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納米碳材料在人類的生產(chǎn)生活中正顯示出越來越多的重要作用，具有廣闊的市場空間。碳納米材料生產(chǎn)由于成本高及部分技術(shù)上的瓶頸制約了大規(guī)模生產(chǎn)，市場拓展減緩。四川大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十余年的研究和開發(fā)，采取研發(fā)創(chuàng)新的高新技術(shù)，可高效低成本地生產(chǎn)高附加值碳納米材料（納米碳管，納米碳纖維）。 新技術(shù)的指標(biāo)主要有催化劑性能指標(biāo)和碳納米管純度指標(biāo)。碳納米管 CVD 制備過程中催化劑的性能將直接影響所生產(chǎn)的碳納米管的性能。碳納米管的技術(shù)指標(biāo)主要有反應(yīng)溫度、制備 CNTs 單位質(zhì)量產(chǎn)量、及原料固碳率等。本技術(shù)中催化劑反應(yīng)溫度低于800 ℃, 催化劑的產(chǎn)碳能力可達(dá)CNTs 60 - 120 kg/kg cat, 原料單程固碳率為 15%-50%；納米碳材料純度高，在85%-98%。碳納米管的純度高，制備的碳納米管純度超過85%；有的達(dá)到 98%。此技術(shù)路線可行，實(shí)驗(yàn)室小試階段已完成。 碳納米管、碳纖維是近十年飛速發(fā)展的新型納米材料，具有很大的商業(yè)價(jià)值和用途，附加值高。碳納米管可以作為模具制備出最細(xì)的納米尺度的導(dǎo)線，或者全新的一維材料，在未來的分子電子學(xué)器件或納米電子學(xué)器件中得到應(yīng)用。制備的微型導(dǎo)線可以置于硅芯片上，用來生產(chǎn)更加復(fù)雜的電路。利用碳納米管的性質(zhì)可以制作出很多性能優(yōu)異的復(fù)合材料。例如用碳納米管材料增強(qiáng)的塑料力學(xué)性能優(yōu)良、導(dǎo)電性好、耐腐蝕、屏蔽無線電波。使用水泥做基體的碳納米管復(fù)合材料耐沖擊性好、防靜電、耐磨損、穩(wěn)定性高，不易對環(huán)境造成影響。碳納米管增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料強(qiáng)度高，抗沖擊性能好。碳納米管和金屬形成金屬基復(fù)合材料；這樣的材料強(qiáng)度高、模量高、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、抵抗熱變性能強(qiáng)。

黑磷是一種新型的二維材料，由于其較寬的可調(diào)控直接帶隙、高載流子遷移率和優(yōu)異的各向異性光電性質(zhì)，在電子學(xué)、光電子學(xué)、生物醫(yī)藥、電化學(xué)和儲能等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力，成為“后石墨烯時(shí)代”最受矚目的二維材料之一。碳布（石墨化碳纖維布）是一種擁有獨(dú)特功能性質(zhì)的、可用于支撐功能型材料的三維空間構(gòu)型的材料。目前，碳布主要用作電沉積的基底材料，以與其它功能材料復(fù)合形成新的復(fù)合材料，所得的復(fù)合材料在電化學(xué)和儲能方面有著廣泛的應(yīng)用前景。我們發(fā)明了一種黑磷-碳布復(fù)合新材料，制備方法簡單、溫和且高效，所制得的黑磷-碳布復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，特別是在電化學(xué)析氧反應(yīng)中表現(xiàn)優(yōu)異，能為電化學(xué)反應(yīng)分解水提供新的材料選擇。 本技術(shù)以單質(zhì)錫、碘、磷以及碳布作為原料，制備了一種新型的黑磷-碳布復(fù)合材料。所得的黑磷-碳布復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，特別是在電化學(xué)析氧反應(yīng)中表現(xiàn)優(yōu)異，能為電化學(xué)反應(yīng)分解水提供新的催化劑選擇。

晶硅太陽電池生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)讓學(xué)員以車間技術(shù)人員的身份參與整條晶硅太陽電池產(chǎn)線的生產(chǎn)工作。學(xué)員可以按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)流程操作車間生產(chǎn)設(shè)備、檢測生產(chǎn)樣品以及對電池生產(chǎn)進(jìn)行工藝仿真，從而深刻了解整個(gè)太陽電池生產(chǎn)流程以及關(guān)鍵工藝參數(shù)。 一.1.1. 場景設(shè)計(jì) 場景由制絨車間、擴(kuò)散車間、后清洗車間、PECVD鍍膜車間、絲網(wǎng)印刷車間和分選包裝車間六大場景組成。場景素材從多個(gè)真實(shí)工廠采集而來，高保真還原車間設(shè)備與生產(chǎn)流程 場景模型主要包括：潔凈車間、制絨機(jī)、自動上下料機(jī)、硅片、電子天平、分光光度計(jì)、電源柜、水冷機(jī)、空壓機(jī)、化學(xué)液柜、電腦，鍵盤、鼠標(biāo)、擴(kuò)散爐、石英舟、插片房、傳遞窗、純水箱、石英舟清洗槽、防毒面具、試驗(yàn)臺、緩沖墊、防化服、源瓶、氣柜、硅槳、方阻測試儀，萬用表，石墨舟、PECVD鍍膜機(jī)、舟車、烘箱、全自動絲網(wǎng)印刷機(jī)、網(wǎng)版、刮刀、攪拌機(jī)、槳料、夾具、接觸電阻測試儀、燒結(jié)爐、IV分選儀、硅片盒、五格花藍(lán)等... 一.1.2. 互動設(shè)計(jì) 第一人稱視角控制主角場景漫游，學(xué)員可以在三維空間中自由活動和觀察場景中的物體。 拾取物體操作采用3D空間實(shí)際抓取的方式，沒有采用一般游戲中的背包欄方式，而當(dāng)需要同時(shí)拾取多個(gè)物體時(shí)則提供3維工具用于裝放，采取這種方式會更加接近現(xiàn)實(shí)，使學(xué)員更真實(shí)的體驗(yàn)實(shí)際工具的存放及使用的技巧。 各生產(chǎn)車間按照真實(shí)生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)生產(chǎn)任務(wù)，完成當(dāng)前任務(wù)后才能進(jìn)入下一個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)記錄完成時(shí)間以及工藝仿真結(jié)果 縮略地圖實(shí)時(shí)顯示角色位置與任務(wù)點(diǎn)位置 第一人稱視角與特寫觀察視角無縫平滑撤換 機(jī)器與設(shè)置仿真控制，通過機(jī)器控制面板設(shè)置工藝參數(shù)，控制啟動生產(chǎn)，檢測生產(chǎn)結(jié)果 表單填寫與作業(yè)報(bào)告生成 使用儀器與設(shè)備檢測生產(chǎn)樣品 操作規(guī)程與關(guān)鍵知識點(diǎn)主動提示學(xué)習(xí) 原理動畫演示

小試階段/n一種低碳鎂碳質(zhì)耐火材料的制備方法，其特征在于將65~70 wt.%的電熔鎂砂顆粒、15~20 wt.%的電熔鎂砂細(xì)粉、5~15 wt.%的納米晶尖晶石-碳復(fù)合粉體、0~5 wt.%的鱗片石墨、1~3 wt.%的金屬鋁粉、0~3 wt%的Al-Mg合金和0~3 wt.%的結(jié)晶硅粉為原料混合，外加所述原料3~5 wt.%的酚醛樹脂，在高速混碾機(jī)中混練，用6300KN的壓磚機(jī)壓制成型；自然干燥24h，于200~230℃條件下干燥24h，制得低碳鎂碳質(zhì)耐火材料。。本技術(shù)制備的低碳鎂碳質(zhì)耐火材料的

人類文明的高度發(fā)展，既帶來了生活的便利與舒適，同時(shí)也增添了病菌傳播的機(jī)會。近年 來世界上大規(guī)模傳染性疾病的時(shí)有發(fā)生，例如，1996年日本發(fā)生的O-157大腸桿菌感染事件， 2000年日本、韓國、蒙古等國家發(fā)生的口蹄疫事件，2003年我國流行的SARS事件，至今在許 多國家相繼爆發(fā)的禽流感及致人死亡事件，以及霍亂、肺炎、瘧疾、結(jié)核病和肝炎等，都給世 界帶來了震驚和恐慌，也給人類生命財(cái)產(chǎn)造成了重大的損失，促進(jìn)了人類對健康生存環(huán)境的追 求。自上世紀(jì)80年代以來，各種各樣的抗微生物材料發(fā)展十分迅速。抗微生物制品在保護(hù)人類 健康、減少疾病、改善生活環(huán)境等方面可以起到綠色屏障的作用。據(jù)CBS調(diào)查，52％的美國民 眾購買日用品時(shí)，會注意產(chǎn)品是否抗菌、防霉、防臭的功能。 然而無論是以歐美為代表采用有機(jī)抗菌劑，還是以日本為代表采用無機(jī)銀離子或納米級 二氧化鈦直接混入樹脂基體制備聚合物制品的抗微生物技術(shù)都存在不足。理論而言，作為一種 抗微生物材料不僅應(yīng)該同時(shí)對絕大多數(shù)微生物有效，而且不應(yīng)該是溶出性的，否則所制成的飲 水管道、食品包裝膜、飲水機(jī)等都會因人體攝入而造成毒害，不耐洗滌、抗微生物效果持久性 差。另一方面，大多數(shù)有機(jī)抗生素的作用機(jī)理在于影響微生物的新陳代謝，進(jìn)而達(dá)到抑制其生 長繁殖的目的，然而這類抗生素的濫用，將導(dǎo)致微生物抗藥性的增加，會給人類健康帶來更大 的危害。因此新一代基于物理作用而可避免上述抗生素缺點(diǎn)的抗菌劑，如陽離子型抗菌劑，通 過正負(fù)電荷的靜電吸引作用，破壞細(xì)胞膜而殺死微生物，成為抗菌劑的重要發(fā)展方向。 本項(xiàng)目創(chuàng)建了一類高效、廣譜、對人體安全無毒的抗微生物材料，其特點(diǎn)是將特定的陽 離子型功能團(tuán)齊聚物鍵合到應(yīng)用廣泛的大宗樹脂的分子鏈上，成為非溶出型的分子組裝抗菌材 料，經(jīng)久耐洗、持久高效抗菌、抗病毒，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，是抗微生物材料方面一個(gè)有 突破意義的發(fā)明。

目前，低碳生活、節(jié)能社會是能源開發(fā)和材料研究的主旋律和重點(diǎn)，所以研究制造低碳材料是熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)；而同時(shí)又是可再生、可降解的材料的聚乳酸、淀粉等生物材料，是當(dāng)今研究的重要方向。聚乳酸、淀粉等生物材料都是從植物等非石油基能源開發(fā)而來，因此本項(xiàng)目所研究范圍屬于國家大力支持的綠色可降解材料領(lǐng)域，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣，可替代現(xiàn)有的石油基、石油基復(fù)合物等污染環(huán)境、破壞生態(tài)的材料，是造福人類的潛在綠色材料。本研究以PBS、PLA、植物纖維或淀粉、增韌劑為主要原料用HAKKE制備PBS、PLA基復(fù)合材料。由于PLA的脆性和耐熱性差，提高PLA的耐熱性和韌性是本研究的關(guān)鍵。通過加入植物纖維等填料，并對其進(jìn)行改性處理，可大大改善復(fù)合材料的耐熱性能；而在PLA/淀粉復(fù)合材料中加入某些特定的增韌增強(qiáng)材料，可大大提高PLA復(fù)合材料的韌性，達(dá)到可日常生活所用的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，得到PLA復(fù)合材料是生物可降解材料，對環(huán)境無任何污染。

傳統(tǒng)的鋰離子具有高比能量的特點(diǎn)，現(xiàn)在廣泛用于移動電話、筆記本 電腦等通訊工具、電動工具等。但由于其安全性，循環(huán)壽命和對極限 溫度耐受性等負(fù)面問題，已成為制約其在大規(guī)模儲能以及電動汽車中 廣泛使用的瓶頸。而上述三大問題產(chǎn)生的根本原因就在于現(xiàn)在鋰離子 電池采用的負(fù)極石墨材料。我們采用獨(dú)特的固相合成技術(shù)結(jié)合碳包覆 技術(shù) (ZL. 200510030998.0), 制備了高電子導(dǎo)電性的納米鈦酸鋰材料。 其特點(diǎn):1. Li4Ti5O12 可以實(shí)現(xiàn)顆粒大小和形狀可控，

項(xiàng)目成果/簡介:目前鋰離子電池的能量密度已經(jīng)越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機(jī)和大規(guī)模儲能方面的應(yīng)用。鋰離子電池的能量密度低主要是因?yàn)樗捎玫恼?fù)極材料的比容量較低，尤其是負(fù)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(yè)化前景的負(fù)極材料為硅基負(fù)極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據(jù)招商證券預(yù)計(jì)，硅基負(fù)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(yè)化應(yīng)用，較大的體積變化導(dǎo)致極片碎裂以及電解液在材料表面持續(xù)分解，從而造成其循環(huán)性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性較差，從而導(dǎo)致硅基負(fù)極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負(fù)極材料這兩大缺點(diǎn)是普及硅基材料在鋰離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵。 陳永勝教授課題組結(jié)合在納米技術(shù)和石墨烯材料領(lǐng)域的專長，經(jīng)過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業(yè)化的工藝技術(shù)制備了石墨烯包覆的硅基負(fù)極材料，主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：1）采用獨(dú)特的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米技術(shù)將大粒徑的硅粉進(jìn)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(fù)極材料循環(huán)性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發(fā)揮了石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、機(jī)械性能優(yōu)異、電化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，改善了材料的鋰離子擴(kuò)散性能和電子導(dǎo)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(yīng)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(jìn)一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，極大地提升了循環(huán)特性。效益分析:陳永勝教授課題組發(fā)明的石墨烯包覆硅基負(fù)極材料，從制備過程上講，具有工藝簡單、成本低廉、易工業(yè)化的特點(diǎn)；從性能上講，具有比容量高、穩(wěn)定性好、壓實(shí)密度大等優(yōu)點(diǎn)，與高比容量正極組成的鋰離子電池的能量密度是當(dāng)前商業(yè)化鋰離子電池能量密度的數(shù)倍以上。

目前鋰離子電池的能量密度已經(jīng)越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機(jī)和大規(guī)模儲能方面的應(yīng)用。鋰離子電池的能量密度低主要是因?yàn)樗捎玫恼?fù)極材料的比容量較低，尤其是負(fù)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(yè)化前景的負(fù)極材料為硅基負(fù)極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據(jù)招商證券預(yù)計(jì)，硅基負(fù)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(yè)化應(yīng)用，較大的體積變化導(dǎo)致極片碎裂以及電解液在材料表面持續(xù)分解，從而造成其循環(huán)性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性較差，從而導(dǎo)致硅基負(fù)極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負(fù)極材料這兩大缺點(diǎn)是普及硅基材料在鋰離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵。 陳永勝教授課題組結(jié)合在納米技術(shù)和石墨烯材料領(lǐng)域的專長，經(jīng)過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業(yè)化的工藝技術(shù)制備了石墨烯包覆的硅基負(fù)極材料，主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：1）采用獨(dú)特的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米技術(shù)將大粒徑的硅粉進(jìn)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(fù)極材料循環(huán)性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發(fā)揮了石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、機(jī)械性能優(yōu)異、電化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，改善了材料的鋰離子擴(kuò)散性能和電子導(dǎo)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(yīng)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(jìn)一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，極大地提升了循環(huán)特性。

針對車用空調(diào)鋁合金葉片需要的硬度和耐磨型的要求，開發(fā)了基于Ni-Co-P 三元合金與硬質(zhì)顆粒（Si3N4涂\A1203\Si02等的復(fù)合電鍍或復(fù)合化學(xué)鍍層技術(shù)， 產(chǎn)品性能與日本的表面處理技術(shù)相近，打破了日本對我國的技術(shù)封鎖，目前該技 術(shù)已在重慶某廠使用。