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谷猛課題組和斯坦福戴宏杰教授課題組設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種基于氯化鋁/1-甲基-3-乙基咪唑/氯化鈉離子液體組成的氯鋁酸鹽離子液體電解質(zhì)。以這種離子液體電解質(zhì)為基礎(chǔ)制得的可充電鈉金屬電池具有良好的性能，電池電壓高達(dá)~ 4v，庫侖效率高達(dá)99.9%，能量和功率密度分別為~ 420 Wh kg

項(xiàng)目簡介： 本項(xiàng)目已開發(fā)出一種輕質(zhì)、穩(wěn)定、高效、環(huán)保的電磁屏蔽纖維及制造裝備， 實(shí)現(xiàn)了對寬頻段電磁波全方位抵御以及連續(xù)、高效、專業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)，可滿足各領(lǐng)域?qū)﹄姶牌帘尾牧系男乱螅瑸閲腋呔庑袠I(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。開發(fā)出的新型材料具備高電磁屏蔽、 高比強(qiáng)

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(gè)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(jì)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(jì)和開發(fā)指出了新方向。

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(gè)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(jì)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(jì)和開發(fā)指出了新方向。

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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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(xiàng)國家發(fā)明專利、兩項(xiàng)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(yàn)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(shí)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(shí)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(jià)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(jì)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)了高精度鎂合金板成卷軋制過程自動(dòng)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(jì)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(jià)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(shí)，成核劑的應(yīng)用量可減少一半，具有較好的推廣價(jià)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(shí)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(jiǎng) 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(shí)。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(shí)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(duì)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(dòng)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(shí)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(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、上海市節(jié)能減排專項(xiàng)等項(xiàng)目，共獲得19項(xiàng)中國發(fā)明專利，1項(xiàng)美國專利和25項(xiàng)實(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)室 超細(xì)夾雜物去除-現(xiàn)場試驗(yàn) 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