炭质多孔炭材料的可控制备及用于水处理及气体吸附。

半焦是利用低变质非炼焦煤低温干馏所制得的固体产物，以其固定碳含量高（ >82% ）、电阻率高、化学活性高、灰分低（ <6% ）、低铝、低硫（ <0.3% ）、低磷等特性，已逐步取代冶金焦而广泛应用于电石、铁合金、碳化硅等产品的生产。在半焦生产过程中，约有 10% 的半焦焦粉因粒度小，不符合生产工艺要求而未能加以利用。本项目 通过在半焦焦末中添加金属、金属化合物或非金属及其化合物并进行中低温热处理，在比通常石墨化所必要的温度更低时进行石墨化，并且因为金属或非金属粒子与碳原子的结合可同时实现功能化石墨粉的制备。可作为功能材料、添加剂、电极材料、贮氢材料等，广泛应用于国防和民用领域，成为现代工业及高、新、尖技术发展必不可少的非金属材料。

本项目围绕我国典型工业废水处理/城镇污水提标处理关键技术难题，通过基础研究-材料开发-技术发明-工程应用，设计开发了一系列经济、高效的新型废水处理功能材料及其水处理集成技术，并应用于典型工业废水/城镇污水处理工程。本项目开发的新型废水处理功能材料及其水处理技术已成功应用于多个城镇污水提标改造/典型工业废水处理与回用等水处理工程，解决了相关行业废水处理中的诸多难题，促进了相关行业的节能减排，取得了显著的社会经济效益，显著提升了城镇污水/工业废水处理的技术水平，具有广阔的推广应用前景。

项目1：基于超分子化工和纳米技术，将具有特定光学特性分子引入膨润土层状主体结构中，实现分子尺度的均一复合，得到具有发光效率高、亮度强、寿命长、稳定性好、色度纯正的光学功能纳米材料，并将其添加到高分子树脂中获得新型复合荧光油墨。该系列高性能材料的产业化在光致/电致发光。荧光传感器等领域有重要的应用前景。特别是可以作为新一代稀土替代型荧光防伪材料。防伪商标，防伪标签的使用者，从事各类产品包装及证件的公司和相关政府企业均可作为本项目产品的主要用户。预计 2015年，本产品国内年需求量将达1万吨，国内年消费额达6.5亿元，投资回收期约4.2年。 项目2：基于插层组装原理，将功能性聚合物在膨润土表面及层间进行插层改性，以实现膨润土相关物理化学特性（如亲水亲油性。热稳定性、力学强度等）的精细调控。将该类无机有机复合材料应用于高附加值化工助剂领域，如高分子聚合物（如橡胶、塑料。涤纶等）的增韧材料、阻燃材料、热稳定材料、抗冲击材料等，实现复合材料功能的一体化。

成功获得了两种具有优良性能的新型功能材料，分别为强响应红外非线性光学晶体Sr6Cd2Sb6O7S10，以及高稳定性的锂离子导体Li4Cu8Ge3S12。 波长在320 m的中远红外可调谐激光在军事和民用方面，如激光制导、红外激光通讯、红外遥感、红外激光雷达、以及环境监测等，都有非常重要的应用。红外非线性光学晶体材料可以通过光学参量震荡（OPO）、倍频（SHG）或者差频（DFG）等非线性频率转换技术，变频输出中远红外激光。目前实用的ZnGeP2、AgGaS2和AgGaSe2等黄铜矿结构晶体均为国外在20世纪70年代发现，但它们都存在各自的问题，例如AgGaS2的热导率小，激光损伤阈值较低，难以实现高功率激光输出；ZnGeP2晶体中存在严重的双光子吸收，难以实现宽频输出。这些问题都限制了材料的实际应用。因此，探索高性能的新型红外非线性光学晶体材料具有十分重要的意义。

本发明公开的皮革用膨胀型胶原基纳米复合阻燃功能材料是由以下方法制备而成：(1)用季戊四醇双磷酰氯、含氮氨基化合物和羟甲基膦盐为原料制备膨胀型阻燃性化合物；(2)用胶原蛋白对有机蒙脱土进行改性以获得胶原基改性有机蒙脱土；(3)采用插层复合法将膨胀型阻燃性化合物和胶原基改性有机蒙脱土进行插层复合。该材料既含有与皮革胶原纤维具有良好反应活性和有一定鞣性的亲水性羟甲基基团，又含具有增强增韧作用，与皮革胶原纤维具有良好相容性的胶原基改性的有机蒙脱土，能同时赋予皮革良好的阻燃性能和复鞣填充性能，是一种添加量少，阻燃效率高，相容性好又耐久的皮革阻燃功能材料。

1）纳米复合材料的分散技术 特点：低剪切分散，设备简单，到达纳米级分布，改善力学性能，低逾渗导电2）低收缩率聚丙烯 特点：利用无机粒子填充作用和成核剂控制晶体结构，大幅降低聚丙烯成型收缩率3）高刚性低翘曲复合材料 特点：主要针对PET、PBT、PA体系，强度高，流动性好，成型翘曲变形小，适用于高精度电子产品

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。

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。

一、概述 （一）腐蚀  腐蚀是船舶和其它海洋服役装备全寿命周期内存在的共性问题；  引起船舶和海洋装备不可用天数增加，产生巨额维修费用；  增加发生重大事故的概率。 （二）污损 已探明的海洋生物20余万种，其中约有4000-5000种生物能造成污损； 船舶、码头、浮标、水管、石油平台、养殖设施易受海洋生物附着污损； 污损增加船底粗糙度、降低航速、增加燃料消耗（水线以下船壳污损5%，燃料将增耗10%；污损大于50%，燃料将增耗40%以上）； 产生巨额的清污与防污费用。 （三）国内外现状 1、表面腐蚀防护技术 防腐涂料：常用防腐技术，期效一般为1-5年； 热喷涂：可用于舱内防腐，但不适用于与海水接触区域； 激光熔覆：熔覆层与基体冶金结合、晶粒细小、孔隙率极低，其综合性能显著高于热喷涂涂层。 2、海洋污损防护技术 含氧化亚铜的自抛光涂料是当今主导产品，我国远洋船舶防污涂料的市场一直被国外公司垄断； 常用防污涂料的期效一般为2-5年； 国际公约要求，2008 年全面禁止生产和使用含三丁基锡 TBT 防污涂料，2009 年全部停止溶 剂法氯化橡胶生产线，2010 年全面禁止使用含 DDT船底防污涂料，把含氧化亚铜防污涂料列 入“高污染、高环境风险”名单，氧化亚铜防污技术是过渡性措施。 3、高耐蚀合金现状 Ni-Cr-Mo系镍基合金耐海水腐蚀性能优异，但该类合金产品制造工艺复杂、 价格昂贵，主要依赖进口； 现有镍基合金的成分是综合考虑强度、耐蚀、加工及焊接性能而设计的，而激光熔覆层的核心功能为防腐，需要重新设计其成分。 4、高速激光熔覆技术 2017年10月，德国弗劳恩霍夫激光技术研究所研发了高速激光熔覆技术，其优点为： 激光束功率密度高，1000~5000W/mm2； 熔覆速度高，10~350cm/s，使热影响区、稀释率、工件变形等参数得到更好的控制； 吸收比高，粉末到达熔池之前吸收激光能量，适合在高反射率基体上制备熔覆层。 二、课题组开发的相关技术  研发了系列专用于激光熔覆的高性能耐蚀粉末材料和制备高耐蚀熔覆层的高速激光熔覆系统，高性能熔覆层耐蚀寿命≥50年，该项技术的成熟度达到8级，具备批量生产条件；  研发了系列环保性好（不含氧化亚铜、敌草隆、二甲苯、石油脑等成分）、防污期效长的新型防污材料和防污层制备工艺，防污层与基体冶金结合，防污期效可达10年以上（已经进行了3年的实海试验）。 三、应用领域 （一）船舶与海洋装备的腐蚀防护 根据模拟海水腐蚀实验结果，熔覆层静态海水条件下腐蚀速率为0.00004mm/a。 该项技术已在发电设备、船舶及海洋装备中得到应用，效果显著。 （二）船舶与海洋装备的污损防护  防污层与基体材料形成牢固的冶金结合，防污层在异物撞击下不会脱落；  防污层厚度可根据防污寿命的需要调节，防污层防污期效可达10年以上；  防污层能满足抑制藤壶水螅、水母、藻类、细菌粘膜等多种类型海生物生长的要求；  主要用于船舶、海洋装备的海洋生物污损防护（如钻井平台、海上设施）。