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高性能鋁合金架空導線材料與應用
2018年國家技術發明二等獎
電網是我國經濟發展的命脈，架空輸電導線作為電力輸送的“血管”是電網中用量最大、最關鍵的組成部分之一。導線的導電率每提升1%IACS，全國每年節約線損超70億千瓦時。特高壓、遠距離、大容量輸電和清潔能源利用的發展，對架空導線的導電率、強度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升導電率與同時提高強度和耐熱性之間存在矛盾，導致我國電網建設急需的特種導線難以滿足工程需求。上海交通大學孫寶德教授團隊與江蘇中天科技集團合作，經十余年研究，取得以下創新性成果：
1.發明了耐熱高導Al-Zr-Y合金材料及微結構調控工藝，解決了耐熱相粗大和溶質鋯(Zr)原子析出不充分的難題，使導電率從60% IACS提高到60.8%IACS，耐熱溫度從150℃提高到210℃。研制的耐熱鋁合金導線電網改造工程中獲得大量應用，占國內耐熱導線40%市場份額；
2. 發明了高強抗疲勞Al-Mg-Si導線，解決了強化相調控和超細夾雜去除的難題，顯著提高了材料的抗疲勞性能，在運行張力增大的條件下，振動疲勞壽命超過3000萬次。研制的特種大跨越導線和全鋁合金節能導線，占國內30%市場份額，特別是大跨越導線，幾乎包攬了國家電網大跨越工程；
3. 發明了高效除氫、活性涂層陶瓷過濾和新型細化劑制備等導線冶金質量控制技術，解決了微量雜質元素與氣體去除的難題，實現了電工鋁導線的導電率從61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型節能導線在特高壓工程中獲得大量應用。
上述成果依托國家973項目、國家自然科學基金、上海市節能減排專項等項目，共獲得19項中國發明專利，1項美國專利和25項實用新型專利，發表論文49篇。成果在特高壓電網建設、電網增容改造、新能源并網發電、電網領域節能減排中發揮重要的作用，并且出口到歐美及一帶一路沿線國家，海外累計架線超2萬公里，打破國際壟斷，成為中國制造和中國電力走出去的“國家名片”。
導線性能測試實驗室
超細夾雜物去除-現場試驗
加拿大奧爾茲灣跨海大跨越——世界拉力最大的輸電跨越工程
晉東南-南陽-荊門 1000kV 黃河大跨越
上海交通大學
2021-05-11
新型微波旋磁-介電復合陶瓷材料
針對當前各類電子信息元器件多功能化、高頻化的趨勢，特別是微波、毫米波60GHz載波通信的出現，所研發的新型微波旋磁-介電復合陶瓷材料能夠在寬頻段范圍特別是微波頻段內同時具有優良電磁性能與介電性能，并滿足LTCC技術要求，是一種多功能電路板材料。研發的新型微波旋磁-介電復合陶瓷材料性能將達到先進水平，可以滿足汽車、航空、航天等工業領域的需求，實現基于自主研發的微波磁介復合陶瓷材料及其相關器件的批量生產。項目的實施可以滿足我國在運載火箭系統、衛星系統、導彈、神舟飛船、區域電子對抗系統中的微波通訊、功率放大器、發射機等微波集成電路中(MIC)等軍事方面對無線通信天線的應用需求，從而填補我國在這一領域的技術空白，替代國外同類產品，改變我國目前面臨的關鍵元器件受制于人的不利局面，具有巨大的戰略價值和社會經濟效應。本項目完成后，在微波磁介復合陶瓷材料技術方面具有獨立的知識產權，降低我國在這一關鍵領域的對外依賴程度，同時將顯著改善相關領域缺乏自主創新、具有高附加值的技術和產品的現狀，形成示范性整體性產業化鏈條，提升產業地位。
電子科技大學
2021-04-10
硅基新一代鋰電負極材料制備
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。
南開大學
2021-04-11
低場高性能稀土超磁致伸縮材料
國家“863”支持項目。采用一種新的制造技術，制造<110>軸向取向多晶棒材，在5MPa預應力和500 Oe磁場下的磁致伸縮系數達l//=950-1150ppm，重復性好，一致性高，工藝易于控制，成品率高。已獲國家發明專利，擁有自主知識產權。 材料的應用領域及市場前景預測 (1) 國防、航空航天和高技術領域：主要用于制造聲納用水聲換能器與水聲對抗換能器、線性馬達、燃油噴射器、傳感器、噪聲與振動控制系統等，可用于航空飛行器、地面運載工具和武器等。據預測2015年此領域的世界市場額將達到3.3億美元。 (2) 運輸領域：主要用于反噪聲、減振和消振、剎車系統、燃油噴射系統、閥門、泵和線性馬達等。預測2015年世界需求量將達到10.5億美元，是本世紀初用量最大的領域。 (3) 現代高技術領域：主要用于超聲波技術、波動采油技術、海洋通訊、海洋開發與勘察、海洋捕撈等。預計2015年此領域的世界市場額將達到3.3-4.0億美元。
北京科技大學
2021-04-11
噴射成形高性能材料制備技術與應用
新金屬材料國家重點實驗室噴射成形技術研究室現有副教授以上研究人員4人，其中教育部長江學者獎勵計劃特聘教授1人，留學回國人員3人，長期從事噴射成形及其它材料制備成形技術和新材料的研究開發，在相關理論和應用研究方面取得了一定的成果，積累了豐富的經驗。已經發表相關論文100余篇，申請國家發明專利3項。 噴射成形是一項21世紀新材料開發和傳統材料性能提升的先進制備技術，廣泛應用于國民經濟和國防建設的各個領域。 噴射成形高性能鋁合金研究與應用： (1)高硅鋁合金：具有良好的綜合力學性能以及高溫耐磨性能，廣泛應用于汽車、機械和電子工業。 (2)超高強度高韌性鋁合金：室溫抗拉強度達到850MPa以上，同時具有良好的塑韌性和抗應力腐蝕能力，在航空航天工業、核工業、交通運輸工業等領域有重要作用。 噴射成形電子材料研究與應用： (1)Cu-Cr電觸頭材料：合金中Cr相顆粒的尺寸明顯細化，觸點的開關性能明顯提高，使其成為高性能大容量真空開關的優良材料。 (2)輕質Si-Al封裝材料：具有低密度、高導熱率和與半導體材料相近的熱膨脹系數，是理想的新型電子封裝材料，尤其適用于航空航天等需要輕質低膨脹封裝材料的應用領域。 新型高溫（>1200℃）抗氧化耐磨材料研究與應用： 在高溫磨損條件下可以保持良好的抗氧化性能，廣泛適用于高溫加熱爐等應用領域。
北京科技大學
2021-04-11
銅材復雜器件耐腐蝕耐磨材料的研究
在海洋環境、酸雨污染、高溫高濕等的環境條件下，紫銅、黃銅及其合金的加工器件在中間工序存放和使用過程中會造成點蝕，進而擴展為大面積腐蝕，而作為連接部件會加劇縫隙腐蝕引發應力腐蝕斷裂。該項目成功研制了耐腐蝕耐磨防腐蝕環保涂料，大大延長銅類尤其是紫銅的自然存放期，對銅器件生產和運輸過程中起到了很好的保護作用；由于耐蝕性優異，也可作為長期防護涂層。該技術獲得的涂層在厚度為5μ條件下測試相關主要技術指標如下： 外觀 無色透明 可保留銅的金屬光澤；可調整任意顏色 粘度 25秒 《涂料粘度測定法》（涂-4杯）（GB/T 1723-1993） 附著力 0級 《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》（GB/T9286-1998） 耐鹽霧 200h 《色漆和清漆耐中性鹽霧的測定》（GB/T1771-1991） 耐沖擊 50Kg·cm 《漆膜耐沖擊測定法》GB/T1732-1993 耐磨擦 0.005千克 《漆膜耐磨性測定法》（GB/T1768-1989） 硬度 4H 《涂膜硬度鉛筆測定法》（GB/T6739-1996） 相容性 與彈藥相容 《真空安定性試驗-壓力傳感器法》（GJB772A-97 501.2） 該技術適合噴涂、刷涂、輥涂等工藝，不含任何有害稀釋劑，為環保產品。該產品用量少、性能和使用工藝優于防銹油；其另一特色在于必要時很容易去除，比防銹油的去除要容易的多。
北京科技大學
2021-04-11
新型高效可見光響應型半導體材料
能源短缺與環境污染是影響當前社會發展最重要的問題，亟需解決。新型光催化技術由于能夠利用太陽光分解水制氫氣和降解環境污染物，使其成為解決當前的能源危機和環境污染等問題最有前途的技術之一，備受矚目。而當前光催化領域最重要的問題就是去設計、尋找高效穩定的可見光響應型半導體材料。在此，我們主要通過改性前驅體和設計新的焙燒策略成功得到了具備多孔結構、低碳含量、納米片形貌的 g-C3N4 光催化劑，相比原始的 g-C3N4 ，光催化性能提升了 8 倍；通過介孔化設計和負載貴金屬光催化劑，成功解決了 Pb3Nb2O8 光催化劑比表面積小、光生電子 - 空穴易復合的缺點，使光催化活性顯著提升了 62 倍。通過調查浸漬提拉、磁控濺射、電泳沉積等手段，成果獲得了 Bi2MoO6 和 Pb3Nb4O13 光電極材料，充分探索了其光電化學性能，并且通過負載 Co-P 顯著提升了其光電轉化效率，為分解水制氫與太陽能電池領域提供了一種可選擇性的材料；過渡金屬離子摻雜與介孔材料有效結合，有效地探索了表面摻雜與體相摻雜 Fe2O3 對其電子結構的影響、光電催化性能的影響。
遼寧大學
2021-04-11
一種鉬酸鋰納米棒電子封裝材料
簡介：本發明公開了一種鉬酸鋰納米棒電子封裝材料，屬于電子封裝材料技術領域。本發明鉬酸鋰納米棒電子封裝材料的質量百分比組成如下：鉬酸鋰納米棒65?80％、聚乙烯醇8?12％、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉0.05?0.5％、異丙醇鋁4?8％、微晶石蠟4?8％、水3?7％，鉬酸鋰納米棒的直徑為50?100nm、長度為1?3μm。本發明提供的鉬酸鋰納米棒電子封裝材料具有絕緣性好、耐老化及耐腐蝕性能優良、導熱系數高、熱膨脹系數小、易加工、制備過程簡單及制備溫度低的特點，在電子封裝材料領域具有良好的應用前景。
安徽工業大學
2021-04-11
亞微米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料
本項目采用元素粉末法制備高性能的亞微米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料，突破了亞微米顆粒在基體中的分散和鋁基復合材料的二次加工困難瓶頸難題，制備的亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料具有高的比強度、比剛度、熱穩定性，較低的熱膨脹系數，優良的導熱、耐磨、耐腐蝕性等特點，機加工表面光潔度高。亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料的成功制備，在金屬基復合材料實際應用方面取得了突破性的進展。 亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料是一種極具潛力的工程材料，其在航空航天領域、汽車裝甲、電子封裝、高輕化自行車等方面取得了大量應用。其中以碳化硼為增強體的B4C/Al復合材料耐磨性很高，在制造噴砂嘴、電觸點、摩擦和耐摩擦材料時得到了廣泛的應用，并且在機器和設備端部密封件上，碳化硼為基體的B4C/Al復合材料也有出色表現。此外，碳化硼具有良好的耐酸堿腐蝕性能，在有氣體腐蝕條件下工作時，效果極佳，用亞微米B4C制備的B4C/Al復合材料制備的噴砂嘴和噴丸機噴嘴在標準條件下顯示出的高強度，為鎢硬質合金強度的5～11倍。先后設計和開發了高尺寸穩定性高導熱易加工電子封裝復合材料制品，如印刷電路板板芯、軍用功率混合電路、微波管的載體、多芯片組件等。亞微米SiC顆粒增強鋁基復合材料具有高耐磨性、良好的耐高溫性和抗咬合性能等特點，在高速列車剎車盤，制動盤、發動機活塞和齒輪箱等以及現已用于越野自行車上的車鏈齒輪具有廣闊的應用前景。從前瞻性、戰略性、經濟性和基礎性這幾個角度來考慮，亞微米陶瓷顆粒增強金屬基復合材料制備技術的發展符合具有高性能價格比，有待迅速實現產業化的要求趨勢。本項目圍繞航空航天用大尺寸關鍵承力結構件、光機結構件與精密儀表零件、電子封裝器件、核能領域屏蔽材料等應用背景，部分研究成果已達到了國際先進水平。先后設計和開發了高尺寸穩定性高導熱易加工電子封裝復合材料制品；制備的亞微米碳化硼增強鋁基復合材料被應用于制造核廢料處理容器；應用于高速列車剎車盤，制動盤、發動機活塞和齒輪箱等。
東北大學
2021-04-11
Ag/SnO2復合材料的制備方法
本發明涉及銀基復合材料的制備，旨在提供一種Ag/SnO2復合材料的制備方法。該方法包括：在攪拌條件下將氨水與SnCl4·5H2O的酸性水溶液同時滴加到WC懸浮水溶液中反應后，將懸浮液過濾、洗滌，真空干燥后煅燒，獲得具有核殼包覆結構的復合SnO2顆粒；將顆粒與銀粉球磨混合均勻得到混合粉體；將混合均勻后的粉體通過等靜壓壓制成坯體，然后依次經過燒結、復壓、復燒工藝，最后熱擠壓成型獲得Ag/SnO2復合材料。通過本發明制備獲得的Ag/SnO2復合材料，一方面保證了復合顆粒具有與SnO2相類似的優良特性，另一方面可以通過調整SnO2和WC的復合比例有效克服傳統電接觸材料在使用過程中因成分偏析導致的性能劣化，進而消除經長期使用后接觸電阻增大、溫升提高對電氣使用性能的不利影響。
浙江大學
2021-04-11