项目研究背景： 当前，美国、日本等国家采用 T1200\T1800 等材料进 行了大量研究，也取得了相应的技术成果，但因其成本高、成型难度大， 使其应用收到限制。 对吸波碳纤维缠绕压力容器成形必须进行精确的复合 材料结构设计及可靠性的准确预报，以确保其成形质量，其工艺工程十分 复杂，它涉及许多设计变量。 研究内容 ：对吸波碳纤维缠绕压力容器成形研究主要内容为： 1、采用价格相对低廉的 T7

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 智能交互织物是未来纺织品发展的重要趋势，是目前广受产学界追捧的前沿科技领域之一。随着新型智能织物的出现以及传感器和人工智能技术的发展，智能交互织物领域实现了新的突破。新型智能交互织物将可穿戴织物与传感器、人工智能等技术相结合，具有可穿戴、智能、灵活、自适应的性能，能够更好地满足人们的需求。智能交互织物主要技术原理为利用柔性织物传感器件实现对人体多种信号的采集，然后通过WiFi、蓝牙等无线传输模式实现对信号数据的实时传输，再利用机器学习和神经网络等算法实现对所采集数据的分类处理，最后将处理后的信号利用实时可视化界面进行展示，从而实现更智能的人机交互。与传统织物相比，新型智能交互织物采用新一代智能纤维制成，并嵌入了多样化的微传感器技术，实现了将可穿戴织物与传感器、人工智能等计算机技术完美融合。具有可穿戴、智能、灵活、适应性强等特性，能够更好地满足社会需求，更容易被用户接受。智能织物的出现，标志着传统纺织业与电子技术、制造技术、传感器技术、人工智能技术、物联网技术等新兴科技的进一步融合。

碳纤维复合芯导线的出现为电力行业的变革与发展提供了契机。碳纤维复 合芯架空导线是一种倍容输电导线，具有以下优点：强度高、重量轻、弹性模 量高、线损小、耐腐蚀等优点。 本项目首次引入改性双马树脂作为碳纤维复合芯导线芯棒的基体，实现了 连续编织拉挤工艺制备碳纤维复合芯导线芯棒产业化，产品性能稳定均一，具 129 有优异的抗劈裂性能，具有高的高温强度保持率，抗老化耐腐蚀，多项指标达 到国际领先水平。与常规钢芯铝绞线相比，碳纤维复合芯导线提高导线抗拉强 度 80%以上，提高电力传输容量 1 倍以上，减少电力塔杆 20%。本技术获国家 “863”项目资助，获中国电力科学技术奖一等奖、国家能源局科技进步一等奖、 山东省科技进步一等奖。 山东大学碳纤维复合芯导线技术已全面实现产业化，可全部替代进口产品。 山东大学已经与多家企业进行碳纤维复合材料制品攻关并进行联合推广。本技 术申请专利技术 15 项，合作企业 5 家，顺利挂网应用 200 余条， 累计长度超过 6000 公里，企业直接产值近 5 亿元，2013 年国标的实行，也为该产品提供了更 加广阔的空间，未来的发展将更加迅速，现时也为企业创造更多的效益。

本发明提出一种碳纤维增强聚醚醚酮复合板材热压成型方法。 本方法将加热单元从液压机中剥离出来，使用加热管对模具加热，实 现高温热压功能；通过在真空环境中热压成型，大幅减少树脂中的气 泡含量，提高试件表面的光洁度及制件性能；在模具中设置冷却单元， 通过调节高压冷气的流量和温度来调节冷却速度，以此来控制基体树 脂的结晶度，实现高强度与高韧性之间灵活选择。采用本方法热压成 型的碳纤维增强聚醚醚酮复合板材，生产设备简单，解决了

本发明公开了一种基于快速成形制造技术的碳纤维传感元嵌入装置，包括：工作台；升降和平移模块，安装在工作台上；水平移动台，用于安装和移动快速成形制造结构的任一叠加层；储丝模块；铺丝模块，安装在升降和平移模块的动力输出端，用于在快速成形制造的任一叠加层内牵引和嵌入来自储丝模块的纤维丝；断丝模块，用于切断嵌入快速成形结构中的纤维丝的尾部；纤维丝固定模块，用于在嵌入的起始位置固定纤维丝；本发明还公开了一种基于快速成形制造技术的碳纤维传感元嵌入方法；本发明通过设置铺丝模块和水平移动台，可以快速有效地将纤维丝自动化嵌入实体结构中，实现自监测智能结构的自动化制造。

图1 零能耗制冷纤维织物制备技术示意图 零能耗智能制冷织物将光电超材料技术与智能纺织技术结合，旨在将随机结构排布的微纳材料与批量制备工艺相结合制备多材料功能纤维，引入特定波段光学反射与辐射能力的新特性，构建在阳光直射的室外环境下具有显著的降温效果（1-30°C范围内可控）的零能耗辐射制冷智能织物（图1），是材料-光学-纺织技术的跨领域多学科协同创新。   图2 零能耗智能制冷织物初步结果示意图：(a) 多材料纤维实物展示图；(b) 多材料纤维光学照片；(c) 多材料纤维缝纫照片；(d) 制冷织物实物展示图；(e) 制冷织物光学照片。 基于多材料纤维及纤维束制冷纱线结构设计和光学材料调控，批量纤维制备工艺已获得均匀连续的制冷纤维（图2 a, b），纤维强度足以利用缝纫机在商用面料上进行任意文字和形状的绣花。在此基础上，进一步利用纺纱和织造技术，得到在太阳辐射波段具有＞90%反射率、在中红外波段具有＞90%发射率的、经纬编织的光学超材料制冷织物（图2 d, e）。   图3 零能耗制冷织物模拟测试。(a) 制冷织物样品降温测试结果曲线图；(b) 制冷织物样品与商用织物样品降温测试对比结果曲线图；(c) 制冷织物样品与商用防晒衣样品降温测试对比结果曲线图。 经严格的测试，零能耗制冷织物样品可实现全天低于环境温度2-10℃的良好辐射制冷效果（图3a）。在此基础上，对样品织物、一系列商用织物（棉、氨纶、雪纺、麻布、防晒衣）以及模拟裸露皮肤进行对比降温测试（图3 b, c），在正午太阳辐射功率最强的整个时间段，织物样品低于不同商业面料5-7℃，低于不同品牌的防晒衣3-7℃。进一步在人体皮肤表面和小车模型内部进行降温测试（图4），与普通棉织物相比，智能制冷织物覆盖的人体皮肤表面可低~3℃，小车与空白小车的差值温度可达~30℃，与反光车罩覆盖的小车的差值温度可达~27℃，具有优异的降温效果。   图4 零能耗制冷织物降温测试。(a) 人体降温测试红外图；(b) 小车模型降温测试。 零能耗制冷织物可对人体局部微环境实现高效的热学调控，提供一种低成本、零能耗、高效的个人热管理方案，颠覆传统制冷技术，尤其是克服室外人体热管理技术固有的低效率、高能耗、大体积等瓶颈问题，并缓解传统制冷耗能导致的碳排放；零能耗制冷织物体系基于批量纤维制备技术以及先进纺纱织造工艺，具有零功耗降温、低成本、可产业化批量生产特征，与现有纺织行业相兼容，适合大规模推广制备和产业化应用；零能耗制冷织物秉持可持续发展的理念，采用可降解的服用聚合物材料和低成本的微纳颗粒为原料，打造低排放、可循环、绿色环保、柔软亲肤、舒适透气的可穿戴终端产品。应用前景广泛，可用于包括高端智能服装、特种服装、高端先进建材、个人热管理装置、冷链系统、智能仓储系统等领域，对纤维新材料技术和高端纺织产业的发展具有里程碑式的意义。

项目成果/简介:图1 零能耗制冷纤维织物制备技术示意图零能耗智能制冷织物将光电超材料技术与智能纺织技术结合，旨在将随机结构排布的微纳材料与批量制备工艺相结合制备多材料功能纤维，引入特定波段光学反射与辐射能力的新特性，构建在阳光直射的室外环境下具有显著的降温效果（1-30°C范围内可控）的零能耗辐射制冷智能织物（图1），是材料-光学-纺织技术的跨领域多学科协同创新。 图2 零能耗智能制冷织物初步结果示意图：(a) 多材料纤维实物展示图；(b) 多材料纤维光学照片；(c) 多材料纤维缝纫照片；(d) 制冷织物实物展示图；(e) 制冷织物光学照片。基于多材料纤维及纤维束制冷纱线结构设计和光学材料调控，批量纤维制备工艺已获得均匀连续的制冷纤维（图2 a, b），纤维强度足以利用缝纫机在商用面料上进行任意文字和形状的绣花。在此基础上，进一步利用纺纱和织造技术，得到在太阳辐射波段具有＞90%反射率、在中红外波段具有＞90%发射率的、经纬编织的光学超材料制冷织物（图2 d, e）。 图3 零能耗制冷织物模拟测试。(a) 制冷织物样品降温测试结果曲线图；(b) 制冷织物样品与商用织物样品降温测试对比结果曲线图；(c) 制冷织物样品与商用防晒衣样品降温测试对比结果曲线图。经严格的测试，零能耗制冷织物样品可实现全天低于环境温度2-10℃的良好辐射制冷效果（图3a）。在此基础上，对样品织物、一系列商用织物（棉、氨纶、雪纺、麻布、防晒衣）以及模拟裸露皮肤进行对比降温测试（图3 b, c），在正午太阳辐射功率最强的整个时间段，织物样品低于不同商业面料5-7℃，低于不同品牌的防晒衣3-7℃。进一步在人体皮肤表面和小车模型内部进行降温测试（图4），与普通棉织物相比，智能制冷织物覆盖的人体皮肤表面可低~3℃，小车与空白小车的差值温度可达~30℃，与反光车罩覆盖的小车的差值温度可达~27℃，具有优异的降温效果。 图4 零能耗制冷织物降温测试。(a) 人体降温测试红外图；(b) 小车模型降温测试。零能耗制冷织物可对人体局部微环境实现高效的热学调控，提供一种低成本、零能耗、高效的个人热管理方案，颠覆传统制冷技术，尤其是克服室外人体热管理技术固有的低效率、高能耗、大体积等瓶颈问题，并缓解传统制冷耗能导致的碳排放；零能耗制冷织物体系基于批量纤维制备技术以及先进纺纱织造工艺，具有零功耗降温、低成本、可产业化批量生产特征，与现有纺织行业相兼容，适合大规模推广制备和产业化应用；零能耗制冷织物秉持可持续发展的理念，采用可降解的服用聚合物材料和低成本的微纳颗粒为原料，打造低排放、可循环、绿色环保、柔软亲肤、舒适透气的可穿戴终端产品。应用前景广泛，可用于包括高端智能服装、特种服装、高端先进建材、个人热管理装置、冷链系统、智能仓储系统等领域，对纤维新材料技术和高端纺织产业的发展具有里程碑式的意义。知识产权类型:发明专利知识产权编号:CN111575823A、CN111826965A、CN111455484A、CN111455483A、CN111560672A、2021101783117、2021100207492技术先进程度:达到国际领先水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:源头创新计划-人才发展专项获得经费:300.00万元

简介：本发明公开了一种空心纳米碳球组装介孔碳纤维材料的方法，属于介孔碳材料的制备技术领域。该方法以氨三乙酸和可溶性金属亚铁盐或镍盐为原料，溶剂热法合成金属配合物纤维前驱体，将配合物纤维前驱体在密闭条件或氩气气氛下焙烧可得由核壳结构纳米球组装的碳/金属氧化物(金属)复合物，将复合物纤维中纳米球的核(金属氧化物(金属))经酸蚀后，即可获得富含羧基基团、由纳米空心球组装而成的碳纤维材料。本发明的制备方法具有工艺简单，溶剂可回收再循环利用，制备成本低廉等优点；所制备的碳材料由纳米空心球组装而成，结构新颖，在吸附、催化剂载体等领域具有良好的应用前景。

本发明公开了一种基于石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维的制备方法。方法为：1重量份的石墨烯或氧化石墨烯，10-1000重量份的溶剂，10-1000重量份的丙烯腈单体，氮气保护下加入0.01~10重量份的引发剂，加热到50~95℃，反应1~60小时，经沉淀，离心，洗涤，干燥，得到聚丙烯腈接枝石墨烯。将聚丙烯腈接枝石墨烯分散于溶剂中，制成纺丝液溶胶，将纺丝液从纺丝头毛细管中连续匀速挤出进入凝固液，凝固后的初级纤维收集干燥后获得石墨烯纤维原丝，经化学或热处理，得到石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维。本发明方法简便、工艺简单、后处理方便快速、可规模化生产，所获得的石墨烯/聚丙烯腈复合碳纤维表现出优异的强度、韧性、模量、热稳定性和导电性，在许多领域可以替代传统碳纤维。

缠绕成型技术是近年来发展最快、最有效的纤维复合材料自动化制造技术之一，更是实现纤维复合材料及其它复合材料高可靠性与高性能化的关键技术之一。北京化工大学基于国内最先进的六维缠绕平台，开展了碳纤维(T300、T700、T800、T1000) 及其它高性能纤维(Kevlar、PBO、GF)界面相容的树脂体系及缠绕成型工艺研究，成功开发了耐高温、耐低温、中常温固化、高强高韧的系列环氧树脂体系，形成具有我国自主知识产权的低成本、高性能、宽工艺窗口、系列化的缠绕树脂基体及其复合材料制品制造技术，实现了高性能纤维的强度转化，发展了国产碳纤维(T700、T800)复合材料气瓶等系列化制品，并获授权/申请专利20余项。 试用期≥8h，粘度≤600 cps，固化温度≤150℃,拉伸强度≥80 MPa，Tg≥220℃，复合材料NOL环拉伸强度≥2200 MPa，复合材料NOL环层剪强度≥70 MPa，复合材料的高温（160℃）力学强度保留率达70%。 碳纤维缠绕成型可充分发挥其高的比强度、比模量以及低密度的特点，可应用于压力容器、大型贮罐、高压管道、火箭发动机壳体等国防和民用领域，具有广阔的市场前景与巨大的经济效益。以缠绕复合材料气瓶为例，预计国内未来复年需求量在5万只，产值至少约为5亿元／年。