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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(lèi)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)波音公司國(guó)際合作開(kāi)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(guò)系統(tǒng)地研究鑄軋、擠壓板坯熱軋、鑄錠熱軋和熱處理過(guò)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(guò)程自動(dòng)化控制及精整、表面處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并完成了高精度鎂合金專(zhuān)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(kāi)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(kāi)發(fā)的高效成核劑開(kāi)發(fā)了高性能聚丙烯專(zhuān)用料。具體成果如下： （1）開(kāi)發(fā)了具有非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的山梨醇類(lèi)聚丙烯透明成核劑，應(yīng)用此類(lèi)成核劑可以開(kāi)發(fā)高透明聚丙烯專(zhuān)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(lèi)成核劑已經(jīng)小批量生產(chǎn)。 （2）開(kāi)發(fā)了制備有機(jī)磷酸鹽類(lèi)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(jiǎn)單，產(chǎn)品的總收率達(dá)到86%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。制備了納米有機(jī)磷酸鹽類(lèi)成核劑，對(duì)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(chǎng)未納米化的同類(lèi)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(lèi)成核劑可以開(kāi)發(fā)高透明、高剛性、高耐熱的聚丙烯材料。目前，此類(lèi)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(kāi)發(fā)了一種新型高效羧酸金屬鹽類(lèi)聚丙烯β晶型成核劑，結(jié)構(gòu)屬?lài)?guó)內(nèi)外首創(chuàng)，已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)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(kāi)發(fā)高抗沖高耐熱的聚丙烯材料。目前，此類(lèi)成核劑目前處于中試階段。

2018年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng) 電網(wǎng)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，架空輸電導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)的導(dǎo)電率每提升1%IACS，全國(guó)每年節(jié)約線(xiàn)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(duì)架空導(dǎo)線(xiàn)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(guó)電網(wǎng)建設(shè)急需的特種導(dǎo)線(xiàn)難以滿(mǎn)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(xiàn)電網(wǎng)改造工程中獲得大量應(yīng)用，占國(guó)內(nèi)耐熱導(dǎo)線(xiàn)40%市場(chǎng)份額； 2. 發(fā)明了高強(qiáng)抗疲勞Al-Mg-Si導(dǎo)線(xiàn)，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(guò)3000萬(wàn)次。研制的特種大跨越導(dǎo)線(xiàn)和全鋁合金節(jié)能導(dǎo)線(xiàn)，占國(guó)內(nèi)30%市場(chǎng)份額，特別是大跨越導(dǎo)線(xiàn)，幾乎包攬了國(guó)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(guò)濾和新型細(xì)化劑制備等導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)在特高壓工程中獲得大量應(yīng)用。 上述成果依托國(guó)家973項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市節(jié)能減排專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目，共獲得19項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，1項(xiàng)美國(guó)專(zhuān)利和25項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)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(xiàn)國(guó)家，海外累計(jì)架線(xiàn)超2萬(wàn)公里，打破國(guó)際壟斷，成為中國(guó)制造和中國(guó)電力走出去的“國(guó)家名片”。 導(dǎo)線(xiàn)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室 超細(xì)夾雜物去除-現(xiàn)場(chǎng)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(yáng)-荊門(mén) 1000kV 黃河大跨越

國(guó)家“863”支持項(xiàng)目。采用一種新的制造技術(shù)，制造<110>軸向取向多晶棒材，在5MPa預(yù)應(yīng)力和500 Oe磁場(chǎng)下的磁致伸縮系數(shù)達(dá)l//=950-1150ppm，重復(fù)性好，一致性高，工藝易于控制，成品率高。已獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 材料的應(yīng)用領(lǐng)域及市場(chǎng)前景預(yù)測(cè) (1) 國(guó)防、航空航天和高技術(shù)領(lǐng)域：主要用于制造聲納用水聲換能器與水聲對(duì)抗換能器、線(xiàn)性馬達(dá)、燃油噴射器、傳感器、噪聲與振動(dòng)控制系統(tǒng)等，可用于航空飛行器、地面運(yùn)載工具和武器等。據(jù)預(yù)測(cè)2015年此領(lǐng)域的世界市場(chǎng)額將達(dá)到3.3億美元。 (2) 運(yùn)輸領(lǐng)域：主要用于反噪聲、減振和消振、剎車(chē)系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)、閥門(mén)、泵和線(xiàn)性馬達(dá)等。預(yù)測(cè)2015年世界需求量將達(dá)到10.5億美元，是本世紀(jì)初用量最大的領(lǐng)域。 (3) 現(xiàn)代高技術(shù)領(lǐng)域：主要用于超聲波技術(shù)、波動(dòng)采油技術(shù)、海洋通訊、海洋開(kāi)發(fā)與勘察、海洋捕撈等。預(yù)計(jì)2015年此領(lǐng)域的世界市場(chǎng)額將達(dá)到3.3-4.0億美元。

新金屬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室噴射成形技術(shù)研究室現(xiàn)有副教授以上研究人員4人，其中教育部長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃特聘教授1人，留學(xué)回國(guó)人員3人，長(zhǎng)期從事噴射成形及其它材料制備成形技術(shù)和新材料的研究開(kāi)發(fā)，在相關(guān)理論和應(yīng)用研究方面取得了一定的成果，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。已經(jīng)發(fā)表相關(guān)論文100余篇，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)。 噴射成形是一項(xiàng)21世紀(jì)新材料開(kāi)發(fā)和傳統(tǒng)材料性能提升的先進(jìn)制備技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。 噴射成形高性能鋁合金研究與應(yīng)用： (1)高硅鋁合金：具有良好的綜合力學(xué)性能以及高溫耐磨性能，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械和電子工業(yè)。 (2)超高強(qiáng)度高韌性鋁合金：室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到850MPa以上，同時(shí)具有良好的塑韌性和抗應(yīng)力腐蝕能力，在航空航天工業(yè)、核工業(yè)、交通運(yùn)輸工業(yè)等領(lǐng)域有重要作用。 噴射成形電子材料研究與應(yīng)用： (1)Cu-Cr電觸頭材料：合金中Cr相顆粒的尺寸明顯細(xì)化，觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)性能明顯提高，使其成為高性能大容量真空開(kāi)關(guān)的優(yōu)良材料。 (2)輕質(zhì)Si-Al封裝材料：具有低密度、高導(dǎo)熱率和與半導(dǎo)體材料相近的熱膨脹系數(shù)，是理想的新型電子封裝材料，尤其適用于航空航天等需要輕質(zhì)低膨脹封裝材料的應(yīng)用領(lǐng)域。 新型高溫（>1200℃）抗氧化耐磨材料研究與應(yīng)用： 在高溫磨損條件下可以保持良好的抗氧化性能，廣泛適用于高溫加熱爐等應(yīng)用領(lǐng)域。

本項(xiàng)目通過(guò)超濃反相乳液聚合，利用丙烯酰胺、丙烯酸等單體共聚合成高性能反相乳液型油田降濾失劑。 鉆井泥漿處理劑占鉆井總費(fèi)用的40％以上，隨著我國(guó)三次采油技術(shù)的要求，西氣東輸工程的建設(shè)，各種隧道穿越，鉆探工程的增加，對(duì)泥漿處理劑的用量會(huì)迅速增加，該產(chǎn)品作為主要的泥漿處理劑，符合國(guó)家整體建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略，具有廣闊的市場(chǎng)需求和良好的發(fā)展前景。此外，該產(chǎn)品還是性能良好的污水處理劑，對(duì)冶金、礦物加工產(chǎn)生的污水具有良好的聚凝、凈化作用，對(duì)環(huán)境治理有重要意義。 目前國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品通常在水溶液中進(jìn)行，工藝路線(xiàn)長(zhǎng)，有污水產(chǎn)生。產(chǎn)品性能較國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，相差甚遠(yuǎn)。 本技術(shù)生產(chǎn)工藝大大簡(jiǎn)化，產(chǎn)品無(wú)需后處理，可直接在泥漿中使用，產(chǎn)品性能大國(guó)為先進(jìn)水平，降低了設(shè)備投資和產(chǎn)品成本，無(wú)任何三廢。

幾年，隨著消費(fèi)電子（手機(jī)、智能手表等）、生物醫(yī)療需求的快速發(fā)展，尤其是代表下一代柔性移動(dòng)顯示屏OLED的巨大應(yīng)用市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，超快激光精密微加工產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)迅速增長(zhǎng)。與傳統(tǒng)的納秒長(zhǎng)脈沖相比，脈寬小于15皮秒的超快激光器用于材料加工時(shí)，由于脈沖的持續(xù)時(shí)間短于材料的熱弛豫時(shí)間，在加工過(guò)程中避免熱效應(yīng)，基本不帶來(lái)附加損傷和毛刺，適合于微米乃至納米精度的超精細(xì)冷加工。超快激光的瞬間功率極大，幾乎可以和任何材料相互作用，因此適用于超快激光加工的材料范圍幾乎不受限制，尤其有優(yōu)勢(shì)的加工對(duì)象包括玻璃、藍(lán)寶石、陶瓷、太陽(yáng)能薄膜、半導(dǎo)體晶圓、特種合金、精密醫(yī)療器件等。

導(dǎo)電聚合物不僅在國(guó)家安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)，而且在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活等領(lǐng)域都有極大的應(yīng)用價(jià)值。導(dǎo)電聚合物具有防靜電的特性，可以用于電磁屏蔽。導(dǎo)電聚合物具有摻雜和脫摻雜特性，可以做可充放電的電池、電極材料；它對(duì)電信號(hào)的變化非常敏感，因此可以做傳感器；能夠吸收微波，因此可以做隱身飛機(jī)的涂料；利用導(dǎo)電聚合物可以由絕緣體變?yōu)榘雽?dǎo)體再變?yōu)閷?dǎo)體的特性，可以使巡航導(dǎo)彈在飛行過(guò)程中隱形，然后在接近目標(biāo)后絕緣起爆；與納米技術(shù)相結(jié)合，導(dǎo)電聚合物可以制成分子導(dǎo)線(xiàn)材料，制作分子器件和其它電子元件。 利用介孔硅為模板，在其孔道里封裝導(dǎo)電高分子聚吡咯，形成了新的核-殼型導(dǎo)電高分子納米復(fù)合材料。復(fù)合材料中聚吡咯的分解溫度分別比純樣（240度分解）高出50-80度，其熱穩(wěn)定性提高了約20%-30%。在加電場(chǎng)誘導(dǎo)下，聚吡咯分子鏈上的自由電子或空穴載流子遷移而產(chǎn)生界面極化引起高的電流變效應(yīng)。 采用嵌段共聚物（P123）為結(jié)構(gòu)定向劑，分別在碳納米管（CNT）及納米Fe3O4存在下，以原位化學(xué)氧化聚合的方法制備出良好導(dǎo)電、磁性能的聚吡咯基納米復(fù)合材料。當(dāng)碳納米管的含量超過(guò)20%時(shí)，其導(dǎo)電率已經(jīng)達(dá)到7.0 S/cm。隨Fe3O4含量的增大，復(fù)合材料的磁化強(qiáng)度可達(dá)24.6emu/g。

地聚合物(Geopolymer)是一種以無(wú)機(jī)SiO4、AlO4四面體為主要組成，結(jié)構(gòu)上具有空間三維網(wǎng)狀鍵接結(jié)構(gòu)的新型無(wú)機(jī)硅鋁膠凝材料。/line原材料（高嶺土、堿性激發(fā)劑溶液、硅鋁質(zhì)材料）來(lái)源廣泛，室溫條件下養(yǎng)護(hù)，生產(chǎn)能耗低，CO2排放量低。/line快硬、早強(qiáng)，且長(zhǎng)期強(qiáng)度高；低收縮；高抗?jié)B；耐高溫、防火性能好；對(duì)重金屬離子的固封效率高；具有非常優(yōu)異的耐久性能/line高抗?jié)B/line耐高溫、防火性能好，可抵抗1000~1200℃高溫的熾烤而不損壞，導(dǎo)熱系數(shù)為0.24～0.38W/m?K/line對(duì)重金屬離子的固封效率高，對(duì)Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg和Cd等重金屬離子的固封效率在95%以上/line具有優(yōu)異的耐久性能，與同強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥的抗酸、硫酸鹽和氯鹽侵蝕能力相比，壽命可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。