陶瓷纤维增强铝活塞（Ceramic Fiber-Reinforced Aluminum Piston,简称CFR活塞，如附图），是一种高新技术产品。现代柴油机采用增压、强化技术后，原有铝合金活塞难以满足材料需求，用CFR 活塞代替普通铝合金活塞已成为发动机行业的趋势。日本、美国、德国等国的发动机生产厂家都在大力研究和推广应用。东南大学材料系历经多年的开发研究，研制成功了陶瓷纤维增强铝活塞，并已在汽车发动机、大马力柴油机上得到应用，与普通铝合金活塞相比，可使活塞使用寿命提高3－5倍，并提高发动机功率，减少装配间隙，降低运行噪音、燃油消耗和废气排放，若用CFR活塞取代奥氏体镶圈铝合金活塞，则可使制造工艺简单，生产成本降低。

该项目设计一项基于POSS-环氧-碳纤维复合材料的生产技术，并将碳纤维/POSS/环氧树脂复合材料应用在轻质运动器械的制造上，以求研发出处于领先地位的具有真正意义的纳米－碳纤维/环氧树脂复合材料轻质运动器械，包括网球拍、羽球拍、自行车、弓箭等。该复合材料同时具有高硬度，高模量，高抗冲击性，耐磨损疲劳老化，良好吸震性的POSS-环氧-碳纤维复合材料。

我国现行汽车刹车材料大都采用石棉作为增强材料，然而，随着汽车运载功能的不断增加，以及汽车速度的提高，对刹车材料提出了更高的要求。石棉增强刹车材料已不能满足汽车工业越来越高的发展要求，特别是含石棉刹车材料具有污染环境及致癌作用，因而在许多国家已经立法禁止使用。高性能纤维增强无石棉制动材料已达到商品化规模，而我国在该领域的研究相对比较落后，基本依赖于进口。只有

先进复合材料，尤其是碳纤维增强树脂基复合材料具有质轻高强、抗疲劳、耐腐蚀、制造工艺灵活、可设计性强、易于实现结构/功能一体化等优异特点，在轻质化、小型化、多功能等方面发挥着越来越重要的作用，在航空航天、工业、绿色能源、文体休闲用品等领域的应用规模呈明显递增趋势。然而，碳纤维复合材料如何应用、其应用能否获得显著效益，对其性能进行全面、科学的测试评价至关重要。另一方面，我国是碳纤维的研发和生产大国，已建和在建的碳纤维产能已达到世界碳纤维总产能的水平，但是其碳纤维性能水平和下游产品的开发明显落后于国外，其中碳纤维及其复合材料性能评价技术的落后是阻碍我国碳纤维应用和发展的重要原因。在国家重大研究项目支持下，北航先进复合材料研究团队建立了一整套碳纤维及其复合材料性能评价系统，可实现纤维、树脂、界面、复合材料等从微观到宏观性能的测试分析与评价，包括物理化学特性测试、微结构分析、工艺特性分析、力学性能测试等，该系统已用于航空航天飞行器、大型风电叶片、新能源汽车等领域，为碳纤维复合材料在相关产品上应用效益的评价、新材料体系的应用和开发提供了重要依据。

现行国内玻璃纤维绝缘软管普遍采用浸漆电加热烘焙法进行生产，其缺点是“两高一低”，即高能耗、高污染、低效率。玻璃纤维绝缘软管制造过程中要求涂层在满足耐电压的前提下（≥5KV）必须足够柔软且有弹性，这就需要低粘度、高分子量的绝缘涂料，而现有的紫外光光固化涂料粘度普遍较高，必须加入大量的小分子光活性单体稀释，这样势必影响固化膜的性能，降低固化速率，无法满足玻璃纤维绝缘软管制造的需要，本项目经过反复研究试制，制备的玻璃纤维绝缘软管专用光固化涂料很好地解决了上述缺陷，提高了

本技术适用于芳纶纤维、高强高模聚乙烯纤维、碳纤维、聚醚醚酮纤维、聚 酰亚胺纤维等高性能化学纤维，采用湿法造纸技术，制备绝缘纸、摩擦材料等纸 基功能材料和蜂窝纸等高强度结构材料等。解决了高性能纤维纸基功能材料生产 中的纤维改性、分散、湿法成形和高温热压等关键技术。可提供高性能纤维纸基 材料湿法连续生产线成套技术，为相关行业提供高性能纤维纸基功能材料和结构 材料及其复合材料等高新技术材料产品。 2 关键技术 对于湿法抄造工艺来说，纤维能否均匀分散、湿法成型工艺和热压工艺是否 合理是决定产品质量是否合格的重要因素。本项目成果解决了高性能纤维纸基材 料生产中的纤维改性、分散、湿法成形和高温热压等关键技术。 超高效碳纤维电磁屏蔽纸的制备创新地利用碳纤维、金属导电纤维这两种纤 维的优势互补，保证成纸在拥有良好屏蔽效能的同时具有很好的机械性能和柔韧299 性。性能良好的超高分子量聚乙烯纤维纸主要是采用纤维洗涤-超声预处理-疏解 分散-分散剂分散工艺，通过预处理、添加助剂、成型和增强而制得。采用聚酰 亚胺纤维通过自有技术制备得到高性能的聚酰亚胺纤维绝缘纸等纸基功能材料。 采用碳纤维配用聚醚醚酮纤维制备纸基摩擦材料。 3 知识产权及项目获奖情况 一种聚酰亚胺导电纸的制备方法 201610487328.X 一种超高分子量聚乙烯纤维纸的制备方法 201610921059.3 一种超高分子量聚乙烯纤维的预处理分散方法 201610920332.0 一种超高效碳纤维电磁屏蔽纸 201710204473.7 一种聚醚醚酮纤维纸及其制备方法 201710544478.4 一种碳纤维增强聚醚醚酮纸基摩擦材料及其制备方法 201710559878.2 4 项目成熟度 实验室试验和中试已完成，部分成果已经用于试生产。 5 投资期望及应用情况 期望在碳纤维、高强高模聚乙烯纤维、聚醚醚酮纤维技等高性能纤维共同进 行技术开发或技术转让。 采用高性能纤维制备纸基功能材料和结构材料是航空航天、国防、高铁和电 力电机等重要领域开发的一类产品，目前主要是日本、奥地利和美国等国家生产。 国内近年开始关注，并有少数几家开始进行，但尚只能生产少数几类低档次产品。 目前已经利用本项目成果建成年产 150 吨聚酰亚胺纤维绝缘纸生产线，生产 聚酰亚胺纤维绝缘纸

LFT已在汽车的防撞内杆、前端框架、仪表盘骨架、车门中间承载板、电瓶箱、座椅骨架板、备胎仓以及车底部护板等结构件和半结构件上得到了广泛应用。华东理工大学聚合物加工研究室解决了LFT生产的技术难点，自主研发了??0吨/年在线混合LFT中试生产线，开发的LFT-PP-30已经应用于发动机防护罩。

内容介绍： PB0 （聚对苯撑苯并二噁哩）纤维正被广泛应用于国防、航空航天、 星球探测等领域。由于PBO聚合物分子规则有序的取向结构使得纤维表面 非常光滑，聚合物分子链之间缺少横向连接，且分子链上的极性杂原子 绝大部分包裹在纤维内部，纤维表面极性也很小。纤维表面光滑且活性 低，不易与树脂浸润，致使纤维与树脂基体结合的界面性能差，界面剪 切强度低。差的界面粘结不能较好地进行力的传递从而影响复合材料综 合性

天津大学突破传统理论的束缚，首次提出了将航空航天领域应用的3D复合材料应用于生物医学骨科领域的理论构想，并就复合材料在生物医学领域应用的基础理论问题进行了研究。研制了三维编织碳纤维/环氧树脂复合材料骨折外固定架，并在临床应用中取得了良好的效果。 三维编织纤维/树脂复合材料不仅提供了足够的强度和刚度（强度600-1300MPa，模量10-90 GPa），不产生应力遮挡，与传统不锈钢骨折外固定架相比，还具有质量轻、在X光片上无遮挡等突出优点。 三维编织碳纤维/环氧树脂复合材料骨折外固定架及临床应用 不锈钢与 3D复合材料固定物X光片的比较

本项目以生物质废弃物作为原材料代替传统的高成本碳纤维生产方法有利于将农业与工业生产结合于生物经济中，制造可再生产品符合绿色经济发展战略。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 高质量的碳纤维以其高强度、低重量及耐热性等卓越性能可作为自行车、汽车、风车以及运动器械等诸多领域的优质材料。以生物质废弃物作为原材料代替传统的高成本碳纤维生产方法有利于将农业与工业生产结合于生物经济中，制造可再生产品符合绿色经济发展战略。木质素是世界上最丰富的生物聚合物之一，但其分子结构复杂且具有异质性，且作为造纸及纸浆工业的废弃物无法得到合理利用。