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傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金工模具材料耐磨性和強韌性難以兼得，而其中的鎢、鈷元素屬于稀有貴重元素。本項目所采用的Ti(C,N)基金屬陶瓷不但具有較高的硬度、耐磨性、紅硬性、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和高溫抗氧化性、與金屬間極低的摩擦系數(shù)、無磁性、而且還具有較高的強韌性，不含稀有貴重元素，其制造成本僅為硬質(zhì)合金的35～40%，已在市場上得到較廣泛的應(yīng)用。該成果發(fā)明了系列無鈷金屬陶瓷強韌化、無磁化制備技術(shù)，開發(fā)了系列高性能低成本無鈷金屬陶瓷材料，是硬質(zhì)合金理想的升級替代材料，也具有陶瓷材料、聚晶立方氮化硼等超硬材料難以相比的強韌性。?技術(shù)特征該材料主要性能指標可達：硬度≥92.2HRA，抗彎強度≥3250MPa，斷裂韌性≥9.4 MPa·m1/2。獲得相關(guān)授權(quán)國家發(fā)明專利8項，相關(guān)技術(shù)曾獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎，達到國際先進水平。應(yīng)用范圍:主要用途：①適用于制作各種可轉(zhuǎn)位刀片，用于難加工材料的干式切削；②適合用于制作加工磁性材料的刀具和成型模具；③用于碳纖維預(yù)浸料的切割時，使用的穩(wěn)定性和壽命大大高于目前進口產(chǎn)品；④適合于制作電子元器件生產(chǎn)及激光加工生產(chǎn)線中的專用模具，綜合性能優(yōu)良；⑤適合制作苛刻環(huán)境下使用的密封環(huán)和耐磨件。

研發(fā)階段/n目前國內(nèi)生產(chǎn)使用的主要是金屬關(guān)節(jié)，雖然其價格低廉，但仍存在斷裂、腐蝕、股骨頭磨損等問題，進口人工關(guān)節(jié)價格昂貴。高純氧化鋁生物陶瓷適用于矯形關(guān)節(jié)假體部件的替代材料及制品，是一種生物相容性好、耐腐蝕及耐磨損的生物惰性材料。氧化鋁陶瓷與金屬復(fù)合的人工關(guān)節(jié)，結(jié)合了陶瓷生物相容性好、耐磨及金屬抗折強度高、韌性好的優(yōu)點，開發(fā)生物陶瓷與金屬復(fù)合及配伍的人工髖關(guān)節(jié)，能改變目前國內(nèi)無生物陶瓷人工關(guān)節(jié)生產(chǎn)的局面，提高我國人工關(guān)節(jié)產(chǎn)品的檔次，參與國外產(chǎn)品的競爭，為我國髖關(guān)節(jié)患者提供高質(zhì)量、價廉的人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品

本項目以連續(xù)纖維增強熱塑性聚合物基高性能復(fù)合材料零件直接3D打印為目標，采用連續(xù)纖維與熱塑性聚合物為原材料，利用復(fù)合浸漬-熔融沉積的3D打印工藝實現(xiàn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件的低成本一體化快速制造，打印的復(fù)合材料零件的拉伸與彎曲強度分別達到340MPa與390MPa,該技術(shù)既改進了傳統(tǒng)3D打印零件強度不足的缺點推動了3D打印技術(shù)向工業(yè)化應(yīng)用的進程，又克服了傳統(tǒng)復(fù)合材料成型工藝成本高、周期長的技術(shù)瓶頸促進了復(fù)合材料在將來的進一步發(fā)展與應(yīng)用，是一次具有革命性的創(chuàng)新與突破。該技術(shù)屬于國內(nèi)首創(chuàng)，獲得多項自主知識產(chǎn)權(quán)，受到國內(nèi)外越來越多機構(gòu)的關(guān)注，在國內(nèi)，本項目得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、載人航天等項目的支持，開展關(guān)于工藝機理與裝備等方面的研究，探索該工藝在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景，在國外，分別與德國、俄羅斯等研究單位合作對該工藝的材料以及結(jié)構(gòu)設(shè)計開展研究，研究水平國內(nèi)外領(lǐng)先。在當今全球3D打印領(lǐng)域快速發(fā)展的形勢下，復(fù)合材料3D打印具有巨大的發(fā)展前景，據(jù)SmarTech預(yù)測，至2026年全球用于3D打印的復(fù)合材料收入將超過5億美元，未來十年內(nèi)復(fù)合材料將成為3D打印最主要的市場機遇，目前該項技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出了成熟的工業(yè)設(shè)備，形成了成熟的裝備-材料-工藝體系，具備了商業(yè)化應(yīng)用的條件，已經(jīng)初步在復(fù)合材料輕質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面得到應(yīng)用，隨著該技術(shù)的成熟，將來必將在航空航天、汽車交通甚至民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本項目目前正在積極尋求具有熱塑性復(fù)合材料界面改性、基體材料開發(fā)、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計以及復(fù)合材料應(yīng)用等方面特長的合作單位共同推動該新型技術(shù)的工業(yè)化進程。

以高性能纖維（玻纖、碳纖、芳綸等）為增強體，通過自有獨特專利技術(shù)制 備三維正交、角聯(lián)鎖、間隔型機織物以及三維多向編織物，并通過樹脂改性、復(fù) 合成型等技術(shù)集成制備成系列三維機織、三維編織復(fù)合材料。系列結(jié)構(gòu)材料具有 質(zhì)輕、高強、高模、耐沖擊等性能、阻燃、隔音、隔熱等特性，可廣泛用于交通 工具、體育用品、軍事、安全防護等領(lǐng)域。321 2 關(guān)鍵技術(shù) ① 重構(gòu)出“纖維-預(yù)制件-復(fù)合材料”在空間位置的真實圖像，再現(xiàn)復(fù)合材 料內(nèi)部纖維束空間路徑、偏轉(zhuǎn)和纖維束間的接觸狀態(tài)，定量揭示工藝織造參數(shù)之 間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；基于連續(xù)介質(zhì)假設(shè)和有限變形理論，建立三維機織多尺度結(jié)構(gòu)設(shè) 計方法。 ②以界面相的微觀結(jié)構(gòu)為切入點，從設(shè)計合理的碳纖維-環(huán)氧樹脂界面微結(jié) 構(gòu)入手，將碳納米材料作為納米改性劑引入碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面中， 揭示其界面增強增韌機理，最終確立界面、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)聯(lián)機制。 3 知識產(chǎn)權(quán)及項目獲獎情況 （1）一種用于寬幅扁平碳纖維絲束的連續(xù)定型工藝 ZL 201010519415.1 （2）一種適用于無彎曲織物織造的夾頭 ZL201310303000.4 （3）一種適用于無彎曲織物織造的送經(jīng)裝置 ZL201310302349.6 （4）一種無彎曲織物織造的緯紗遞進裝置 ZL201310302920.4 （5）一種體密度梯度變化的碳纖維針刺預(yù)制體 ZL201410159117.4 （6）一種深交聯(lián)結(jié)構(gòu)碳纖維增強酚醛樹脂基摩擦材料及其制備方法 ZL201501531119.6 4 項目成熟度 成熟度 5 級 5 投資期望及應(yīng)用情況 可廣泛用于交通工具、體育用品、軍事、安全防護等領(lǐng)域。 

在 Nature，Science，Physical Review Letters，Advanced Materials 等學術(shù)刊物上發(fā)表論文 200 余篇，申請中國發(fā)明專利 65 件，授權(quán)發(fā)明專利 22 件。2010 年相關(guān)塊體非晶復(fù)合材料韌化的工作被 Nature-Asia Materials 做專題評述，多項其它工作還被 Science，Materials Today，Nature 等學術(shù)雜志做專題評述以及其它世界各國媒體報道。在新一代超高強鋼和先進耐熱鋼研究上取得了國際水平的研究成果，其中關(guān)于超高強鋼的成果被國際權(quán)威給予很高的評價，同時被科技部評為“2017 年度中國科學十大進展”并在央視新聞聯(lián)播報道。超高強鋼；先進高熵合金；塊體非晶合金；非晶納米晶軟磁合金；非晶態(tài)耐磨耐蝕合金；非晶與高熵合金釬焊材料；高熵合金生物材料；高強耐蝕鎂合金。

一、項目分類 顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 本項目開創(chuàng)性地將石墨烯用于包覆鈦酸鋰，通過獨特的加工工藝制得業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的石墨烯包覆鈦酸鋰材料，有效地解決了鈦酸鋰負極材料的產(chǎn)氣問題，并以此為基礎(chǔ)制得了高性能的鈦酸鋰超級電池。該電池單體可8C持續(xù)放電，20C脈沖放電，充放電循環(huán)大于30000次，10分鐘可充電90%以上，低溫性能優(yōu)異（可在-40度環(huán)境下放電）。 石墨烯具有高導(dǎo)電性和優(yōu)良的電化學穩(wěn)定性，通過石墨烯的均勻包覆改善了鈦酸鋰的電子電導(dǎo)性，進而提升了電池的大倍率充放電能力和高低溫性能。同時，石墨烯包覆降低了材料充放電過程中的極化，提高了材料的容量發(fā)揮，通過鈍化鈦酸鋰材料表面的活性位點，解決了其產(chǎn)氣問題。利用該負極材料做成鈦酸鋰超級電池，具有優(yōu)異的倍率充放電性能、長壽命、高安全性能和優(yōu)異的低溫充放電性能。 本項目首先開發(fā)了石墨烯包覆的鈦酸鋰材料，采用高溫固相法合成，X射線衍射圖譜證明其為標準的鈦酸鋰尖晶石結(jié)構(gòu)，微觀上由100-200nm的一次顆粒組成的微米和亞微米級二次球形顆粒，D50為15±5μm，1C可逆容量大于155mAh/g。 獲得了基于石墨烯包覆鈦酸鋰負極材料的鈦酸鋰超級電池，通過串并聯(lián)成組后可以用于低溫啟動電源，軌道交通，儲能等領(lǐng)域，在長壽命、高安全、快充和低溫充放電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

可以量產(chǎn)/n成果簡介：近幾年來,中國的轎車市場每年新增的車型不下百款,由于汽車大部分零部件是由模具制造成型的，僅每年新開模具就超過100億元，因此提高模具制造質(zhì)量及壽命對汽車產(chǎn)品質(zhì)量和汽車行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，具有極大的經(jīng)濟效益和社會效益。本成果借助大型熱力學和動力學計算軟件Thermo-calc&Dictra，在H13鋼基礎(chǔ)通過優(yōu)化合金成分并添加微量的鈮，在保持H13鋼原有優(yōu)異性能的前提下，改善H13鋼的熱疲勞性能，從而出開發(fā)一種新型優(yōu)質(zhì)的汽車用熱作模具鋼HG1鋼。同時結(jié)合表面處理新工藝，將

團隊具備成熟的高性能電機研發(fā)能力，具備瞬態(tài)有限元仿真技術(shù)、多物理場聯(lián)合仿真技術(shù)、場路耦合仿真技術(shù)，能夠定制開發(fā)有刷/無刷直流、感應(yīng)電機、電勵磁/永磁同步等各類電機，助力多家企業(yè)實現(xiàn)核心電機自主化、國產(chǎn)化。 團隊研發(fā)了基于空間磁場的高性能電機健康狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測電機健康狀態(tài)，即使發(fā)現(xiàn)電機微小故障，有效提高電機可靠性。

目前在阻燃材料領(lǐng)域最常用的技術(shù)有添加型阻燃技術(shù)和反應(yīng)型阻燃技術(shù)兩種。在添加型 阻燃技術(shù)中，所用的阻燃劑為含鹵、含磷、含硼、含銻及其它金屬元素，能夠有效的阻燃，但 是其危害性很大，使用中會污染環(huán)境。因此，阻燃材料不僅要求其具有高的阻燃效率，而且要 求其燃燒時無毒、低煙、對環(huán)境影響小。添加無鹵阻燃劑 (氫氧化鋁或氫氧化鎂) 的阻燃材料 可以滿足這些要求。如果采用氫氧化鋁或氫氧化鎂，為了達到UL94V-0級，其質(zhì)量分數(shù)要達到 60％～70％，致使材料的拉伸強度、伸長率、沖擊強度降低。將本征阻燃聚合物如酚醛樹脂、 多乙炔苯、聚酰亞胺 (PI) 及其衍生物、聚苯并咪唑 (PBI) 等反應(yīng)結(jié)合到基體樹脂上得到阻燃改 性的基體樹脂也是目前研發(fā)的方向之一。 材料的阻燃性，通常是通過氣相阻燃、凝聚相阻燃及中斷熱交換阻燃等機理來實現(xiàn)。凝聚 相阻燃機理是指在凝聚相中延緩或中斷阻燃材料熱分解而達到阻燃效果。阻燃材料燃燒時在其 表面生成難燃、隔熱、隔氧炭層，可阻止可燃氣進入燃燒氣相及外部熱源向材料的內(nèi)部傳遞， 致使燃燒中斷。本技術(shù)依據(jù)凝聚相阻燃機理，制了備高性能的無鹵阻燃板。

水性涂料是由水性樹脂、顏填料和助劑共同配制而成，由于以水作為分散介質(zhì)，水性涂料具有施工安全、低 VOC 等優(yōu)點。研究和開發(fā)水性涂料具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。2013~2016 年水性涂料的市場份額保持增速，隨著環(huán)保政策的出臺，預(yù)計到 2020 年市場水性涂料占比將達到 54%。在水性涂料中，水性丙烯酸樹脂涂料使用量最大，占所有水性涂料 70%以上，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括建筑裝修和工業(yè)涂料等方面。