要粉體原料，可以減少對自然資源的消耗，使工業(yè)廢棄物得到有效利用，有利于環(huán)境保護(hù)。 高強(qiáng)度：采用特定工藝進(jìn)行加工處理，使得粉煤灰基免燒免蒸磚具有一定的抗壓強(qiáng)度和耐久性，通過對工藝配比的調(diào)控，可以制備出滿足不同需求的磚體，其28天強(qiáng)度為30-60 MPa。 輕質(zhì)：相較傳統(tǒng)的磚體材料而言，粉煤灰基免燒免蒸磚具有較輕的重量有利于施工和運(yùn)輸。 生產(chǎn)工藝簡單：不需要進(jìn)行復(fù)雜工業(yè)合成，只需將不同粉體進(jìn)行充分混合，然后制作成型。生產(chǎn)設(shè)備簡單易使用，可以在適當(dāng)?shù)脑O(shè)備條件先進(jìn)行規(guī)模化量產(chǎn)。 安全：在實際生產(chǎn)操作中不需要使用高濃度氫氧化鈉溶液進(jìn)行活化，降低了施工人員的危險。

本產(chǎn)品以復(fù)合乳液作為改性劑結(jié)合交聯(lián)劑對常溫基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，通過優(yōu)化的乳化工藝，制備了高性能、具有穩(wěn)定化學(xué)網(wǎng)絡(luò)的常溫瀝青復(fù)合乳液基，改變市政路面的施工方式和環(huán)境、通過提高柔性路，結(jié)構(gòu)形式和強(qiáng)度控制手段，用于人口密集區(qū)要求嚴(yán)格的路橋施工，對于需要快速開放交通的市政路面具有明顯優(yōu)勢。

高濃度污水的絮凝沉降處理中，往往會遇到泥化程度高、難以沉降的問題，將磁性力場引入絮凝工藝，可望增強(qiáng)絮團(tuán)沉降動力，提升污水澄清效果。磁性絮凝劑是將磁種材料與絮凝劑基體復(fù)合，形成集磁性與絮凝特性與一身的復(fù)合絮凝劑，在高濃度工業(yè)污水、礦物洗選廢水、生活污水的磁絮凝處理方面具有重要的應(yīng)用前景。

本項目通過在Cu-Cr原位復(fù)合材料中加入稀土來提高銅合金的導(dǎo)電率，同時還能有效提高合金的強(qiáng)度和抗軟化溫度。加入微量合金元素Zr、Ag提高合金的強(qiáng)度和抗軟化溫度。在Cu-15%Cr合金中加入微合金元素Zr的Cu-15%Cr-0.15%Zr合金，由于Zr的加入可使材料的抗拉強(qiáng)度提高8%左右，并減緩?fù)嘶鹛幚頃r強(qiáng)度的下降速度，即提高抗軟化溫度30～50℃。中間熱處理溫度在450℃時所得綜合性能最佳，在應(yīng)變量η=8.63時，形變Cu-15%Cr原位復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到995MPa，導(dǎo)電率為75%IACS。CuNb合金經(jīng)大量拉拔變形后，形成的Nb纖維分布在Cu基體上，Cu-20%Nb（體積分?jǐn)?shù)%）復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度接近2000MPa。

本技術(shù)適用于芳綸纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維、碳纖維、聚醚醚酮纖維、聚酰亞胺纖維等高性能化學(xué)纖維，采用濕法造紙技術(shù)，制備絕緣紙、摩擦材料等紙基功能材料和蜂窩紙等高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料等。解決了高性能纖維紙基功能材料生產(chǎn)中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫?zé)釅旱汝P(guān)鍵技術(shù)。可提供高性能纖維紙基材料濕法連續(xù)生產(chǎn)線成套技術(shù)，為相關(guān)行業(yè)提供高性能纖維紙基功能材料和結(jié)構(gòu)材料及其復(fù)合材料等高新技術(shù)材料產(chǎn)品。 關(guān)鍵技術(shù) 對于濕法抄造工藝來說，纖維能否均勻分散、濕法成型工藝和熱壓工藝是否合理是決定產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的重要因素。本項目成果解決了高性能纖維紙基材料生產(chǎn)中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫?zé)釅旱汝P(guān)鍵技術(shù)。超高效碳纖維電磁屏蔽紙的制備創(chuàng)新地利用碳纖維、金屬導(dǎo)電纖維這兩種纖維的優(yōu)勢互補(bǔ)，保證成紙在擁有良好屏蔽效能的同時具有很好的機(jī)械性能和柔韌性。性能良好的超高分子量聚乙烯纖維紙主要是采用纖維洗滌-超聲預(yù)處理-疏解分散-分散劑分散工藝，通過預(yù)處理、添加助劑、成型和增強(qiáng)而制得。采用聚酰亞胺纖維通過自有技術(shù)制備得到高性能的聚酰亞胺纖維絕緣紙等紙基功能材料。采用碳纖維配用聚醚醚酮纖維制備紙基摩擦材料。 知識產(chǎn)權(quán)及項目獲獎情況 一種聚酰亞胺導(dǎo)電紙的制備方法 201610487328.X 一種超高分子量聚乙烯纖維紙的制備方法 201610921059.3 一種超高分子量聚乙烯纖維的預(yù)處理分散方法 201610920332.0 一種超高效碳纖維電磁屏蔽紙 201710204473.7 一種聚醚醚酮纖維紙及其制備方法 201710544478.4 一種碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮紙基摩擦材料及其制備方法 201710559878.2 項目成熟度 實驗室試驗和中試已完成，部分成果已經(jīng)用于試生產(chǎn)。 投資期望及應(yīng)用情況 期望在碳纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維、聚醚醚酮纖維技等高性能纖維共同進(jìn)行技術(shù)開發(fā)或技術(shù)轉(zhuǎn)讓。 采用高性能纖維制備紙基功能材料和結(jié)構(gòu)材料是航空航天、國防、高鐵和電力電機(jī)等重要領(lǐng)域開發(fā)的一類產(chǎn)品，目前主要是日本、奧地利和美國等國家生產(chǎn)。 國內(nèi)近年開始關(guān)注，并有少數(shù)幾家開始進(jìn)行，但尚只能生產(chǎn)少數(shù)幾類低檔次產(chǎn)品。目前已經(jīng)利用本項目成果建成年產(chǎn) 150 噸聚酰亞胺纖維絕緣紙生產(chǎn)線，生產(chǎn)聚酰亞胺纖維絕緣紙。

絕緣體-金屬相變材料領(lǐng)域。 利用簡單易行的方法制備大尺寸高質(zhì)量二氧化釩單晶體，實現(xiàn)了二氧化釩單晶體電阻的快速溫度響應(yīng)。 

劉奇航及其合作者以最近由中科院物理所領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)的ZnCu3(OH)6BrF為例，采用修正后的單體平均場密度泛函理論方法，對這一體系的本征和摻雜行為進(jìn)行了詳盡的模擬。研究發(fā)現(xiàn)，ZnCu3(OH)6BrF摻雜后，摻入的電子并沒有成為期待的“自由載流子”，而是局域在一個銅原子周圍，引起了局域形變。這種電子與束縛它的晶格畸變的復(fù)合體稱為極化子（如圖一所示）。本征材料的帶隙中形成新的電子態(tài)。因此，電子摻雜后，ZnCu3(OH)6BrF并沒有實現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。相比之下，具有類似CuO4局部環(huán)境的銅氧化物高溫超導(dǎo)體的母體材料Nd2CuO4顯現(xiàn)除了不同的隨摻雜濃度變化的導(dǎo)電性。研究發(fā)現(xiàn)，低摻雜濃度時，銅原子附近形成較為擴(kuò)展的極化子，因此在高摻雜濃度時，這些極化子之間的躍遷可以使系統(tǒng)導(dǎo)電性大大增加，實現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，與實驗觀測很好地吻合。? 該研究圓滿地解釋了最近實驗上觀測到的Kagome晶格的鋅銅羥基鹵化物在摻雜后并不導(dǎo)電的現(xiàn)象，指出要在量子自旋液體實現(xiàn)超導(dǎo)，僅僅找到量子自旋液體體系是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須實現(xiàn)有效摻雜，注入一定濃度的“自由載流子”，為耕耘在該領(lǐng)域的實驗工作者提出了新的挑戰(zhàn)和實驗方向。

本發(fā)明公開了一種基于 g-氮化碳復(fù)合的二氧化鈦光觸媒活性炭的制備方法，包括：(a)將鈦酸酯和醇的溶液，向該溶液中加入 g-氮化碳顆粒，攪拌均勻后獲得混合溶液；(b)將混合溶液放置到高壓釜中執(zhí)行反應(yīng)，接著自然冷卻至室溫并收集反應(yīng)產(chǎn)物，由此制得負(fù)載有 g-氮化碳顆粒的二氧化鈦顆粒；(c)將該復(fù)合二氧化鈦顆粒分散在去離子水中并配置乳濁液，然后將椰殼活性炭浸泡在該乳濁液中，搖蕩烘干即得到具備可見光響應(yīng)特性的二氧化鈦光觸媒活性炭產(chǎn)品。通過本發(fā)明，可制得擁有可見光響應(yīng)特性、平均粒徑為 5～7 納米的二氧化鈦顆粒

該技術(shù)通過分子設(shè)計和環(huán)境友好的水解反應(yīng)，利用頂角-戴帽法和官能團(tuán)剪裁等手段制備帶有多種可反應(yīng)性基團(tuán)的中空籠型納米材料。材料具有質(zhì)輕、透氣、超低介電常數(shù)、耐熱、易加工、可溶解性、生物相容性等特性，體現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)納米材料的優(yōu)點，與聚合物有非常好的相容性和分散性。這類有機(jī)－無機(jī)雜化材料實現(xiàn)了將有機(jī)材料的耐熱性能和高強(qiáng)度與有機(jī)高分子材料的加工工藝簡單完美結(jié)合的目的。 籠型倍半硅氧烷與高分子聚合物的相容性良好，基本可以達(dá)到分子級均勻分散，這是普通無機(jī)填料無法達(dá)到的，得益于籠型倍半硅氧烷分子具有有機(jī)部分，既使在惰性基團(tuán)取代籠型倍半硅氧烷中也可以與有機(jī)基體實現(xiàn)良好的相容行為。同時，材料的耐熱性能指標(biāo)（如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，5%質(zhì)量損失熱降解溫度）均有大幅度提高，這是因為籠型倍半硅氧烷的Si－O骨架部分提供了優(yōu)異的抵抗熱沖擊性能，此外，還可以利用多官能化籠型倍半硅氧烷進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)實現(xiàn)三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步提高耐溫性能。另外，籠型倍半硅氧烷可以作為各種催化劑和其他功能性材料的載體，在拓寬這些功能材料使用溫度的同時提高其某些性能，如提高電致發(fā)光材料的發(fā)光效率和發(fā)光純度，提高催化劑的催化效率和選擇性。 可以預(yù)見，隨著各個交叉學(xué)科領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，籠型倍半硅氧烷作為典型的有機(jī)-無機(jī)雜化材料的優(yōu)異性能將會引起人們越來越濃厚的研究興趣。 粒子尺寸：1.5～3nm；溶解性：根據(jù)官能團(tuán)不同，可溶解于有機(jī)溶劑或水；顏色：白色；耐熱性：熱分解溫度在250℃以上。可用于耐高溫材料、航空航天材料、復(fù)合材料、超低介電材料、塑料及纖維改性、功能高分子材料、特種涂料、生物材料等制備。在高附加值材料領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。項目投資300～400萬。