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近日，中國科大俞書宏院士團隊與工程科學學院丁航教授課題組和吳恒安教授課題組合作，在間歇式水熱合成的流體行為研究領(lǐng)域取得重要進展。研究人員首次利用氧化石墨烯（GO）的液晶行為和凝膠化能力，借助酚醛樹脂（PF）的固化定型作用，獲得具有環(huán)形極向結(jié)構(gòu)的凝膠（GO / PF 凝膠），根據(jù)凝膠的微觀結(jié)構(gòu)來揭示水熱合成中的流體行為。該成果發(fā)表于Cell Press材料學旗艦期刊Matter上。研究人員發(fā)現(xiàn)，在水熱條件下，GO納米片在流體剪切力的作用下可以沿著流場的方向進行排列（圖1）。此外，GO納米片能夠通過與酚醛樹脂的原位交聯(lián)固定形成具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的軸對稱（類似于地球磁場分布結(jié)構(gòu)）凝膠。研究人員可以通過對凝膠形貌和結(jié)構(gòu)的直接觀察分析，進而推測出水熱合成中的流體行為。據(jù)此，研究人員開展了加熱溫度、溶液粘度和反應(yīng)釜尺寸/形貌等多個因素進行了研究。

(1)溫度低，90 ℃左右(2)流量大，如2500 m3的高爐，沖渣水2400 T/h；(3)PH值8.5，Ca：84 mg/L，Mg：51 mg/L，Na：3216 mg/L，Cl：1091 mg/L。(4)大量含沙，直徑0.1 mm系統(tǒng)工作原理：? 采用的是雙循環(huán)流程設(shè)計? 沖渣水排出溫度約85～90 ℃，經(jīng)過沉淀除雜后進入特殊設(shè)計的換熱器，將熱量傳遞給有機工質(zhì)，溫度降到50 ℃左右，再送到高爐供沖渣之用，從而回收了一定量的余熱。? 有機工質(zhì)在換熱器內(nèi)吸收熱量后變成80 ℃的過熱蒸氣，然后進入氣輪機膨脹做功，帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，對外輸出電能。 

一、 項目簡介石墨是典型的層狀結(jié)構(gòu)材料，具有良好的導電性，潤滑性，化學穩(wěn)定性。被廣泛用于冶金、電氣、機械等工業(yè)領(lǐng)域。直接使用卻具有密度大，分散度差等缺點。 石墨烯是碳原子緊密堆積成的單層蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，是一種二維晶體，是構(gòu)建其他維數(shù)碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨）的基本單元。其性能遠遠高于石墨材料。石墨烯的理論研究已有 60 多年的歷史，但一直以來，人們普遍認為這種嚴格的二維晶體結(jié)構(gòu)由于熱力學不穩(wěn)定性而難以獨立穩(wěn)定存在。直到 2004 年，英國曼徹斯特大學的研究組利用膠帶剝離高定向石墨的方法獲得了獨立存在的二維石墨烯晶體，為二維體系的實驗研究提供了廣闊的空間。目前石墨烯的制備方法有微機械剝離法、化學氣相沉積法（CVD）、外延生長法、電化學法、氧化石墨還原法等，其中機械剝離法得到的石墨烯片量少，隨機性大；CVD方法和外延生長法大多以SiC作為基底，成本高，可控性差；電化學方法的得到的石墨烯量較少，不易控制。氧化石墨還原法是通過在石墨表面引入含氧官能團，增大層間距，從而減小層之間的范德華力，然后通過超聲等方法改變其雜化狀態(tài)，再通過還原得到石墨烯。氧化石墨還原法以其低成本的優(yōu)點成為目前使用最廣泛的方法之一，本發(fā)明涉及一種采用溶劑熱法在低溫下制備氧化石墨烯的方法，屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。二、 項目技術(shù)成熟程度目前氧化石墨烯的制備方法主要是Hummers方法。該方法在敞開體系中，需要在制備氧化石墨烯的過程中采用先降溫，再分兩步升溫的三步法, 以及冷凝回流等輔助設(shè)備，過程中需要精確控制反應(yīng)溫度且溫度高達98 °C，制備出來的氧化石墨烯還需要長時間超聲，步驟繁瑣，產(chǎn)物的濃度較低，不適合大量生產(chǎn)。本項目采用溶劑熱法在低溫下制備氧化石墨烯，減少了氧化劑的用量和生產(chǎn)時間。氧化石墨可以通過處理得到具有不同分散特性的母液。也可以直接進行還原,得到石墨烯。而且樣品在不干燥的條件下極易溶于水等溶劑，產(chǎn)量較大，大大減少了超聲的時間。三、 技術(shù)指標（包括鑒定、知識產(chǎn)權(quán)專利、獲獎等情況）該項目已經(jīng)申請中國專利并于2013年獲得授權(quán) （ZL201110414315.7），與該項目相關(guān)的工作也在國際期刊上進行了發(fā)表，但是仍有很多問題一直困擾商業(yè)化進程。我們實驗室也一直在圍繞各種問題開展工作。四、 市場前景（應(yīng)用領(lǐng)域、市場分析等）石墨烯的水熱前驅(qū)體為氧化石墨，具有完全拉伸的層間距和外層表面富氧官能團，因此可以根據(jù)需求進行各種定向修飾，從而實現(xiàn)其親水、親油、高分散度、高電導率等特性，作為添加劑可以有效改善化工、冶金、電氣工業(yè)材料的性能，從而實現(xiàn)高回報率。五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場地規(guī)模、人員等需求）以石墨為原料，首先需要制備石墨烯的前驅(qū)體氧化石墨，再經(jīng)后處理過程獲得各種性能石墨烯材料。由于后處理過程相對繁瑣， 耗時耗力，其資金投入完全取決于后處理工藝的優(yōu)化情況。前期投入100萬元，其中包括設(shè)備費40萬， 原料費10萬， 占地100平米，人員5-10人，完全可以達到每天生產(chǎn)1公斤石墨烯產(chǎn)品。六、 生產(chǎn)設(shè)備玻璃器皿，反應(yīng)釜， 超純水裝置，烘箱，超聲波設(shè)備，電動攪拌器，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，離心機等基本設(shè)施。七、 效益分析功能化石墨烯是高附加值產(chǎn)品，目前市場上以克為單價銷售，價格在500元左右。以每日1公斤生產(chǎn)量計算，每天銷售額會達到50萬元。八、 合作方式多種方式可以選擇，主要是河北工業(yè)大學負責產(chǎn)品研發(fā)升級，企業(yè)一方負責生產(chǎn)與銷售。九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）項目聯(lián)系人： 任鐵真電話： 022 60204909郵箱： [email protected]

水浸超聲C掃描檢測設(shè)備主要由超聲激發(fā)/接收單元、三維機械掃描部件、工業(yè)控制計算機和C掃描軟件等組成。該設(shè)備可以用于復合材料、金屬材料內(nèi)部缺陷的檢測，在原理樣機的基礎(chǔ)上進行再開發(fā)可以實現(xiàn)大型復合材料部件檢測。 在此設(shè)備的基礎(chǔ)上，開發(fā)具有高效率、高精度技術(shù)特點的無損檢測設(shè)備，可以解決我國航空航天新材料、新工藝的檢測問題，顯著提高基礎(chǔ)部件（如大型小曲率平板等）檢測效率和精度，大幅提升我國高端裝備制造質(zhì)量控制能力。 主要性能指標：1. 檢測方式：脈沖反射法；2. 測量精度：<1mm；3. 可檢材料類型：復合材料、金屬；4. 缺陷類型：脫粘、腐蝕、裂紋、孔洞、分層、夾雜；5. 缺陷位置：表面、內(nèi)部。水浸超聲C掃描檢測設(shè)備是北航無損檢測技術(shù)研究中心自主研制的無損檢測設(shè)備，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。

氫作為二次可再生的清潔能源受到全世界的普遍關(guān)注。2019年我國首次將氫能源寫入《政府工作報告》，預計2022年市場規(guī)模將達到1.8萬億人民幣。目前氫氣主要有兩個來源：化石能源重整和水電解。其中，化石能源重整制氫是最主要的來源，占比約97%，成本低廉但二氧化碳排放居高不下。電解水制氫立足于未來碳減排，被各界寄予厚望，但電力成本居高不下，且目前其實際碳排放（約36千克）甚至高于煤制氫（約20千克）的碳排放。利用可再生能源實現(xiàn)低成本、低排放制氫是未來發(fā)展主要目標。 本項目通過半導體多級納米結(jié)構(gòu)的有序組裝，不僅減少光電極對太陽光的反射、拓寬了光電極對太陽光譜的吸收范圍；同時通過對材料結(jié)構(gòu)及成分的調(diào)控實現(xiàn)對半導體能帶的有效裁減，促進光生載流子的分離，以及表面電化學氧化還原反應(yīng)動力學。進一步通過表面修飾顯著提升光電極的工作壽命。本項目通過精確調(diào)控、系統(tǒng)優(yōu)化與多功能協(xié)效，目前已經(jīng)實現(xiàn)了無外加偏壓下完全通過太陽能高效分解水制氫，其中太陽能光轉(zhuǎn)化氫效率高達10%。

基于復雜流動網(wǎng)絡(luò)計算理論，將電站鍋爐蒸發(fā)受熱面抽象為以節(jié)點、受熱回路和連接管等元件組成的流動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，根據(jù)遵循的質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程及流動傳熱試驗關(guān)聯(lián)式，建立流量分配的非線性計算數(shù)學模型，采用Fortran和Visual Basic混合編程技術(shù)，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的通用電站鍋爐水動力計算軟件HYDROSYS。 軟件根據(jù)系統(tǒng)部件以及實際功能劃分為不同的設(shè)備和功能模塊，各個模塊間相互結(jié)合，可以對各種容量等級、各種蒸汽參數(shù)、各種爐型（П型、塔式、T型）、各種管圈型式（螺旋管圈水冷壁、垂直水冷壁）和燃燒技術(shù)（切向燃燒方式、墻式燃燒方式、W火焰方式、循環(huán)流化床燃燒方式）的亞臨界汽包鍋爐、超（超）臨界直流鍋爐水動力和壁溫特性進行計算分析。

水凝膠是交聯(lián)高聚物在水中溶脹所形成的體系，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活及醫(yī)療領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。例如在醫(yī)用材料領(lǐng)域可以用于藥物緩釋載體、組織工程材料、栓塞微球、皮膚傷口敷料、手術(shù)防粘劑、降溫冰袋等用途。合成所用原料是天然產(chǎn)物，例如海藻酸鈉、透明質(zhì)酸、殼聚糖、纖維素及改性淀粉等，也可以用小分子單體進行合成。 本團隊長期進行水凝膠的研究和產(chǎn)品開發(fā)，合成了各種類型的水凝膠。我們可以根據(jù)用戶實際需要進行各類水凝膠產(chǎn)品的設(shè)計和制備，優(yōu)化合成工藝，解決用戶在制備和使用水凝膠過程中碰到的技術(shù)問題，對產(chǎn)品性能和質(zhì)量進行控制，滿足用戶的要求。 技術(shù)特點：經(jīng)濟技術(shù)指標與應(yīng)用效果：用天然材料制備水凝膠，產(chǎn)物具有優(yōu)異的生物相容性和降解性，成本低廉，產(chǎn)品附加值高。 創(chuàng)新要點：采用了現(xiàn)代先進合成方法、包括納米材料制備技術(shù)，所得水凝膠產(chǎn)品具有優(yōu)異的環(huán)境響應(yīng)性和適宜的力學性能及熱性能。 效益分析：醫(yī)用材料具有巨大的市場，本項目投資與規(guī)模：可根據(jù)用戶需要確定。 合作方式：技術(shù)開發(fā)；提供技術(shù)服務(wù)。

江蘇長水實業(yè)有限公司地處西周吳國都城之地——江蘇省溧陽市竹簀鎮(zhèn)，其前身是溧陽市教學儀器設(shè)備廠，是一家專業(yè)從事英語等級考試聽音系統(tǒng)、信號屏蔽系統(tǒng)及無線接收終端耳機、收音機等配套產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的企業(yè)，是感應(yīng)式無線耳機、音頻聽音系統(tǒng)及漏泄聽音系統(tǒng)的發(fā)明單位。       企業(yè)主要產(chǎn)品有：聽音系統(tǒng)、調(diào)頻/音頻/紅外發(fā)射機、無線耳機、收音機、有線耳機、智能播控系統(tǒng)、手機信號屏蔽系統(tǒng)、教學無線擴音機八大系列產(chǎn)品。所生產(chǎn)的無線耳機連續(xù)八年是“中國教學儀器設(shè)備行業(yè)協(xié)會的推薦產(chǎn)品”，并獲“中國知名品牌”稱號。產(chǎn)品暢銷全國三千多所高等院校，在廣大用戶中享有較高的聲譽。        企業(yè)秉承“質(zhì)量贏得市場、誠信鑄造品質(zhì)”的經(jīng)營理念和“客戶滿意是企業(yè)永恒的追求”的服務(wù)宗旨，始終貫徹“追求卓越品質(zhì)、創(chuàng)造一流品牌”的質(zhì)量方針，抓住機遇，繼往開來！

項目成果/簡介:壓電駐極體是具有強壓電效應(yīng)的柔性駐極體材料，因其表現(xiàn)出“類鐵電性”和，也稱為鐵電駐極體，是一類新型的人工智能和新能源材料。它的壓電性源于雙極性空間電荷在聚合物基體上的取向排列，以及材料特殊的微孔結(jié)構(gòu)。壓電駐極體膜是具有強壓電效應(yīng)的新型柔性壓電功能膜，與傳統(tǒng)壓電材料的壓電效應(yīng)起源有本質(zhì)區(qū)別。 與壓電陶瓷和傳統(tǒng)的鐵電聚合物（例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物）相比較，壓電駐極體具有一些獨特的性能：壓電駐極體在提高壓電活性的同時還擁有聚合物的高柔韌性、薄膜型（厚度可低至40μm）、超輕（體密度可低至330kg/m3）、低成本、低電容率、可大面積成形，以及低聲阻抗（0.03MRayl）等特點。經(jīng)過特殊工藝制備的壓電駐極體薄膜的準靜態(tài)壓電系數(shù)d33高達1000pC/N，這一數(shù)值遠遠高于PVDF（約25 pC/N）及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此，壓電駐極體組合了壓電陶瓷和鐵電聚合物薄膜各自的優(yōu)點，在國防、醫(yī)療、航空航天、綠色能源（例如寬頻帶振動能量采集器、生物運動能量采集、海浪發(fā)電等）、控制、通訊（例如自供能微型無線傳感網(wǎng)絡(luò)）、智能結(jié)構(gòu)、電聲換能器、空氣耦合超聲換能器等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用范圍:柔性薄膜傳感器、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、人體健康監(jiān)測、無損檢測、觸覺傳感器、電子肌膚、聲吶、空氣耦合超聲波換能器、微能量采集器等多個領(lǐng)域。項目階段:小規(guī)模生產(chǎn)效益分析:目前芬蘭的Emfit公司是唯一能夠大批量生產(chǎn)聚丙烯（PP）壓電駐極體功能膜的生產(chǎn)商，采用的技術(shù)主要由兩部分構(gòu)成：微孔結(jié)構(gòu)薄膜制備和電極化處理。在微孔 薄膜制備階段，首先將聚丙烯樹脂與無機礦物顆粒（例如CaCO3和TiO2）熔融共混，然后擠出成聚丙烯-礦物顆粒復合薄板，最后雙向拉伸形成微孔結(jié)構(gòu)的薄膜。在電極化處理階段采用電暈極化方式。而我們擬采用的技術(shù)是：以低廉價格的商品聚丙烯包裝材料為原材料，采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多次壓縮氣體膨化工藝調(diào)控薄膜微結(jié)構(gòu)和機電性能，獲得高活性聚丙烯壓電駐極體膜。利用該技術(shù)生產(chǎn)出功能薄膜的活性遠高于芬蘭商品膜，最高可達50倍。