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本技術適用于芳綸纖維、高強高模聚乙烯纖維、碳纖維、聚醚醚酮纖維、聚 酰亞胺纖維等高性能化學纖維，采用濕法造紙技術，制備絕緣紙、摩擦材料等紙 基功能材料和蜂窩紙等高強度結構材料等。解決了高性能纖維紙基功能材料生產 中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫熱壓等關鍵技術。可提供高性能纖維紙基 材料濕法連續生產線成套技術，為相關行業提供高性能纖維紙基功能材料和結構 材料及其復合材料等高新技術材料產品。 2 關鍵技術 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 合理是決定產品質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 料生產中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫熱壓等關鍵技術。 超高效碳纖維電磁屏蔽紙的制備創新地利用碳纖維、金屬導電纖維這兩種纖 維的優勢互補，保證成紙在擁有良好屏蔽效能的同時具有很好的機械性能和柔韌299 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-超聲預處理-疏解 分散-分散劑分散工藝，通過預處理、添加助劑、成型和增強而制得。采用聚酰 亞胺纖維通過自有技術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。 3 知識產權及項目獲獎情況 一種聚酰亞胺導電紙的制備方法 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 一種碳纖維增強聚醚醚酮紙基摩擦材料及其制備方法 201710559878.2 4 項目成熟度 實驗室試驗和中試已完成，部分成果已經用于試生產。 5 投資期望及應用情況 期望在碳纖維、高強高模聚乙烯纖維、聚醚醚酮纖維技等高性能纖維共同進 行技術開發或技術轉讓。 采用高性能纖維制備紙基功能材料和結構材料是航空航天、國防、高鐵和電 力電機等重要領域開發的一類產品，目前主要是日本、奧地利和美國等國家生產。 國內近年開始關注，并有少數幾家開始進行，但尚只能生產少數幾類低檔次產品。 目前已經利用本項目成果建成年產 150 噸聚酰亞胺纖維絕緣紙生產線，生產 聚酰亞胺纖維絕緣紙

熱電效應（Thermoelectric Effects）提供了一種在熱能和電能之間直接轉化的手段，在現今世界能源和環境問題的背景下，熱電效應作為一種清潔有效的能源轉化方式而受到廣泛關注。相比于傳統的熱電材料，I?V?VI2 (I=Ag; V=Sb, Bi; and VI=S, Se, Te)型半導體由于本征的極低晶格熱導率而成為具有良好潛力的熱電材料體系。盡管AgSbTe2是其中最為廣泛研究的材料，但是由于其制備需要大量豐度較低的元素碲（Tellurium），且熱穩定性較差，因而人們希望用更加廉價和穩定的AgBiSe2來代替。之前對于AgBiSe2的研究，主要集中在通過對其進行元素摻雜優化載流子濃度這一方面，而本文指出通過將AgBiSe2與AgBiS2復合，使用球磨的方法使兩相完全固溶，可以更進一步降低材料的晶格熱導率。結果顯示，材料的熱導率在773K溫度下，從原本的~0.5 W/mK降低到了0.33 W/mK，成為這個體系到目前為止報道的最低的熱導率。結合電性能用銦摻雜改性，最終，該材料在773K時的最高ZT值到達了0.9，與該體系之前取得的最高ZT相近，是本征AgBiSe2的2.5倍左右(如圖所示)。這種運用球磨實現多相固溶以降低晶格熱導率的方法，也為其他體系熱電材料的相關研究指出了一個值得嘗試的方向。

該研究詳細闡述了由于實空間中Mg-Mg化學鍵構成的電子輸運通道遠離陰離子位置，使Mg3Sb2-yBiy材料體系中合金化原子散射聲子降低晶格熱導率的同時對電子散射較弱，有利于實現電熱輸運的解耦與分別調控（如圖1）。最終，研究成功實現Mg3Sb2-yBiy材料體系室溫功率因子的進一步提升，并在Mg3+δSb1.0Bi1.0:Mn0.01材料中實現室溫下

本項目以生物質廢棄物作為原材料代替傳統的高成本碳纖維生產方法有利于將農業與工業生產結合于生物經濟中，制造可再生產品符合綠色經濟發展戰略。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 高質量的碳纖維以其高強度、低重量及耐熱性等卓越性能可作為自行車、汽車、風車以及運動器械等諸多領域的優質材料。以生物質廢棄物作為原材料代替傳統的高成本碳纖維生產方法有利于將農業與工業生產結合于生物經濟中，制造可再生產品符合綠色經濟發展戰略。木質素是世界上最豐富的生物聚合物之一，但其分子結構復雜且具有異質性，且作為造紙及紙漿工業的廢棄物無法得到合理利用。

鐵電陶瓷粉體及其集成器件的研究與開發是目前最為活躍的領域。大部分鐵電陶瓷是鈣鈦礦型復氧化物，其中最為重要的是BaTiO3基氧化物陶瓷。BaTiO3是在第二次世界大戰的1942年到1945年間，由美國、蘇聯、日本各自發現的高介電常數、強介電體的材料。由于其具有優越的介電、壓電、鐵電性能，被廣泛應用于制備各種陶瓷電容器、微波器件、鐵電存儲器、溫度傳感器、非線性變阻器、熱敏電阻、超聲波振子、蜂窩狀發熱體等電子器件。隨著現代科學技術的飛速發展和電子元件的小型化、高度集成化，需要制備與合成符合發展要求的高質量的鈦酸鋇基陶瓷粉體。納米BaTiO3基電子陶瓷具有獨特的絕緣性、壓電性、介電性、熱釋電性和半導體性為元器件的小型化、集成化帶來可能，大大提高了產品的附加值和市場競爭力。如采用納米BaTiO3粉末制多層電容器，可以顯著減薄每層厚度增加層數，從而大大提高電容量和減小體積。因此，低成本合成鈦酸鋇基納米陶瓷粉體對我國信息產業、電子工業等的發展具有重要的意義。 溶膠-凝膠自燃合成(Sol-gel Autoignition Synthesis，SAS)是九十年代伴隨著高溫燃燒合成的深入研究和超純、超細氧化物陶瓷的制備而出現的一種低成本制備與合成單一氧化物和復雜氧化物的技術。它是指有機鹽凝膠或有機鹽與金屬硝酸鹽在加熱過程中發生氧化還原反應，燃燒產生大量氣體，可自我維持并合成所需燃燒產物的材料合成工藝。它的主要的特點有以下幾點：(1)：燃燒體系的點火溫度低(150℃-200℃)，一般為有機物的分解溫度；(2)：燃燒火焰溫度較低(1000℃-1400℃)，燃燒時產生大量氣體，可獲得具有高比表面積的陶瓷粉體。高溫燃燒合成燃燒溫度一般高于1800℃，合成的粉體粒度較粗，而SLCS則可制得納米粉末；(3)各組分達到分子或原子水平的復合；(4)：反應迅速：燃燒合成一般在幾分鐘內完成；(5)所合成的粉體疏松多孔，分散性良好；(6)：耗能低；(7)：所用設備和工藝簡單、投資??；(8)：自凈化：由于原料中的有害雜質在燃燒合成過程中能揮發逸出，所以產品純度易于提高。 本項目申請者采用SAS技術已經成功地合成了粒度達70nm左右的BaTiO3陶瓷粉體。 廣泛應用于制備各種陶瓷電容器、微波器件、鐵電存儲器、溫度傳感器、非線性變阻器、熱敏電阻、超聲波振子、蜂窩狀發熱體等電子器件。

本科及以上學歷，所學專業或研究方向為陶瓷材料、內燃機、動力學 1.本科及以上學歷，所學專業或研究方向為陶瓷材料、內燃機、動力學；2.熟悉流體分析、發動機及活塞相關知識；3.能帶領團隊開展活塞CFD兩相流模擬研究。

項目成果/簡介:目前鋰離子電池的能量密度已經越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機和大規模儲能方面的應用。鋰離子電池的能量密度低主要是因為所采用的正負極材料的比容量較低，尤其是負極材料石墨，其理論比容量為 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商業化前景的負極材料為硅基負極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據招商證券預計，硅基負極材料在 2020 年的市場使用量接近于 5 萬噸，銷售額接近于 50 億。 然而硅基材料在充放電過程中較大的體積變化率（>300%）限制了其商業化應用，較大的體積變化導致極片碎裂以及電解液在材料表面持續分解，從而造成其循環性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導體，其導電性較差，從而導致硅基負極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負極材料這兩大缺點是普及硅基材料在鋰離子電池應用的關鍵。 陳永勝教授課題組結合在納米技術和石墨烯材料領域的專長，經過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業化的工藝技術制備了石墨烯包覆的硅基負極材料，主要技術創新點包括：1）采用獨特的、具有自主知識產權的納米技術將大粒徑的硅粉進行納米化處理，納米化大大緩解了硅在充放電過程中體積變化的問題，從而從根本上解決了硅基負極材料循環性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發揮了石墨烯導電導熱性能好、機械性能優異、電化學性能穩定等特點，改善了材料的鋰離子擴散性能和電子導電性，大大提高了功率特性； 14隔絕了硅與電解液的直接接觸，抑制副反應造成的電解液分解和材料侵蝕，提高了首次效率，延緩了使用過程中的壽命衰減；進一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結構的整體穩定性，極大地提升了循環特性。效益分析:陳永勝教授課題組發明的石墨烯包覆硅基負極材料，從制備過程上講，具有工藝簡單、成本低廉、易工業化的特點；從性能上講，具有比容量高、穩定性好、壓實密度大等優點，與高比容量正極組成的鋰離子電池的能量密度是當前商業化鋰離子電池能量密度的數倍以上。

目前鋰離子電池的能量密度已經越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機和大規模儲能方面的應用。鋰離子電池的能量密度低主要是因為所采用的正負極材料的比容量較低，尤其是負極材料石墨，其理論比容量為 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商業化前景的負極材料為硅基負極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據招商證券預計，硅基負極材料在 2020 年的市場使用量接近于 5 萬噸，銷售額接近于 50 億。 然而硅基材料在充放電過程中較大的體積變化率（>300%）限制了其商業化應用，較大的體積變化導致極片碎裂以及電解液在材料表面持續分解，從而造成其循環性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導體，其導電性較差，從而導致硅基負極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負極材料這兩大缺點是普及硅基材料在鋰離子電池應用的關鍵。 陳永勝教授課題組結合在納米技術和石墨烯材料領域的專長，經過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業化的工藝技術制備了石墨烯包覆的硅基負極材料，主要技術創新點包括：1）采用獨特的、具有自主知識產權的納米技術將大粒徑的硅粉進行納米化處理，納米化大大緩解了硅在充放電過程中體積變化的問題，從而從根本上解決了硅基負極材料循環性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發揮了石墨烯導電導熱性能好、機械性能優異、電化學性能穩定等特點，改善了材料的鋰離子擴散性能和電子導電性，大大提高了功率特性； 14隔絕了硅與電解液的直接接觸，抑制副反應造成的電解液分解和材料侵蝕，提高了首次效率，延緩了使用過程中的壽命衰減；進一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結構的整體穩定性，極大地提升了循環特性。

超高韌性混凝土（UHTCC） 硬化后具有顯著的應變硬化特征，在拉伸荷載作用下可產生多條細密裂縫，極限裂縫寬度小于0.1mm，極限拉應變可穩定地達到3％以上。該材料的極限拉應變是混凝土拉應變 (0.01%)的300倍以上，鋼筋屈服應變 (0.15%) 的20倍以上。采用UHTCC永久性模板-結構一體化設計方法，在模板設計過程中，使用模板的連接件和面板來分散混凝土主體結構上的裂縫，借助UHTCC材料的裂縫無害化分散能力將混凝土結構可能產生的裂縫分散成寬度小于0.1mm的無害裂縫，通過這樣的方法可以有效控制大體積混凝土表面的裂縫，從而提升其耐久性

"近年來，鋰離子電池在智能電網、航空航天和軍事儲能等高能耗新能源領域的應用不斷擴展，現有商用正極材料體系（包括層狀結構的鎳鈷錳酸鋰、尖晶石結構的錳酸鋰和橄欖石結構的磷酸鐵鋰）的實際比容量已經接近各自的理論極限值，無法滿足日益增長的能量密度需求。富鋰錳基正極材料不僅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其較低的鈷和鎳含量能夠有效降低電池的成本。 本項目主要通過構筑缺陷來增強富鋰錳基正極材料的電化學性能，實現高的首圈庫倫效率、倍率性能和循環穩定性，提升富鋰錳基正極材料整體性能，為其商業化應用打下基礎。 "