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成果創(chuàng)新點 與市場上現(xiàn)有氣凝膠產(chǎn)品采用超臨界干燥技術(shù)不同， 本產(chǎn)品采用常壓干燥方式制備。 粉體的導熱系數(shù)達到 0.015W/mK,復合保溫氈墊的導熱 系數(shù)達到 0.022 W/mK，保溫性能優(yōu)于市場上有機保溫材料， 而且燃燒性能達到 A 級不燃，兼有保溫和防火效果。 通過工藝改進解決了常壓干燥制備有機溶劑使用量大 和制備周期長的缺點，而且使用無機硅源和有機溶劑使用 少，制備成本大大降低。

與市場上現(xiàn)有氣凝膠產(chǎn)品采用超臨界干燥技術(shù)不同， 本產(chǎn)品采用常壓干燥方式制備。 粉體的導熱系數(shù)達到 0.015W/mK,復合保溫氈墊的導熱系數(shù)達到 0.022 W/mK，保溫性能優(yōu)于市場上有機保溫材料， 而且燃燒性能達到 A 級不燃，兼有保溫和防火效果。 通過工藝改進解決了常壓干燥制備有機溶劑使用量大和制備周期長的缺點，而且使用無機硅源和有機溶劑使用少，制備成本大大降低。 

二氧化鈦時常用的白色顏料，同時也是一種光催化自潔材料的主要成分，可以將與之接觸的有機污染物分解轉(zhuǎn)化為無色無害產(chǎn)物。正是由于其極強的光催化性能，使得二氧化鈦在直接添加到塑料、涂料等高分子材料中時容易使高分子老化、粉化，影響高分子基材壽命。本技術(shù)將二氧化硅微粒包裹在二氧化鈦顆粒表面，同時在二氧化鈦和二氧化硅之間有間隔空層，形成二氧化鈦（核）/空層/二氧化硅微粒（殼）的結(jié)構(gòu)材料，材料的各個組分保持相對獨立性。外部微粒殼層阻止內(nèi)核與外面高分子基材的接觸，但不影響小分子有機污染物透過殼層進入空層與內(nèi)核二氧化鈦

在傳統(tǒng)貴金屬（金、銀等）之外發(fā)掘出具有高性能等離激元效應(yīng)的非金屬新材料，是當前等離激元學基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研發(fā)的一個熱點與難點。金屬氧化物半導體材料具有豐富可調(diào)的光、電、熱、磁等性質(zhì)，對其采取氫化處理可有效修飾其電子結(jié)構(gòu)，從而獲得豐富可調(diào)的等離激元效應(yīng)；此處的一個關(guān)鍵性挑戰(zhàn)在于如何顯著提高金屬氧化物半導體材料內(nèi)稟的低自由載流子濃度?；谠撗芯繄F隊新近發(fā)展的、理論模擬計算指導下的電子-質(zhì)子協(xié)同摻氫策略，在本工作中研究人員采用簡便易行的金屬-酸溶液原位聯(lián)合處理方法實現(xiàn)了金屬氧化物MoO3半導體材料在溫和條件下的可控加氫（即實現(xiàn)了“本征半導體→準金屬”的可控相變），從而突破性地大幅提升了該材料中的自由載流子濃度。研究表明，氫化后的MoO3材料中自由電子濃度與貴金屬相當（譬如H1.68MoO3：~1021cm-3；Au/Ag：~1022cm-3），這使得該材料的等離激元共振響應(yīng)從近紅外區(qū)移至可見光區(qū)，且兼具強增益及可調(diào)性。結(jié)合第一性原理模擬計算和以超快光譜為主的多種物性表征，研究人員進一步揭示出該協(xié)同摻氫所導致的準金屬能帶結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的等離激元動力學性質(zhì)。作為效果驗證，研究人員在一系列表面增強拉曼光譜（SERS）實驗中證實該材料表面等離激元局域強場可使吸附的羅丹明6G染料分子的SERS增強因子高達1.1×107（相較于一般半導體的104?5和貴金屬的107?8），檢測靈敏限低至納摩量級（1×10-9mol L-1）。 這項工作創(chuàng)新性地發(fā)展出一種調(diào)控非金屬半導體材料系統(tǒng)中自由載流子濃度的一般性策略，不僅低成本地實現(xiàn)了具有強且可調(diào)的等離激元效應(yīng)的準金屬相材料，而且顯著地拓寬了半導體材料物化性質(zhì)的可變范圍，為新型金屬氧化物功能材料的設(shè)計提供了嶄新的思路和指導。

項目成果/簡介:在傳統(tǒng)貴金屬（金、銀等）之外發(fā)掘出具有高性能等離激元效應(yīng)的非金屬新材料，是當前等離激元學基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研發(fā)的一個熱點與難點。金屬氧化物半導體材料具有豐富可調(diào)的光、電、熱、磁等性質(zhì)，對其采取氫化處理可有效修飾其電子結(jié)構(gòu)，從而獲得豐富可調(diào)的等離激元效應(yīng)；此處的一個關(guān)鍵性挑戰(zhàn)在于如何顯著提高金屬氧化物半導體材料內(nèi)稟的低自由載流子濃度?；谠撗芯繄F隊新近發(fā)展的、理論模擬計算指導下的電子-質(zhì)子協(xié)同摻氫策略，在本工作中研究人員采用簡便易行的金屬-酸溶液原位聯(lián)合處理方法實現(xiàn)了金屬氧化物MoO3半導體材料在溫和條件下的可控加氫（即實現(xiàn)了“本征半導體→準金屬”的可控相變），從而突破性地大幅提升了該材料中的自由載流子濃度。研究表明，氫化后的MoO3材料中自由電子濃度與貴金屬相當（譬如H1.68MoO3：~1021cm-3；Au/Ag：~1022cm-3），這使得該材料的等離激元共振響應(yīng)從近紅外區(qū)移至可見光區(qū)，且兼具強增益及可調(diào)性。結(jié)合第一性原理模擬計算和以超快光譜為主的多種物性表征，研究人員進一步揭示出該協(xié)同摻氫所導致的準金屬能帶結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的等離激元動力學性質(zhì)。作為效果驗證，研究人員在一系列表面增強拉曼光譜（SERS）實驗中證實該材料表面等離激元局域強場可使吸附的羅丹明6G染料分子的SERS增強因子高達1.1×107（相較于一般半導體的104?5和貴金屬的107?8），檢測靈敏限低至納摩量級（1×10-9mol L-1）。 這項工作創(chuàng)新性地發(fā)展出一種調(diào)控非金屬半導體材料系統(tǒng)中自由載流子濃度的一般性策略，不僅低成本地實現(xiàn)了具有強且可調(diào)的等離激元效應(yīng)的準金屬相材料，而且顯著地拓寬了半導體材料物化性質(zhì)的可變范圍，為新型金屬氧化物功能材料的設(shè)計提供了嶄新的思路和指導。

催化加氫過程是現(xiàn)代工業(yè)的重要過程， 是清潔 燃料和高階化學品生產(chǎn)中 的關(guān)鍵步驟。 經(jīng)估算 催化加氫在整個 化學工業(yè)體系 中的占比 超過 3 0% 。 在 催化 加氫 工業(yè) 過程中， 雖然使用粗氫作為氫源 具有 工業(yè)裝置簡單 、 更高的經(jīng)濟性 等特點 ，但是粗氫中含有的少量一氧化碳 ( 從幾百到幾千ppm ) 會造成加氫催化劑很快失活。 這部分ppm 量 級的CO 由于 和貴金屬催化劑具有很強的相互作用 ，在催化反應(yīng)過程中占據(jù)催化活性位，從而使得反應(yīng)物分子無法在催化劑表面吸附而導致催化劑中毒失活。 所以，現(xiàn)代催化加氫過程一般使用更為昂貴而且工業(yè)裝置更為復雜的 高純氫 系統(tǒng)作為 氫源。 發(fā)展新型高效貴金屬催化劑，提高貴 金屬 催化劑 對 CO 耐受度， 甚至 直接利用粗氫進行 低溫 催化加氫反應(yīng) ， 從而 降低加氫成本 和工業(yè)催化裝置的復雜性 是該研究領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn) 。

該成果通過分子設(shè)計構(gòu)建了一系列芳腈基聚合物，發(fā)明了熒光性、磁性、導電/介電性的芳腈基聚合物與先進功能材料，獲得了中國發(fā)明專利25項。突破了合成控制、產(chǎn)品純化、環(huán)保處理與規(guī)模裝備等關(guān)鍵技術(shù)，形成了1000噸級聚芳醚腈產(chǎn)業(yè)化合成成果及其系列先進復合材料、薄膜、纖維應(yīng)用技術(shù)；獲得了500噸級的鄰苯二甲腈樹脂合成裝備及耐高溫先進復合材料應(yīng)用技術(shù)。取得的大部分發(fā)明成果近三年共產(chǎn)生經(jīng)濟效益超過10億元，取代了部分相關(guān)產(chǎn)品的進口。 左圖：芳腈基聚合物，復合材料及加工型材的實物照片 右圖：芳腈基聚合物材料的工業(yè)化生產(chǎn)裝置圖

聚乳酸被全球公認為21世紀最有發(fā)展前景的生物質(zhì)塑料，它具有良好的生物降解性/相容性、力學性質(zhì)、熱塑性、成纖性、透明度高，適用于吹塑、擠出、注塑等多種加工方法，加工方便，部分性能優(yōu)于現(xiàn)有通用塑料；但其同時也存在著強度較低、脆性大、耐熱性差等不足，使得其應(yīng)用僅局限于生產(chǎn)通用塑料、薄膜等領(lǐng)域，要想應(yīng)用于條件較為苛刻的汽車、航空航天、建筑業(yè)等領(lǐng)域，必須對其進行改性以提高其耐熱性能和力學性能。本項目擬采用課題組多年來積累的研究成果，與相關(guān)企業(yè)展開合作，進行成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化工作，最終形成具有市場潛力的系列化改性聚乳酸復合材料制備技術(shù)，例如天然纖維增強聚乳酸、高韌性聚乳酸、高填充級聚乳酸、阻燃級聚乳酸和纖維級聚乳酸等的制備技術(shù)，通過這些技術(shù)制備的改性聚乳酸樹脂將具有更加優(yōu)異和針對性的性能，主要用于生產(chǎn)聚乳酸纖維、薄膜、板材和容器等，可應(yīng)用在生活快消品、農(nóng)用地膜、飛機/汽車內(nèi)飾用材料等領(lǐng)域。項目目標是通過深入研究，對部分尚不完善的技術(shù)環(huán)節(jié)進行最后的攻關(guān)，然后整合已有的技術(shù)與專利成果，并進一步放大實驗和標準化測試，形成一系列可直接產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)化解決方案技術(shù)包，最終順利完成相關(guān)技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化工作。 本項目研究采用的原材料為可生物降解的聚乳酸，經(jīng)過本團隊十多年的研發(fā)，目前已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。本項目的主要工作是梳理課題組多年來對聚乳酸樹脂改性的相關(guān)技術(shù)，與授權(quán)專利等成果整合，進一步放大成系列化的產(chǎn)品技術(shù)，最終順利相關(guān)技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化工作。 項目中的大部分關(guān)鍵技術(shù)均已被攻克，目前需要做的是有目的的對所有技術(shù)進行梳理和整合，查漏補缺，對部分尚不完善的技術(shù)環(huán)節(jié)進行最后的攻關(guān)，從而形成完整的系統(tǒng)化的產(chǎn)品技術(shù)，并與相關(guān)授權(quán)專利進行整合，最后打包形成一系列可直接產(chǎn)業(yè)化的系統(tǒng)化解決方案技術(shù)包。目前70%的聚乳酸市場在對性能要求不太高的包裝行業(yè)中，隨著人們環(huán)保意識的增加，該市場容量會繼續(xù)增加，但由于聚乳酸整體市場的快速增長，包裝材料所占聚乳酸市場比例會逐漸縮小。在汽車、家電及電子產(chǎn)品行業(yè)中對更高性能聚乳酸改性材料的使用是個新趨勢，市場份額雖然不大，但會持續(xù)增長。目前聚乳酸在全球市場的總?cè)萘款A(yù)計為100億元，且有很好的成長潛力。本項目技術(shù)面對的正是高性能、高附加值的潛在市場，其產(chǎn)業(yè)化預(yù)期會有良好的經(jīng)濟效益；項目產(chǎn)品在環(huán)境污染治理和防護方面的貢獻將會產(chǎn)生良好的社會效益。

項目以海上風機葉片和大飛機結(jié)構(gòu)材料為研究目標，提出根據(jù)環(huán)氧樹脂和雙馬來酰 亞胺樹脂結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計并在碳納米管表面引入帶有特征官能團的結(jié)構(gòu)，通過工藝調(diào)整 和儀器分析相結(jié)合控制特征官能團的數(shù)量，制備出質(zhì)量穩(wěn)定的多功能碳納米管改性劑。 然后在不改變碳纖維/環(huán)氧樹脂或 BMI 復合材料基本成型工藝的條件下，利用此多功能 碳納米管改性劑提高碳纖維/環(huán)氧樹脂或 BMI 復合材料的韌性、強度、模量、耐沖刷能 力、耐腐蝕和抗老化性能。