成果与项目的背景及主要用途：钢铁材料的腐蚀现象普遍存在于国民经济的 116天津大学科技成果选编 各部门中，给社会发展带来巨大的经济损失和金属材料资源的消耗。据统计，每 年钢材腐蚀损失占钢材总产量的 10%，经济损失占国民经济总产值的 2%4%。 我国 2003 年对腐蚀最新调查表明，每年为腐蚀支付的直接与间接费用的总和估 计可达 5000 亿人民币，约占国民经济总产值的 5%，2001 年因腐蚀损耗钢材约 1500 万吨。腐蚀也是导致设备失效、造成重大灾难性事故和严重的环境污染的 重要原因之一，这在石油化工及电力能源领域尤为突出。因此，研究和开发先进 的防腐蚀技术对于经济的可持续发展具有重要意义。 目前主要的镀锌工艺有：电镀锌(电镀、离子镀或离子注入等)、冷镀锌(机械 镀、涂刷镀等)、热镀锌(包括热浸镀、热喷涂镀)。纳米复合粉末渗锌工艺是利用 热处理中金属原子相互渗透扩散的原理，在钢铁构件表面形成一种锌/铁合金保 护层，以防止环境腐蚀的一种新型防腐方法。与其它镀锌工艺如热喷涂锌、电镀、 热浸镀锌比较，粉末渗锌工艺具有独特的优势，如工艺过程简单、不污染环境、 耗锌量低及节省能源等。渗锌涂层均匀光滑，属于冶金结合因而其结合强度高， 具有优异的耐腐蚀性和抗磨损特性等。 纳米复合粉末渗锌技术从工艺到设备研制完全采用国产的原料和设备，不需 要进口专用的原料和部件，具有自主的知识产权。该项目属于投资少、生产成本 低和见效快的高新科技成果。经过近二年多的工业化生产探索实践，证明该技术 的先进、合理和实用性，工艺过程稳定、技术成熟可靠。 技术原理与工艺流程简介：纳米复合粉末渗锌技术属于化学热处理范畴，原 理为：将表面清洁的金属构件埋入装有冲击粒子(SiO2)、金属粉末(Zn、Al/Zn)合金 粉末、活化剂(NH4Cl)、促进剂稀土硅铁粉末等组成粉末渗剂的密封容器中，放置 在炉中加热并进行机械旋转滚动；在活化剂与促进剂、以及机械滚动能和热能的 共同作用，将金属原子扩散渗入钢铁构件表面，形成均匀和致密的、具有一定厚 度的金属化合物冶金扩散涂层。为了提高生产效率和降低生产成本，采用机械滚 动辅助加热方式，以运动粒子和活性高的粉末不断冲击构件表面，加速热传导和 扩散速度并提高渗金属效率。 与目前常用防腐工艺比较，其突出特点是：(1)涂层均匀性和致密性好、与 基体为冶金结合附着强度很高；(2)可实现锌、铝及锌铝复合等热扩散涂层，耐 腐蚀能明显高于电镀、热镀与喷涂涂层；(3)将传统化学热处理的热扩散温度由 900-1100oC 高温状态降低到低温 400-600oC 范围、并缩短加热保温时间，生产过 程耗能明显降低；(4)由于加热温度低对钢铁构件力学性能没有影响；(5)设备投 资少、维护简单及使用寿命长，节约能源及原材料，是一种低成本、高效率的绿 色生产技术。 生产工艺流程包括：除油→除锈→水洗→防锈→烘干(凉干)→装加热渗罐→热 117天津大学科技成果选编 扩散过程→构件保温冷却至出炉→分离→钝化→冲洗→干燥包装成品。 技术水平及专利与获奖情况：该项目已于 2004 年 6 月通过天津市科委组织 的鉴定，被认为达到国内领先水平。“纳米复合粉末渗锌防腐技术”是天津市科 委鉴定成果、登记号：津 20040241。 应用前景分析及效益预测：该技术在国内市场具有很强的竞争能力和应用前 景，其主要原因为：1)热扩散涂层综合性能高。与热镀、热喷涂等比较，涂层具 有优异抗高温氧化性、耐腐蚀性和耐磨损冲击性；与物理及气相沉积、离子化学 热处理等比较，工艺简单、设备投资少、成本低效率高，因而具有很好市场竞争 力。2)纳米复合粉末热扩散涂层工艺是自主开发新型技术，目前处于国内领先水 平。该生产工艺先进，能耗低，成本低廉，具有良好的技术和价格优势。3)目前 我国大力促进清洁生产，为绿色表面热扩散涂层生产技术创造很好的市场发展前 景。粉末渗锌涂层与电镀锌和热浸镀锌比较，具有节约原材料、生产过程没有“三 废”排放及涂层耐腐蚀性高的特点，在目前国家积极促进改造传统电镀和热浸镀 加工行业的形势下，粉末热扩散渗锌涂层工艺将是替代上述传统工艺的最有效防 腐技术。 我国 20 世纪 90 年代就进行了粉末渗锌技术的产业化生产研究，但目前在国 内市场真正实现批量化渗锌涂层产品加工的单位很少。利用该技术加工的产品价 格为 1700-2000 元/吨，消耗原料主要为锌粉 1.4-1.5 万元/吨，投资 80 万元可以 建成一条年生产能力为 5000 吨的生产线，可处理工件长度为 4.5m，这样年产值 可达 850-1000 万元，利税可达 255-300 万元。 应用领域：纳米复合粉末渗锌技术在钢铁材料的防腐蚀方面具有广泛的工程 应用前景，其主要应用范围包括：（1）电力输变电设备：电力、电信铁塔构件； （2）邮电通讯工程：线路金具、输线管件及部件防腐处理；（3）船舶制造：各 种紧固标准件、管件和锚链等；（4）建筑领域：马钢脚手架、五金及钢钉等；（5） 航空航天：火箭发射架和飞机制造紧固件等；（6）海洋工程：搭建海上油田各种 构件；（7）石油化工：塔板、浮阀及填料等化工设备塔内各种构件；（8）工程机 械：各种五金标准件、钢结构配件、水暖件等；（9）汽车制造：各种螺钉、螺母、 垫圈及配件等；（10）铁路和高速公路：紧固件和高速公路上的护栏等。 合作方式及条件：技术合作、转让和技术服务，设备销售和产品加工。 9 海洋生物材料——骨水泥

原创性开发出 WC 基复合粉末的制备技术，粒径分布为 60-500nm，成分为 WC-Co，WC-Co- Cr，WC-η 等含量可调。技术特色和优势为： （1）使用常规设备，显著简化了工艺路线和缩短了生产周期，且具有能耗低、排放少、节能环保的  突出特点，低成本、短流程。（2）复合粉的粒度及分布可控，物相纯净，易于控制缺碳相和游离碳。（3）粘接相在WC 基体中分布均匀，解决了纳米相极易团聚的问题。（4）复合粉热力学性质稳定，在加热中不易突发晶粒粗化。（5）技术路线的特点和要求易于实现工业产业化。超细/ 纳米WC 基复合粉是耐磨损耐腐蚀硬质合金防护涂层、高性能硬质合金块材生产的关键原料。

金属基复合材料问世不足三年，但由于其制备工艺简单，价格便宜，具有高比强、高比刚及高耐磨性等优良性能，在国外已广泛用于航空、航天、汽车、军工等领域。我校于80年代开始进行铝基复合材料的制备、性能及应用研究，已获得许多重要成果，现已可用稳定工艺制备管材、棒材及形状较为复杂的零部件，如汽车连杆、汽缸套、油田抽油机缸套、汽车摩擦片、皮带轮等机器构件，还可用于开发各

本项目是以木粉（竹屑、秸杆、稻糠粉、果壳等）农林业植物纤维素和热塑性塑料以及废旧热塑性塑料为主要原材料，加入表面处理剂、改性剂、润滑剂、发泡剂等等助剂,通过高温、高压挤出或压制成型的复合材料。本项目产品无毒无味，使用后可完全再生利用，是一种新型“绿色”环保产品。该产品具有比强度高、密度低、阻燃、不变形、不霉蛀、耐老化、抗腐蚀、耐酸碱、不吸潮、无污染、可回收和易二次加工等特点。本产品具有比木材、竹材更优异的性能，价格低廉，完全可以代替木材和竹材，甚至

能源与环境问题是目前人类面临的两个重大危机，也是科研工作者关注的重点领域。钙钛矿太阳能电池以其独特的物理性质、醒目的光电转化效率和良好的工业应用前景等特点，被认为是一种拥有巨大解决能源问题潜力的光伏器件。但其电池效率衰减(稳定性)等问题是其走向工业化应用急待解决的课题。现行钙钛矿电池比较普遍使用的空穴传输材料是一种比较昂贵的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)，需要通过掺杂锂盐以提高电池的性能，但这同时加剧了钙钛矿电池的不稳定性。所以一直以来研究人员希望寻找更加廉价和稳定的空穴传输材料来替代传统材料。 酞菁铜是一种具有优异光电特性的廉价小分子半导体材料。但其有机溶解性比较差，不利于廉价液相工艺规模制备光电器件。许宗祥课题组从分子设计层面出发，开发八甲基取代的酞菁铜并制备纳米材料，通过酞菁纳米材料与廉价商业化的高分子材料聚噻吩复合，开发出了具备更高载流子迁移速率及环境稳定性的空穴传输材料，实现溶液法制备出光电转换效率为16.61%的钙钛矿太阳能电池，效率高于传统商业化的螺二芴结构化合物(spiro-OMeTAD)。同时器件的稳定性大幅度提高。

本发明提供了一种制备多层复合材料的方法和设备以及采用该方法和设备所得到的结构阻尼复合材料。制备过程包括以下步骤：1)以基体层为阴极，以作为第一结构层来源的第一电极为阳极，利用电火花沉积加工将第一电极沉积到基体层的表面并形成第一结构层；2)以作为第二结构层来源的第二电极为阳极，利用电火花沉积加工将第二电极沉积到第一结构层的表面并形成第二结构层。当所述第一结构层和第二结构层分别为由阻尼材料构成的第一阻尼层和第二阻尼层，所得多层复合材料为结构阻尼复合材料。上述方法所使用的设备的控制机构包括控制电极进给运动的机构和控制电极夹持部夹取或更换电极的机构。

碳纳米管海绵材料具有轻质、柔性、抗腐蚀、耐高温等特点。微观上具有三维多孔结构，能够承受大应变的反复压缩而不坍塌，同时，碳纳米管互相搭接形成高导电的三维网络。这种综合的优良力学和电学性能使得碳纳米管海绵在功能复合材料、吸附过滤等领域具有广阔的应用前景。近年来，随着社会对清洁、可再生能源的日趋重视，各种能量转换和存储器件的研究如火如荼。

氢能源是高效的绿色能源，如何低廉高效的大规模生产是制约其应用的一个关键因素。近年来，电解水制氢受到学术界广泛关注，寻找廉价高效的非铂电催化剂成为时下研究热点。本项目分别采用辐射法及水热法制备了钼硫化物/碳纳米复合材料,其催化析氢性能优于商用Pt/C（20%Pt）催化剂，而且具有良好的催化稳定性,适合大规模制备。