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本發明公開了一種金剛石-立方氮化硼萬能型超硬刀具材料和刀具及其制備方法，其特點是以金剛石和立方氮化硼為原料，經預處理與成型后，將坯件裝配燒結單元放入高溫高壓裝置中，在壓強為7-25GPa溫度為1000-2700℃，燒結固溶強化10s～30min，獲得晶粒大小均勻，晶界嚴密閉合，金剛石與立方氮化硼晶界之間硼、碳、氮原子形成高原子密度、三維網狀、強共價鍵的致密結構金剛石-立方氮化硼萬能型超硬刀具材料；再將萬能型超硬刀具材料加工成等高的圓柱體，兩端拋光平整之后加工成邊長和厚度均為2～3mm的三角柱體，在真空度1x10-3Pa,溫度800℃與鋼質合金基底焊接，然后用激光加工成半徑為0.4～0.8mm的刀尖圓弧的超硬合金刀具。

成果的背景及主要用途： 作為國家中長期科學技術發展的 11 個重點領域之首的能源領域，發展高效 潔凈超(超)臨界燃煤發電機組是實現節能減排的重要途徑，而蒸汽溫度和壓力的 提高使得高溫管道等設備的服役環境更加惡劣，特別在最薄弱的焊接接頭部位， 頻繁的早期失效事故引起的機組非計劃停運往往造成巨大的經濟損失，甚至導致 嚴重的人員傷亡。因此，對設備進行科學準確的評估與預測，避免突發性的早期 失效，是保證機組安全運行的關鍵。 技術原理與工藝流程簡介： 該項目在國家自然科學基金委、天津市科委及電力行業的大力支持下，針對 超(超)臨界機組關鍵高溫設備，探明了耐熱鋼焊接細晶區 IV 型開裂、焊縫內部 埋藏裂紋、插套焊接頭振動疲勞開裂等典型早期失效的產生機理，并提出了耐熱 鋼焊接工藝、現場局部熱處理規范、插套焊焊接工藝與焊趾熔修用焊接材料等相 應的延壽技術；開發了在役高溫設備實時老化性能的微創測試技術與設備，建立 了基于蠕變損傷累積的剩余壽命評估技術；揭示了殘余應力和拘束水平對蠕變裂 紋擴展行為的影響機制，建立了定量考慮這兩者影響的高溫缺陷壽命預測模型， 豐富了高溫壽命評估方法。與國內外同類技術相比，該項目提出的壽命預測模型 的精度大大提高，延壽技術更科學、全面、有效。 技術水平及專利與獲獎情況： 經專家鑒定，達到了國際先進水平。該項目共申請國家發明專利 11 項（已 授權 4 項）、獲軟件著作權 3 項；發表論文 31 篇，其中 SCI 論文 12 篇，EI 論 文 9 篇，并多次在國內外學術會議上做大會報告。 應用前景分析及效益預測： 該項目推動了我國超(超)臨界機組高溫部件壽命評估與延壽技術的發展，解 決了超(超)臨界機組目前面臨的早期失效難題，不僅可保證機組的安裝質量，而 83天津大學科技成果選編 且減少了不必要的返修，減少機組因非計劃停運和檢修周期超期帶來的巨大發電 損失，對機組的安全經濟運行具有重要意義。 應用領域：新技術 技術轉化條件： 近三年來，該項目開發的壽命評估軟件與延壽技術在全國 10 個省市的 16 個電廠得到應用，經濟效益達 2.3 億元，取得了顯著的社會經濟效益。 合作方式及條件：根據具體情況面議

280mm×160mm×120mm，采用拼接式，由太陽能電池、小電機（帶風扇）、蜂鳴器、發光二極管、連接線、底板組成。探究太陽能的利用。

荷葉出淤泥而不染的自清潔性能、蛾翅膀表面的自清潔性能、水黽的腿在水面上自由行走而不下沉、魚體表面在油污污染的水中保持自身清潔等一系列自然界中的超疏水、超雙疏現象引起了許多學者的極大關注。近年來國內外關于超疏水、超雙疏的研究都有大量文獻報道。然而依照這些方法制備超疏水/超雙疏涂層的成本非常高且技術要求嚴格，進行大規模工業生產幾乎在短期內難以實現。2013年美國Ultra-ever Dry公司推出了世界首款，迄今為止也是唯一一家通過簡單噴涂即可實現超疏水界面的超疏水的涂層。    目前課題組已經成功開發了具有世界領先技術的超雙疏、自清潔涂層，此種納米涂層模擬荷葉表面結構，具有超疏水、超疏油自清潔性質，利用簡單噴涂可在布料、木材、紙張、金屬、建筑等材料表面，快速形成“荷葉效應”界面，并具有耐紫外線和一定的耐磨性質，具有自清潔、防水、防腐蝕、防凍、減阻、油水分離等作用，在建材、化工、石油、國防軍事、能源等領域具有廣闊的發展空間，是一種極具發展潛力的新材料。例如，直接噴涂在衣物、鞋帽、帳篷表面可實現自清潔、防雨功能，達到免清洗作用，并具有織物原有的透氣性；噴涂在高壓電網輸電支架以及風力發電扇葉上可防止結冰；噴涂木材表面可實現戶外的防潮、防霉；噴涂電路板上可實現防水、防潮；噴涂在高層建筑物表面可實現自清潔等等。 此外，此種材料的生產無排放、無污染。課題組已經實 現了小試生產制備，實驗室即可制備公斤級產品，已經能夠突破超雙疏涂層白色限制，得到各種顏色的超雙疏涂層；能夠對食用油、導熱油、甲苯、氯仿等實現超疏油；通過簡單調整可實現只超疏水但親油，噴涂后的織網可對油水兩相實現快速、簡便的油水分離。該技術已申請四項相關國家發明專利，目前正在積極與相關應用企業合作，推廣該產品的市場應用。

在國際上首創出血型超快速檢測試紙，利用染料顯色反應進行血型表型檢測，僅需一滴血液即可在30 秒內完成AB0正定型和Rh血型檢測，速度較現有主流技術提升40倍以上。同時 在國際上首次實現AB0正反定型同步直接檢測(2分鐘完成)，無需離心過程。其檢測卡為便攜式設計，操作簡單，肉眼即可通過顏色變化判斷血型；無需大型 儀器設備，可滿足室內、外使用。此外，也可配合自動檢測系統，實現試紙卡的 自動加樣、檢測、出報告，滿足臨床大樣本檢測需求。現已構建出AB0血型卡、 ABD血型卡、ABO&Rh血型卡、其他稀有血型卡等以適應不同需求；同時可做成4 人份或8人份等，滿足臨床多人份檢測需要;經6000余例樣本測試，準確率100%。 

一、 項目簡介荷葉出淤泥而不染的自清潔性能、蛾翅膀表面的自清潔性能、水黽的腿在水面上自由行走而不下沉、魚體表面在油污污染的水中保持自身清潔等一系列自然界中的超疏水、超雙疏現象引起了許多學者的極大關注。近年來國內外關于超疏水、超雙疏的研究都有大量文獻報道。然而依照這些方法制備超疏水/超雙疏涂層的成本非常高且技術要求嚴格，進行大規模工業生產幾乎在短期內難以實現。2013年美國Ultra-ever Dry公司推出了世界首款，迄今為止也是唯一一家通過簡單噴涂即可實現超疏水界面的超疏水的涂層。目前張旭教授課題組已經成功開發了具有世界領先技術的超雙疏、自清潔涂層，此種納米涂層模擬荷葉表面結構，具有超疏水、超疏油自清潔性質，利用簡單噴涂可在布料、木材、紙張、金屬、建筑等材料表面，快速形成“荷葉效應”界面，并具有耐紫外線和一定的耐磨性質，具有自清潔、防水、防腐蝕、防凍、減阻、油水分離等作用，在建材、化工、石油、國防軍事、能源等領域具有廣闊的發展空間，是一種極具發展潛力的新材料。例如，直接噴涂在衣物、鞋帽、帳篷表面可實現自清潔、防雨功能，達到免清洗作用，并具有織物原有的透氣性；噴涂在高壓電網輸電支架以及風力發電扇葉上可防止結冰；噴涂木材表面可實現戶外的防潮、防霉；噴涂電路板上可實現防水、防潮；噴涂在高層建筑物表面可實現自清潔等等。此外，此種材料的生產無排放、無污染。張旭教授課題組已經實現了小試生產制備，實驗室即可制備公斤級產品，取得了目前已知除美國Ultra Ever-dry公司以外全球唯一能夠公斤級制備超雙疏、自清潔涂層的技術，并在一些方面超過該公司產品，例如已經能夠突破超雙疏涂層白色限制，得到各種顏色的超雙疏涂層；能夠對食用油、導熱油、甲苯、氯仿等實現超疏油；通過簡單調整可實現只超疏水但親油，噴涂后的織網可對油水兩相實現快速、簡便的油水分離。該技術已申請四項相關國家發明專利，目前正在積極與相關應用企業合作，推廣該產品的市場應用。二、 項目技術成熟程度已實現實驗室的小試制備（5L反應釜）。三、 技術指標（包括鑒定、知識產權專利、獲獎等情況）噴涂在材料表面對油（食用油、導熱油、甲苯、氯仿等）和水接觸角大于150度，滾動角小于10度，耐受溫度使用溫度范圍可以在-34℃~149℃之間，目前已申請四項國家發明專利。四、 市場前景（應用領域、市場分析等）此種納米涂層模擬荷葉表面結構，具有超疏水、超疏油自清潔性質，利用簡單噴涂可在布料、木材、紙張、金屬、建筑等材料表面，快速形成“荷葉效應”界面，并具有耐紫外線和一定的耐磨性質，具有自清潔、防水、防腐蝕、防凍、減阻、油水分離等作用，在建材、化工、石油、國防軍事、能源等領域具有廣闊的發展空間，是一種極具發展潛力的新材料。在早期，人們對于如何防水、防油一直以來都是熱衷討論的話題，畢竟沒有人會愿意打掃廚房里各種油污，或者自己的手機掉進水里當場報銷損失慘重。各色疏水、疏油涂層幾乎成為人們生活中不可或缺的化學用品，小到手表、雨傘，大到航海航天，都可以找到疏水、疏油涂層的身影。例如:  ? 能源行業我國南北交界地區冬季長出現凍雨現象，結冰對風力發電扇葉、高壓輸電線支架產生很大的影響，該涂層的超疏水的微小滾動角可使材料表面無水存留，避免材料表面結冰。此外，自清潔作用在太陽能電池板上的應用也具有廣闊的空間。? 油水分離我們開發的超雙疏涂層之一超疏水親油涂層噴涂在普通紗網上，普通篩網即可具有油過、水不過的特點。紗網親油，因此油能輕易通過篩網，而織網表面超疏水、極小滾動角，水在織網表面迅速流走，達到油水分離作用。如果在普通瓶子口蒙上該種紗網可在油水混合液撈取，只有油能進入瓶子中（如圖所示）。? 軍事國防噴涂有超雙疏涂層的織物具有自清潔作用，同時涂層滲透到織物中增加了其耐磨性，更為重要的是能夠保證織物的透氣性，因此可制成作戰服、野外帳篷、背包、手套等等戶外用品 。此外超雙疏涂層在防腐、防凍、防潮方面對武器裝備無疑具有最強保護作用。? 日用品超疏水雨衣、雨傘使使用過的雨具，無水積存，直接收納放入背包中；噴涂超疏油涂層的抽油煙機可滴油不沾全部回收；噴涂在廁所衛浴上可有效避免尿垢的產生。? 建筑物自清潔我們開發的超雙疏自清潔涂層具有抗紫外線作用，對戶外墻體具有較強的粘附性，同時開發出彩色超雙疏自清潔涂層，對高層建筑具有自清潔作用。? 防腐、防潮作用我們已經進行了初步的應用嘗試，噴涂超雙疏涂層的金屬在濃酸中具有一定的抗腐蝕作用；由于極小的滾動角，對戶外的金屬制品具有很強的抗腐蝕作用；噴涂在木材表面可達到防腐、防潮的作用。? 船舶行業：如果船體噴涂上超疏水涂層，船只行駛過程中與水的摩擦會大大降低，這樣對燃油就會節省很多，海藻之類吸附在船底的現象也會減少很多，對于船舶的護理會減輕很多工作，其實也是減少成本。船舶方面，目前船只有一半以上的驅動能是被船體與水之間的摩擦消耗掉的。如果能通過特殊涂層在船體表面形成空氣膜，船與水摩擦而造成能耗則能降低10％，因而可以大量節省燃油。一般船舶航行中受到的阻力有3種,即船體運動引起的興波阻力、產生旋渦引起的旋渦阻力以及由于水和船體之間接觸產生的摩擦阻力.在這3種阻力中,對于油船那樣的低速肥大型船舶,摩擦阻力要占全部阻力的80%以上,而對通常的貨船約占70%的比例。因此,降低摩擦阻力是一項重要的技術。 應用在航海以及航天事業，以減小因為液體產生的阻力，達到節能環保且高效轉換動能的效果。? 電子元件行業可以應用在真正防水的電子元件上，或者是需要經常接觸帶腐蝕性液體的工作人員，這款涂層的誕生不得不說是一個福音，例如一些電子原件需要進入到水中、高溫中、冰塊中、油中等一些特殊環境工作，有了超雙疏涂層，就不用擔心了，可有效解決問題。  在電子元件上覆蓋厚度遠比人類頭發直徑小的薄膜涂層后，水無法真正接觸到關鍵電子元件，也就不能對其造成損害。 通信設備其它室內室外設備都可以使用，延長壽命，使用功效不會降低，免受雨水的干擾。  五、 規模與投資需求（資金需求、場地規模、人員等需求）可面談六、 生產設備常規反應釜，無三廢排放；噴涂設備七、 效益分析目前全球唯一生產廠商美國Ultra-ever Dry推出的超疏水涂層價格為：底層涂層約人民幣70萬/噸、表層涂層人民幣140萬/噸。八、 合作方式共同開發市場。九、 項目具體聯系人及聯系方式（包括電子郵箱）聯系人：張旭 博士/教授河北工業大學化工學院高分子科學與工程系天津市紅橋區光榮道8 號E-mail：[email protected]：022-60200443

利用氨基功能化配體與鈣鹽組裝得到一種新穎的二維層狀Ca-MOF。其通過{Ca3O18}簇與配體連接而成的金屬-有機層上懸掛配位的DMF分子，并進一步通過DMF間的范德華弱作用力層層堆疊，形成“范德華MOF”多層結構。基于DMF的動態配位活性，該獨特的金屬-有機多層MOF能實現層內穩態和層間動態的有效平衡，并存在具有半導體發光特性的層間激子（exciton）發光和層內激基締合物（excimer）發光的雙通道發射。?發展了二維MOF設計和利用的新概念，將“自下而上”的金屬-有機配位組裝與“自上而下”的后合成形貌加工調控相結合，實現了超薄二維MOF的簡便、綠色、宏量制備的新方法，并為光學存儲器等應用建立了元器件模型。

實現了一系列光功能導向金屬-有機配位超分子材料的合理化模型設計與可控合成，探索了新型傳能與發光、光調制、光轉換的機理與機制，建立了獨特的光學應用器件模型。如利用配位鍵動態活性的后合成剝離策略，可逆轉換配位材料空間維度，獲得了具有層間/層內熒光調控開關特性的超薄2D配位發光材料 利用ESIPT多能級配體激發態過程，構筑了超快速專一性水分子光響應配合物薄膜器件，以及用于F離子、溫度、溶劑等的熒光探針材料 利用異質同晶配位特性和區域控制各向異性外延技術，獲得具有異質結超晶格的多稀土MOF單晶，實現多層次間隔色域可調發光，建立了光譜—空間編碼結合的單晶光學微器件、雙通道高等級編碼配合物材料、單金屬單相/多金屬單相配合物白光與混光材料