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大面积高质量金刚石自支撑膜的制备技术
本项目是国家863计划”85” 和”95”重大项目的阶段性研究成果(合作单位:河北省科学院)。 包含”大面积高功率DC Arc Plasma Jet CVD金刚石膜高速沉积设备”和”大面积高质量金刚石自支撑膜制备工艺”两部分。其目标是向国内外市场提供大面积高质量廉价金刚石自支撑膜。技术基本成熟, 设备和工艺已在广东、北京和天津的一些工厂和研究院所应用。目前已开发两种不同功率级别, 100千瓦级和30千瓦级的设备, 工具级金刚石膜沉积速率: 40～50mm/h, 沉积面积: 110mm (100千瓦级), 或60mm (30千瓦级)。利用本项目技术生产的工具级金刚石膜可达到的指标: 面积: mm (100千瓦级), 或 mm (30千瓦级); 厚度: 最大2mm; 维氏硬度: 8000～11000 kg/mm2; 抗弯强度: > 300 MPa。光学级金刚石自支撑膜目前最大面积为60mm, 厚度约0.6mm, 从紫外(0.22m)到远红外(>20m, 直至微波)透明, 8～12m波段透过率～70%, 热导率～19W/cm.k, 各项物理化学性能均与天然Ⅱa型宝石级金刚石单晶接近。 该项目适用于光学级金刚石自支撑膜: 工业CO2激光器窗口, 需要在极端恶劣工业环境(高温、腐蚀、幅射、磨损、冲刷等)下工作的光学装置窗口、军事窗口等。也可用于中高档耐用装饰品制作。 热沉级金刚石自支撑膜: 半导体二极管激光器热沉、功率半导体器件(Power IC)的金刚石封装、MCMs (大规模集成电路的三维立体组装技术)用大面积金刚石热沉、高功率微波器件热沉。 工具级金刚石自支撑膜: 金刚石拉丝模模芯、金刚石自支撑膜钎焊工具、各种抗极度摩擦磨损工具和模具及仪器零件。
北京科技大学
2021-04-11
紫外光固化法制备电控调光膜的技术及材料的开发
本项目所研究的电控调光膜材料即为聚合物分散液晶（Polymer dispersed liquid crystal，简称PDLC）薄膜材料，其主要应用领域为电控智能玻璃、大面积柔性液晶显示等。PDLC薄膜材料是将向列相液晶微滴均匀分散在高分子网络中而形成的复合材料，当未对PDLC薄膜施加电场时，在高分子网络的作用下液晶分子的指向矢呈无规分布，薄膜呈强烈光散射状态；当对PDLC薄膜施加电场时，液晶分子的长轴平行于电场排列（通常PDLC中所使用的液晶的各向介电常数为正），薄膜呈透明状态。 目前，国外的PDLC薄膜生产厂家均采用热固化法制备PDLC薄膜，而课题组所采用的为紫外光固化法，是世界上首家可以使用紫外固化法制备PDLC薄膜的科研单位，紫外光固化法相对于热固化法，其固化速度快、节能环保、成品率高。并且所制备的PDLC薄膜电-光性能优异，综合电-光性能优于其它国外PDLC薄膜生产厂家所生产的PDLC薄膜。
北京科技大学
2021-04-11
大面积高质量金刚石自支撑膜的制备技术
本项目是国家863计划”85” 和”95”重大项目的阶段性研究成果(合作单位:河北省科学院)。 包含”大面积高功率DC Arc Plasma Jet CVD金刚石膜高速沉积设备”和”大面积高质量金刚石自支撑膜制备工艺”两部分。其目标是向国内外市场提供大面积高质量廉价金刚石自支撑膜。技术基本成熟, 设备和工艺已在广东、北京和天津的一些工厂和研究院所应用。目前已开发两种不同功率级别, 100千瓦级和30千瓦级的设备, 工具级金刚石膜沉积速率: 40～50mm/h, 沉积面积: 110mm (100千瓦级), 或60mm (30千瓦级)。利用本项目技术生产的工具级金刚石膜可达到的指标: 面积: mm (100千瓦级), 或 mm (30千瓦级); 厚度: 最大2mm; 维氏硬度: 8000～11000 kg/mm2; 抗弯强度: > 300 MPa。光学级金刚石自支撑膜目前最大面积为60mm, 厚度约0.6mm, 从紫外(0.22m)到远红外(>20m, 直至微波)透明, 8～12m波段透过率～70%, 热导率～19W/cm.k, 各项物理化学性能均与天然Ⅱa型宝石级金刚石单晶接近。 该项目适用于光学级金刚石自支撑膜: 工业CO2激光器窗口, 需要在极端恶劣工业环境(高温、腐蚀、幅射、磨损、冲刷等)下工作的光学装置窗口、军事窗口等。也可用于中高档耐用装饰品制作。 热沉级金刚石自支撑膜: 半导体二极管激光器热沉、功率半导体器件(Power IC)的金刚石封装、MCMs (大规模集成电路的三维立体组装技术)用大面积金刚石热沉、高功率微波器件热沉。 工具级金刚石自支撑膜: 金刚石拉丝模模芯、金刚石自支撑膜钎焊工具、各种抗极度摩擦磨损工具和模具及仪器零件。
北京科技大学
2021-04-11
可生物降解聚丁二酸丁二醇酯的制备技术
目前使用的一次性聚合物材料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，在自然界中很难降解，已造成了严重的白色污染。因此，合成在自然环境中能够降解的聚合物材料，已经成为当前研究的热点之一。 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的熔点为113℃，性能介于聚乙烯、聚丙烯之间。目前高分子量PBS的制备主要采用直接缩聚法，需要很高的真空度（0.2mmHg以下），在工业化中存在较大困难，对设备要求高。本技术建立了一种缩聚-扩链法，先以丁二酸与丁二醇进行熔融缩聚，制备特性粘度在0.5以下的PBS预聚体，再经扩链，获得特性粘度在0.7～1.0dL/g之间的PBS。这种方法原料配比较易控制，所需设备较为简单，不需要太高的真空度，便于工业化推广。技术指标PBS外观：无色或淡黄色固体；特性粘度：0.7～1.0 dL/g；熔点：112～115℃。可用做生物降解地膜、食品包装材料，汽水、可乐、洗发水瓶，以及纸质食品包装盒的可降解涂层，可降解热溶胶等。本技术所得的产品与日本Showa Highpolymer公司的BIONOLLE产品（PBS）相当，性能相近，且在扩链剂方面有创新。所得产品应用范围广泛，技术具有非常广阔的应用和市场前景。 所需设备如下： 1、聚酯反应釜：能够加热至220℃，承受1mmHg的负压； 2、真空系统：从常压到1mmHg负压可调； 3、直接造粒系统：能够进行聚合物的熔融切片、造粒。 本技术具有显显著的经济效益和社会效益。
北京化工大学
2021-02-01
有机官能化系列笼型倍半硅氧烷纳米材料制备技术
该技术通过分子设计和环境友好的水解反应，利用顶角-戴帽法和官能团剪裁等手段制备带有多种可反应性基团的中空笼型纳米材料。材料具有质轻、透气、超低介电常数、耐热、易加工、可溶解性、生物相容性等特性，体现了不同于传统纳米材料的优点，与聚合物有非常好的相容性和分散性。这类有机－无机杂化材料实现了将有机材料的耐热性能和高强度与有机高分子材料的加工工艺简单完美结合的目的。 笼型倍半硅氧烷与高分子聚合物的相容性良好，基本可以达到分子级均匀分散，这是普通无机填料无法达到的，得益于笼型倍半硅氧烷分子具有有机部分，既使在惰性基团取代笼型倍半硅氧烷中也可以与有机基体实现良好的相容行为。同时，材料的耐热性能指标（如玻璃化转变温度，5%质量损失热降解温度）均有大幅度提高，这是因为笼型倍半硅氧烷的Si－O骨架部分提供了优异的抵抗热冲击性能，此外，还可以利用多官能化笼型倍半硅氧烷进行交联反应实现三维交联结构，以进一步提高耐温性能。另外，笼型倍半硅氧烷可以作为各种催化剂和其他功能性材料的载体，在拓宽这些功能材料使用温度的同时提高其某些性能，如提高电致发光材料的发光效率和发光纯度，提高催化剂的催化效率和选择性。 可以预见，随着各个交叉学科领域的不断扩展，笼型倍半硅氧烷作为典型的有机-无机杂化材料的优异性能将会引起人们越来越浓厚的研究兴趣。 粒子尺寸：1.5～3nm；溶解性：根据官能团不同，可溶解于有机溶剂或水；颜色：白色；耐热性：热分解温度在250℃以上。可用于耐高温材料、航空航天材料、复合材料、超低介电材料、塑料及纤维改性、功能高分子材料、特种涂料、生物材料等制备。在高附加值材料领域，应用前景广阔。项目投资300～400万。
北京化工大学
2021-02-01
工业污泥制生物燃气关键技术装备与产业化示范
项目背景是北京市燃气紧缺，日缺口最多达800万立方米；北京市大力推广市政天然气管网入村工程；污水处理产生的大量污泥造成了严重的环境污染；北京2014年工业污泥产量超过100万吨；污泥是城市水处理厂的伴随产物，随着社会文明的进步以及环保水平的提高，污水处理能力和处理量也在逐年增长, ,污泥的处理处置问题已成为世界性的课题。 目前国内污泥的处理处置率很低,主要是填埋和农用,也有一部分进行焚烧处理,而这些处理方式均会导致不同程度的二次污染问题。污泥热解技术具有可回收能源 和有用物质、技术不复杂、气体能源产品可不需要储存、对不同的物料成分可以灵活运行等优点。 项目创新点在于太阳能干燥技术实现污泥干燥和减量化，有低能耗、绿色环保的优势。污泥热解-气化工艺及关键设备循环流化床均系自主开发，具有自主知识产权，可实现污泥所蕴含的化学能高效转化为生物燃气。污泥热解-气化工艺主要产品系生物燃气，联产灰分和中压蒸汽。污泥热解-气化工艺实现污泥中灰分无害化利用制建材并回收重金属。污泥热解-气化工艺实现废物零排放，原子经济性高。 本技术使用固定床反应器,以制备气体燃料为目的,对城市污水处理厂的污泥进行了热解资源化研究。以污泥为原料进行了热解工艺开发,考察不同反应条件对热解效果的影响。得出在合适的操作条件下,污泥热解制备气体燃料最佳的反应条件。此时,气体产率达35%,所得气体中可燃组分H2、CH4和CO的总含量达到了60% ,产气热值为8039.77kJ/m3。对500℃时生成的焦油进行了成分分析,发现焦油中N和O含量较高,若用于燃烧可能会产生较多的二次污染物。 分别用干污泥和湿污泥与生物质混合,进行共热解技术开发。结果发现,当干污泥中掺混50%时,能有效提高污泥热解的气体产率。湿污泥与生物质进行混合热解时, 随混合物中生物质比例的增加,温度的增加,气体产率、气体热值逐渐增加。对污泥热解残渣进行了水蒸气气化反应。分别改变温度、固相停留时间、水蒸气流量和 催化剂等条件,考察其对气化结果的影响。得出污泥热解残渣水蒸气气化制取富氢燃气的最佳条件。
北京化工大学
2021-02-01
挥发性有机污染物 VOCs 处理系列关键技术与设备
本项目包括三大核心技术： 1、强制冷凝 VOCs 废气处理设备，创造性地将强制换热技术改造后应用于 VOCs 强制冷凝处理工艺中，针对高浓度有机废气，回收经冷凝的 VOCs 物质，同时回收废气中的温度生产热水。设备内表面均采用实验室自行研发的特殊拒油涂层处理，以防止有机物质对冷凝器的污染，提高冷凝装置稳定运行效率并降低设备维护成本。 2、开发的光催化氧化剂和附着技术 克服纳米光催化剂易团聚、易流失的弊端，开发出新型快速的光催化剂负载技术，能够大大推进光催化剂在废水、废气中的实际应用，负载材料廉价易得，加工方便，寿命长，具有巨大的比表面积，能够在吸附 VOCs 物质的同时，直接发生光催化反应，将 VOCs 物质完全矿化。 3、开发的高效苯吸收液及分层技术 采用特殊吸收液配方制备能够分层的高效苯吸收液，能够有效地 吸收废气中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物质，净化 VOCs 废气。吸收的 VOCs 物质能够静置分层，从而能够更快速地富集，方便下一步的回收分离，吸收液可以重复使用。 三大技术可以互相结合为工艺组合，在高浓度有机废气的净化与有价值物质的回收、油烟净化、企业 VOCs 治理等方面具有广阔地应用前景。已成功解决了河北省三家企业的 VOCs 处理与排放问题。
南开大学
2021-02-01
国产碳纤维/聚醚醚酮特种热塑预浸料成套技术
本项目基于团队多年连续碳纤维热塑性预浸料制备及复合材料成型、聚芳醚酮（PAEK）树脂（含聚醚醚酮（PEEK））研发、半结晶型热塑性复合材料界面研究的技术积累和相关项目成果，通过自主设计搭建连续纤维热塑性复合材料生产线及相关关键成型模头和特殊工装的设计，掌握了连续碳纤维聚芳醚酮特种热塑性预浸料单向带、LFT 粒料和高纤维含量拉挤棒材的关键制备技术，打破国际技术封锁，拓展了聚芳醚酮材料的应用形式，在我国航天、军工等轻量化零部件替换上具有很好的应用前景。本项目预期在连续碳纤维特种热塑预浸料、LFT 长纤维粒料、拉挤型材及 1-2 个具体产品（航空航天、医疗）几个方面进行同步产业化落地，具有自主知识产权。项目落地后将进一步开发国际领先并具有自主知识产权的低成本高效连续热压技术，实现 3 分钟内单成型制造周期的织物层合板在线浸渍和长尺寸结构型材的连续化生产制造，建成从“树脂原材料→预浸料/LFT/棒材→成型工艺→复合材料制品→评价方法”的一整套技术体系，引领行业发展，助力连续纤维特种热塑性复合材料在我国快速、大规模的应用。
北京科技大学
2021-02-01
高密度铁基粉末冶金制品制备关键技术研究
针对我国高品质粉末冶金铁基材料制备技术较薄弱的问题，在高品质铁基粉末和高性能铁基制品制备技术方面取得了突破。以 LAP100.29 水雾化铁粉作为高密度低合金粉末基粉，添加母合金粉末、增塑剂经塑化处理后，再添加专用润滑剂和石墨进行混合。首先将水雾化铁粉及合金粉末进行粒度搭配，提高堆积密度；然后通过粉末结化处理，提高混合粉末的流动性、合金成分均匀性；接着通过粉末塑化处理，改善铁粉颗粒整体塑性，从而获得了具有高压缩性的专用高密度成形粉末（图 7）。合批粉末的松比为 3.2～3.4g/cm3，流动性≤30s/50g，压缩性≥7.6g/cm3，粉末显微组织如图 2 所示。在混粉阶段，设计制作了 5 吨/h 专用连续式混合装置（如图 6 所示），通过软化处理的复合粉末及粘结剂、石墨等的定量供给和高效混合，合批制成高密度专用粉末，从而实现粘结化粉末的连续、稳定的批量化生产。
北京科技大学
2021-02-01
废碱渣循环流化床高效烟气脱硫应用技术的研制
目前，我国火电厂所采用的烟气脱硫装置许多从国外引进，如：日本三菱重工、挪威 ABB、德国 Lurgi 等，不仅造价昂贵（投资几百万至几千万美元之间），而且运行费用很高。还有一些电厂采用国内研发的湿法烟气脱硫净化技术，虽然造价较国外引进低一些，但仍然存在运行费用高，脱硫效率低等问题。 纯碱作为重要的基础化工原料，广泛应用于冶金、化工、建材等行业，废弃碱渣是制碱工业产生的主要废弃物之一。我国每年利用氨碱法生产纯碱约 300 多万吨，年产生废液 3000 多万 m3，废碱渣近 300 万吨。大部分氨碱厂的氨碱废液废渣靠筑坝堆存，天津碱厂在 70 年生产过程中已积存碱渣 1500 万吨，占地 3.5km2，造成渣山周围地区地上地下的严重污染。 利用废碱渣作为脱硫剂，采用循环流化床烟气脱硫净化技术，可以起到“一箭三雕”的效果：脱硫效率不降低的条件下降低了烟气脱硫的投资费用和运行费用、实现废弃物的转化消纳、减少了石灰石开采对环境的冲击。
北京交通大学
2021-02-01