碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料，因其具有重量轻，强度高，耐高低温等优良特点，近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、土木建筑等领域。碳纤维复合材料在质轻高强的同时，还具有优良的耐疲劳性、耐腐蚀性以及比强度高导致的优良施工性能等，使得它在对于材料性能有着特殊要求的海洋领域的应用前景同样不可小觑。近年来，北京化工大学碳纤维复合材料在船舶制造、海上能源开发、海洋工程修复等领域不断探索新技术。 在船舶上的应用 相比于传统的造船材料，碳纤维复合材料具有天然的优势。首先，碳纤维复合材料具有良好的机械性能。用其制造船体，具有质轻低油耗的特性，而且建造工艺相对简单、周期短、成型方便，因此施工和维护费用远低于钢制船舶。同时由于碳纤维与树脂基体的界面能有效的阻止裂纹扩展，故材料具有良好的耐疲劳性能；此外，由于碳纤维表面的化学惰性，船体具有水生物难以附生，耐腐蚀的特性，这也是船舶建造选材非常重要的因素之一。 碳纤维复合材料具有良好的声、磁、电性能：透波、透声性好，无磁性，因此可以用于提高军舰的隐身性能。在舰船的上层建筑中使用复合材料不仅可以减轻船体的重量，而且通过在夹层中嵌入有滤波功能的频率选择层，就可以在预定的频率下发射和接受电磁波，从而屏蔽敌方的雷达电磁波。各种天线和有关设备都统一组合装备在该结构内，不易被腐蚀，更有利于设备的保养。研制出类似的封闭综合传感器桅杆，这种桅杆是由纳米技术制造的玻璃纤维与碳纤维复合后作为增强体而制成。它可以让各种雷达波束和通信信号相互之间不受干扰地通过，并且损耗极低。碳纤维复合材料还可应用在舰船的其他方面。例如，在推进系统上可用作螺旋桨［和推进轴系，减轻船体的振动效应和噪声，多用于侦察舰和快速巡航舰。在机械和装备上可用作方向舵，某些特殊的机械装置和管道系统等。此外，高强度的碳纤维绳索在海军军舰的缆绳和其他军用物品上也有较为广泛的应用。 民用游艇大型游艇一般为私人所有，价格昂贵，要求质量轻，强度高，耐用性好。碳纤维复合材料可以应用于游艇的仪器表盘和天线，方向舵以及甲板、船舱、船舱壁等增强结构中。传统的复合材料游艇主要由玻璃钢制成，但是由于刚度不足，满足刚度设计要求后往往船体过重，而且玻璃纤维是致癌物质，国外逐步禁用。如今的复合材料游艇中碳纤维复合材料的使用比例大大增加，有的甚至全部采用碳纤维复合材料。例如超级游艇“巴拿马”号双桅船，船身和甲板采用了以碳纤维／环氧树脂为蒙皮。乙烯酯树脂夹层复合材料，pvc泡沫和碳纤维复合材料，桅杆吊杆均是定制的碳纤维复合材料，只有部分的船身使用了玻璃钢。空载重量仅有45t。速度快，油耗低，性能卓越。 在海洋能源开发上的应用 海底油气田近年来，碳纤维复合材料在海洋油气开发领域的应用越来越广泛。海洋环境下的腐蚀，高压，水底暗流流动带来的强剪切作用对材料的耐腐蚀性，强度和疲劳性能提出了严格的要求。碳纤维复合材料在海洋油田开发中有着明显的质轻、耐久、抗蚀方面的优势：一个1500m水深的钻井平台，其钢制系缆的质量就达6500t左右，而碳纤维复合材料密度是普通钢材的1/4，若使用碳纤维复合材料取代部分钢材将显著减少钻井平台的载重负荷，节省平台的建造成本；抽油杆的往复运动，由于管外海水压力与管内压力不平衡极易引发材料的疲劳断裂，而用碳纤维复合材料即可解决这一问题；由于海水环境耐腐蚀，其在海水中使用寿命比钢材要长，且使用深度更深。碳纤维复合材料可以用作油田钻井平台中的生产井管、抽油杆、储藏槽、海底输油管、甲板等部件。制造工艺分为拉挤成型工艺和湿法缠绕工艺。拉挤成型法一般用在普通管材和连接管上。缠绕法一般用作储槽和压力容器的表面，也可用在各向异性的柔性管道之中，其中碳纤维复合材料以特定的角度缠绕排列在铠装层之中。碳纤维复合材料的连续抽油杆是一种类似胶片的带状结构，柔韧性很好。使用碳纤维抽油杆能明显提高出油量，减少电机的载荷，相比之下更节能。而且碳纤维复合材料抽油杆比钢制抽油杆更耐疲劳，抗腐蚀性能更好，更适合应用在海底油田的开发中。 海上风电资源丰富，是未来发展的重要领域，也是风电技术最先进、要求最高的领域。我国海岸线约1800km，岛屿6000多个，东南沿海及岛屿地区风力资源丰富且易于开发。近年来大力促进海上风电能源的开发已经得到了有关部门的支持。风力发电叶片90%以上重量由复合材料组成。海上风力大，发电功率大，势必要求更大的叶片和更优良的比强度和耐久度。显然，碳纤维复合材料能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求，和玻璃纤维复合材料相比更适合应用于海洋领域。碳纤维复合材料在海洋风力发电中具有显著的优势。碳纤维复合材料叶片质量低，刚度大，模量是玻璃纤维制品的3~8倍；海洋环境下湿度大，气候多变，且风机24h工作。叶片耐疲劳性较好，能较好的抵御恶劣的天气；改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率；利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤；降低风力机叶片的制造和运输成本；具有振动阻尼特性等。 碳纤维复合材料用于海洋工程建筑，主要利用其轻质高强耐腐的特性，以筋索材及结构件的形式，替代传统钢筋建材，解决海水侵蚀钢筋、运输路途遥远运输成本高的问题。已应用于海上岛礁建筑、码头、浮动平台、灯塔塔架等。

黄泥浆添加凝胶防遗煤自燃材料，结合了黄泥灌浆的广泛性和胶体的防灭火性，研制了一种低成本并且灭火性能好的新型矿井采空区防灭火材料。其材料配比为：水土比是 1：4，基料用量 4%，促凝剂用量 5%，高分子用量 0.75‰，其中， 凝胶由基料、促凝剂和水组成，基料选用水玻璃，促凝剂选用碳酸氢钠，高分子添加物为聚丙烯酸钠。本发明材料含水量高、阻化效果良好、使用安全，成本比纯硅酸凝胶的低 25%以上，而且需要的成胶时间越长，用的材料会越少，成本越低，是一种低成本高性能的新型矿井防灭火材料。

南京工业大学复合材料结构研究所围绕桥梁、隧道、高速公路等交通基础设施减缓车辆、船舶撞击灾害的迫切需求，基于纤维增强复合材料耐腐蚀、轻质高强、缓冲性能优异等特点，在国内外首次提出了大型桥梁复合材料防船撞系统的设计理念，申请了2项国际PCT专利，获8项发明专利授权。建成了润扬长江大桥等4项防船撞工程，正开展港珠澳大桥等100余项防撞设计。研究所正开展隧道防车撞复合材料路缘、高速公路防车撞护栏、立交桥桥墩防车撞系统、航道船闸防船撞系统等研制工作，已申请4项国家发明专利，有效促进了复合材料防撞系统的系列化与专业化。  目前该项目可进行批量生产。

农村经济作物种植和配套加工产业在促进农村经济快速发展的同时，也产生了大量的废弃物，如莲蓬壳、板栗壳、板蓝根茎叶、栀子果等，此类废弃物特别之处在于蕴含着色彩丰富的天然植物色素和易转化为多孔性生物炭的生物质材料。传统的堆置焚烧低值处理浪费资源且污染环境。当前，染料工业与印染行业都面临着巨大的环保压力。如何实现废弃资源高值化利用和有害物减排，顺应绿色发展和无废社会的战略需求，也是我国相关领域一直面临的关键难题。 天然植物染料技术符合产业发展趋势，依靠农业推动工业，完成资源高效利用，实现循环发展和产业转型升级。陈群书记、纪俊玲教授带领团队在国内率先开展了“农林生物质废弃物提取植物色素关键技术研究与应用”等方面的基础研究及技术开发，相继承担了国家、江苏省、常州市等近10个纵横向项目，取得了丰富的工作积累及创新成果。 本项目针对农村经济作物废弃物高值化瓶颈问题，提出了“因物而为”高效资源化利用新思路，针对农村经济作物及废弃物发明了长间隔臂大孔强碱性树脂吸附剂，开发了低温超声高效分离-移动床吸附纯化技术，首次得到性能稳定的商品化植物染料粉体；提出植物染料微结构调控新方法，开发了全品类植物染料染色的生态纺织品，发明了提取残渣高效定向热解专用装备，开发了生物炭功能元素高值化利用新技术，实现了残渣无害化处理和高效循环利用。本项目成功研发并拥有从农村经济作物废弃物提取植物染料、制备生物炭缓释肥及其应用的成套自主知识产权技术，实现了植物染料、植物染纺织品、生物炭缓释肥等系列高值化绿色产品的稳定生产，成功实施了农村经济作物废弃物综合循环利用技术。 本项目开发的天然植物染料已获得国际上规模最大的工业与消费产品检验ITS检测认证；植物染料、染色纺织品在全球范围内具有广泛公信力的SGS报告中，获得I类纺织品认证；天然植物染料在收获→原材料→加工→最终产品过程中，所有投入物在毒性和生物降解能力方面满足GOTS国际纺织品有机绿色认证。本项目共获授权发明专利30件，牵头起草中国首个纺织用植物染料标准—团订标准T/CTES 1007-2018《纺织用植物染料 靛蓝》（已公布），技术成果在全国15家企业推广应用，累计处理量超过25万吨，开发植物染料20种。相关技术获2019年江苏省科学技术奖一等奖，“纺织之光”中国纺织联合会科技进步二等奖。

本实用新型涉及一种灵活舒适型防割手套，解决现有内衬钢丝防割手套厚重、舒适性和手指灵活性差的问题。本实用新型包括手套表层、手套衬里、两层薄膜层和一层防护内衬，所述防护内衬位于两层薄膜层之间，防护内衬由剪切增稠液体浸泡过的织物纤维制成。本实用新型具有与普通织物手套相同的穿戴舒适性和手指灵活性，但它在遇到硬物割、刺、撞击时能瞬时变硬，保护手不被刺伤、割伤和压伤；当外界伤害消失后，又马上恢复柔顺状态，兼顾穿着舒适性和遇割、刺、撞击时的保护功能。

该技术以 Si、Al 替代 Pb，研制出新型无铅环保硅黄铜合金，优选出合适的低压铸造工艺参数，并开展产品设计，成功制备了新一代环保黄铜水龙头，实现了黄铜制品的“无铅化”，解决了现有的黄铜材料制备工艺复杂、降铅与切削性能难以兼顾等技术难题。本团队制备的环保黄铜水龙头完全“零铅”，析 Pb 量远小于 5μg/L 的相关标准限值，与常用的 HPb59-1 水龙头相比，其拉伸 强度提高 48.8%、延伸率提高 66.7%、综合切削性能提高 7.5%、 耐蚀性能提高 63.6%、良品率高达 85%、制造成本降低 25%以上，整体技术指标达国际先进水平，完全可取代进口产品。 

突破了多源卫星数据融合处理、海洋地理信息精细反演、陆海垂直基准无缝转换等关键技术，形成了自主创新的海洋测绘卫星大地测量技术方法体系。研制了我国首个国际同期分辨率最高、精度优于5cm的全球平均海面高模型WHU2000；反演了全球1′×1′分辨率的海洋重力异常和海底地形模型；率先构建了中国近海大范围无缝深度基准模型，实现了与国家陆地高程基准的无缝转换；并拓展用于内陆水域，实现了对我国主要湖泊水位和长江流域水储量等的变化监测

研究团队设计和合成出一种具有开放式结构的剑麻状Co9S8材料，并首次将其作为锂空气电池正极。其开放状结构不仅为反应产物提供了丰富储存空间，有效避免不溶Li2O2对空气电极的堵塞。而且，特殊的开放式结构有利于氧气的俘获与释放，为高效快速电极反应提供保障；其次，Co9S8具有优异的催化活性，有效改善了氧气反应动力学，大幅度提高了电极反应速度；最后，Co9S8且具有良好的氧气亲和性，可以诱导氧气在Co9S8纳米棒表面反应生成过氧化锂，形成优异的Li2O2/电极接触界面，从而有利于充电过程中充分发挥Co9S8的催化效率，促进Li2O2的完全分解。所以，该Co9S8空气电极综合解决了上述三个方面的问题，相应的锂空电池表现出优异的电化学性能。在50 mA g-1的电流密度下，可以获得高达~6875 mAh g-1的放电容量，在控制放电容量为1000 mAh g-1的条件下，可以将充放电过电位降低至0.57 V，优于目前已报道的氧化物基催化剂。

“双高”硫电极复合材料。要实现可超越现有锂离子电池的高比能锂硫电池的商业化应用，不仅需要提高复合正极材料的硫含量（high sulfur content, HSC），还需要有高的硫复合电极的硫载量（high sulfur loading, HSL），形成所谓“双高”电极。研究团队采用模板法构筑了一种新型的准二维多孔蜂窝状Co@N-C材料作为锂硫电池的载硫基体。蜂窝状的结构具有最高的密度、最大的可利用空间以及所需要的材料最少等优势，将这样一种特殊的结构作为锂硫电池的骨架材料，不仅让具有高比表面积的单片蜂窝状实现高含量的硫复合，还可以通过多层蜂窝片的有序堆积实现高的载硫量，同时保持了Co-N的“双催化”、多功能的作用，取得了优异的电化学性能（ACS Nano, 2017,11(11), 11417-11424）。非碳类Co4N基体材料。研究团队首次制备了非碳类介孔Co4N微球作为硫复合电极基体材料，实现了高达95%的载硫量,并取得了优异的电化学性能；同时，该Co4N基体材料对充放电过程中间多硫化物具有更强的亲和性、更快的吸附速度、更高的吸附量，是一种理想的硫复合电极基体材料（ACS Nano, 2017, 11, 6031-6039）。

锂离子电池作为新一代的清洁、环保、可再生二次能源，由于具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长以及自放电小等诸多优点，被广泛应用于便携式电子设备中，并且有望在电动汽车、航空航天、医疗器械和军事国防等尖端科技领域得到大规模应用。特别是能源和环境危机产生以来，“十二五”规划纲要相应的提出“节能减排”的目标，电动汽车已被提高到实用化议程。这为锂离子电池尤其是动力电池的大规模开发应用提供了广阔的前景，这同时也迫切要求锂离子电池的能量密度和功率密度得到进一步提高。正、负极材料作为锂离