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電池高性能低鉑電催化劑研究首先合成含有高指數(shù)面的Pt3Fe 多級納米線，再通過煅燒得到含有兩個原子層厚的 Pt-skin結(jié)構(gòu)，并評估了該材料在酸性介質(zhì)中的氧還原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理論計算結(jié)果證明含有高指數(shù)面的 Pt-skin表面對反應(yīng)中間體的吸附能優(yōu)化，有利于電催化反應(yīng)的進(jìn)行。該工作首次將 Pt-skin和高指數(shù)面結(jié)合，在催化劑活性和穩(wěn)定性方面有了很大提升，為高性能電催化材料的設(shè)計和開發(fā)指出了新方向。

差別化纖維研究室近年來關(guān)注高性能纖維的發(fā)展趨勢并對聚酰亞胺纖維的制備、改性及其應(yīng)用進(jìn)行研究，針對聚酰亞胺的隔熱保暖、防輻射、高強(qiáng)高模、天然抑菌、電絕緣等特性進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，現(xiàn)已開發(fā)出保暖被子、防護(hù)手套、電絕緣紙等產(chǎn)品。針對聚酰亞胺難以染色的缺點(diǎn)進(jìn)行專項突破，聯(lián)合企業(yè)研發(fā)人員進(jìn)行研究，通過化學(xué)改性和纖維原材料功能接枝改性等方法成功解決了染色難的問題，拓展了聚酰亞胺纖維及面料在民用和產(chǎn)業(yè)用紡織品中的應(yīng)用范圍。 關(guān)鍵技術(shù) （1）通過化學(xué)改性和纖維原材料功能接枝改性等方法成功解決了聚酰亞胺染色難的問題； （2）對聚酰亞胺面料的染色色牢度最高能達(dá)到 4； 知識產(chǎn)權(quán)及項目獲獎情況 發(fā)表學(xué)術(shù)論文 1 篇；申請發(fā)明專利 1 項 項目成熟度 實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并已成功應(yīng)用制備民用產(chǎn)品。 投資期望及應(yīng)用情況 項目研究成果已經(jīng)申請發(fā)明專利一項，并在企業(yè)建立了防護(hù)手套和保暖系列產(chǎn)品的生產(chǎn)線。

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。

具有微納多孔結(jié)構(gòu)的聚四氟乙烯（PTFE）微孔材料在高效過濾、防水透聲、高端織物、醫(yī)療器械等國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。但是，由于PTFE材料極難加工，近五十年來，只有美國Gore公司開發(fā)的拉伸法實現(xiàn)了PTFE微孔產(chǎn)品的大規(guī)模商品化生產(chǎn)，產(chǎn)值高達(dá)百億。但是，拉伸法存在的一些頑固問題仍然沒有得到解決，如產(chǎn)品均勻性、產(chǎn)品孔徑與孔隙率的。本成果顛覆傳統(tǒng)拉伸法，創(chuàng)造性地提出了基于剪切誘導(dǎo)原位成纖工藝，巧妙地解決了存在半個多世紀(jì)的問題，可制備具有高孔隙率、小孔徑、高強(qiáng)度的高性能PTFE微孔材料，并且可根據(jù)生產(chǎn)需求靈活調(diào)整產(chǎn)品宏觀性狀與微觀結(jié)構(gòu)，僅通過簡單的工藝參數(shù)調(diào)整，即可實現(xiàn)具有不同微觀結(jié)構(gòu)的平板膜、纖維、中空纖維膜、微孔泡沫等批量化生產(chǎn)。與拉伸法相比，本成果工藝靈活、設(shè)備簡單、能耗顯著降低、無環(huán)境污染，具有良好的產(chǎn)業(yè)化潛力。此外，本成果提供了一種具有普適性的PTFE微孔材料改性方法，可以通過先進(jìn)的復(fù)合工藝實現(xiàn)具有高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱等功能化PTFE材料，有效填補(bǔ)市場空白。圍繞本成果，已發(fā)表多篇國際論文、申請四項國家發(fā)明專利、兩項海外專利，在油水/固液分離、先進(jìn)織物等領(lǐng)域具有良好應(yīng)用前景，相關(guān)產(chǎn)品已成功驗證并得到多方行業(yè)內(nèi)專家認(rèn)可。

1）在國內(nèi)外首次研究開發(fā)了對鎂合金具有陰極保護(hù)作用的富鎂涂層，通過優(yōu)化的微弧氧化技術(shù)獲得高度孔隙率表面，并通過硅烷處理使涂層與鎂合金的結(jié)合力從6MPa提高到12MPa。利用純鎂顆粒的犧牲陽極作用及氧化鈰顆粒的控制活化作用，得到對AZ91D鎂合金具有高度屏蔽作用、陰極保護(hù)作用和高結(jié)合力的耐蝕富鎂涂層，耐蝕顯著提高，耐鹽霧2200小時以上。 2）在富鎂涂料的基礎(chǔ)上，通過以部分鋁粉代替鎂粉，研制開發(fā)了適用于鋁合金基體的新型高性能鎂鋁復(fù)合涂料，該復(fù)合涂層對鋁合金具有高結(jié)合力、兼?zhèn)淦帘巍㈥帢O保護(hù)和緩蝕等多種功能，極大提高了鋁合金的耐蝕性，其耐鹽霧性能達(dá)到4000小時以上。 主要技術(shù)指標(biāo)：涂層具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能、耐蝕性。特別適合于苛刻的腐蝕環(huán)境中。鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在軍機(jī)、衛(wèi)星、導(dǎo)彈等航空航天器中具有極重要的應(yīng)用價值，在汽車、民航機(jī)、電器產(chǎn)品等有很廣泛應(yīng)用。但由于鎂合金在自然環(huán)境和各種腐蝕性介質(zhì)中腐蝕速率皆很高，腐蝕已成為制約其應(yīng)用的主要問題之一。我們開發(fā)的適用于鎂合金的富鎂涂層，大大提高了鎂合金的耐蝕性，其成本與目前使用的高分子類涂層相當(dāng)，但耐蝕性顯著提高。在各種軍、民用鎂合金的應(yīng)用場合都具有明顯的推廣應(yīng)用前景。鋁合金是應(yīng)用最廣泛的有色金屬材料之一，但在苛刻的腐蝕性環(huán)境中（如海水及海洋氣候等），鋁合金皆需要采用涂層保護(hù)技術(shù)，我們開發(fā)的適用于鋁合金的鎂鋁復(fù)合涂層，其成本與目前使用的高分子類涂層相當(dāng)。

該項目屬于粉末冶金學(xué)科。高性能特種材料具有其他材料不具備的特殊性能，在高技術(shù)領(lǐng)域中具有不可取代的關(guān)鍵作用。然而，這類材料往往硬度高、脆性大，難以采用傳統(tǒng)技術(shù)加工制備，成為許多國防和民用高技術(shù)裝備發(fā)展的瓶頸。為此，項目基于粉體流變成形原理，研發(fā)了難加工材料的近終形制造新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國防和民用高技術(shù)領(lǐng)域。

“高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)技術(shù)”項目是以北京市科委經(jīng)費(fèi)支持為起源、以國家“十二• 五”科技支撐計劃為發(fā)展，以北京科技大學(xué)與美國波音公司國際合作開發(fā)高性能稀土鎂合金等為基礎(chǔ)，逐步形成的一項特色科技成果。通過系統(tǒng)地研究鑄軋、擠壓板坯熱軋、鑄錠熱軋和熱處理過程中鎂合金組織演變機(jī)理與性能控制技術(shù)等，研發(fā)出具有高成形性能的稀土鎂合金；實現(xiàn)了高精度鎂合金板成卷軋制過程自動化控制及精整、表面處理技術(shù)的開發(fā)，并完成了高精度鎂合金專用軋機(jī)機(jī)組及控制裝置的研發(fā)設(shè)計及應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上研發(fā)出高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)工藝技術(shù)。

開發(fā)了一系列高效聚丙烯成核劑以及相關(guān)的生產(chǎn)工藝，并應(yīng)用所開發(fā)的高效成核劑開發(fā)了高性能聚丙烯專用料。具體成果如下： （1）開發(fā)了具有非對稱結(jié)構(gòu)的山梨醇類聚丙烯透明成核劑，應(yīng)用此類成核劑可以開發(fā)高透明聚丙烯專用料，可以應(yīng)用在食品包裝、日用品以及醫(yī)用注射器等領(lǐng)域。目前此類成核劑已經(jīng)小批量生產(chǎn)。 （2）開發(fā)了制備有機(jī)磷酸鹽類成核劑NA-40的一步法新工藝，將傳統(tǒng)工藝中的三步反應(yīng)集于一釜完成，工藝簡單，產(chǎn)品的總收率達(dá)到86%，達(dá)到國際先進(jìn)水平。制備了納米有機(jī)磷酸鹽類成核劑，對聚丙烯的力學(xué)性能和光學(xué)性能都有比較明顯的改善，具有良好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價值。納米成核劑與市場未納米化的同類產(chǎn)品相比，在達(dá)到相同改性效果時，成核劑的應(yīng)用量可減少一半，具有較好的推廣價值。應(yīng)用這類成核劑可以開發(fā)高透明、高剛性、高耐熱的聚丙烯材料。目前，此類成核劑已經(jīng)批量生產(chǎn)（上海科塑高分子材料有限公司）。 （3）開發(fā)了一種新型高效羧酸金屬鹽類聚丙烯β晶型成核劑，結(jié)構(gòu)屬國內(nèi)外首創(chuàng)，已經(jīng)申請國家專利。這種成核劑具有較高的成核效率和選擇性，能夠誘導(dǎo)聚丙烯產(chǎn)生高含量的β晶型，聚丙烯的抗沖擊強(qiáng)度提高3-4倍，熱變形溫度提高10-15℃，解決了聚丙烯一直存在的抗沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度不能同時提高的矛盾，應(yīng)用這種成核劑能夠開發(fā)高抗沖高耐熱的聚丙烯材料。目前，此類成核劑目前處于中試階段。

2018年國家技術(shù)發(fā)明二等獎 電網(wǎng)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，架空輸電導(dǎo)線作為電力輸送的“血管”是電網(wǎng)中用量最大、最關(guān)鍵的組成部分之一。導(dǎo)線的導(dǎo)電率每提升1%IACS，全國每年節(jié)約線損超70億千瓦時。特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量輸電和清潔能源利用的發(fā)展，對架空導(dǎo)線的導(dǎo)電率、強(qiáng)度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升導(dǎo)電率與同時提高強(qiáng)度和耐熱性之間存在矛盾，導(dǎo)致我國電網(wǎng)建設(shè)急需的特種導(dǎo)線難以滿足工程需求。上海交通大學(xué)孫寶德教授團(tuán)隊與江蘇中天科技集團(tuán)合作，經(jīng)十余年研究，取得以下創(chuàng)新性成果： 1.發(fā)明了耐熱高導(dǎo)Al-Zr-Y合金材料及微結(jié)構(gòu)調(diào)控工藝，解決了耐熱相粗大和溶質(zhì)鋯(Zr)原子析出不充分的難題，使導(dǎo)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(dǎo)線電網(wǎng)改造工程中獲得大量應(yīng)用，占國內(nèi)耐熱導(dǎo)線40%市場份額； 2. 發(fā)明了高強(qiáng)抗疲勞Al-Mg-Si導(dǎo)線，解決了強(qiáng)化相調(diào)控和超細(xì)夾雜去除的難題，顯著提高了材料的抗疲勞性能，在運(yùn)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(dǎo)線和全鋁合金節(jié)能導(dǎo)線，占國內(nèi)30%市場份額，特別是大跨越導(dǎo)線，幾乎包攬了國家電網(wǎng)大跨越工程； 3. 發(fā)明了高效除氫、活性涂層陶瓷過濾和新型細(xì)化劑制備等導(dǎo)線冶金質(zhì)量控制技術(shù)，解決了微量雜質(zhì)元素與氣體去除的難題，實現(xiàn)了電工鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電率從61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型節(jié)能導(dǎo)線在特高壓工程中獲得大量應(yīng)用。 上述成果依托國家973項目、國家自然科學(xué)基金、上海市節(jié)能減排專項等項目，共獲得19項中國發(fā)明專利，1項美國專利和25項實用新型專利，發(fā)表論文49篇。成果在特高壓電網(wǎng)建設(shè)、電網(wǎng)增容改造、新能源并網(wǎng)發(fā)電、電網(wǎng)領(lǐng)域節(jié)能減排中發(fā)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(dǎo)線性能測試實驗室 超細(xì)夾雜物去除-現(xiàn)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

國家“863”支持項目。采用一種新的制造技術(shù)，制造<110>軸向取向多晶棒材，在5MPa預(yù)應(yīng)力和500 Oe磁場下的磁致伸縮系數(shù)達(dá)l//=950-1150ppm，重復(fù)性好，一致性高，工藝易于控制，成品率高。已獲國家發(fā)明專利，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。 材料的應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景預(yù)測 (1) 國防、航空航天和高技術(shù)領(lǐng)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(dá)、燃油噴射器、傳感器、噪聲與振動控制系統(tǒng)等，可用于航空飛行器、地面運(yùn)載工具和武器等。據(jù)預(yù)測2015年此領(lǐng)域的世界市場額將達(dá)到3.3億美元。 (2) 運(yùn)輸領(lǐng)域：主要用于反噪聲、減振和消振、剎車系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)、閥門、泵和線性馬達(dá)等。預(yù)測2015年世界需求量將達(dá)到10.5億美元，是本世紀(jì)初用量最大的領(lǐng)域。 (3) 現(xiàn)代高技術(shù)領(lǐng)域：主要用于超聲波技術(shù)、波動采油技術(shù)、海洋通訊、海洋開發(fā)與勘察、海洋捕撈等。預(yù)計2015年此領(lǐng)域的世界市場額將達(dá)到3.3-4.0億美元。