本成果研制的超薄复合膜由多孔的中空纤维基膜和致密的超薄选择层组成，通过采用一系列亲水基团（有机磷酸、羧酸、磺酸）、改性环糊精以及其金属络合物对选择层进行表面修饰，调控选择层表面的亲水性与交联程度，极大提升了该薄膜复合膜渗透汽化脱水的分离性能。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 渗透汽化分离是一种新型膜分离技术，其利用致密高聚物膜对液体混合物中组分的溶解扩散性能的不同实现组分分离的一种膜过程，其突出的优点事能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的分离任务。本成果研制的超薄复合膜由多孔的中空纤维基膜和致密的超薄选择层组成，通过采用一系列亲水基团（有机磷酸、羧酸、磺酸）、改性环糊精以及其金属络合物对选择层进行表面修饰，调控选择层表面的亲水性与交联程度，极大提升了该薄膜复合膜渗透汽化脱水的分离性能。本成果对薄膜复合膜选择层进行表面修饰的操作简易可行，明显优于目前市场上的大部分同类膜。

涤纶织物虽具有良好的挺阔性、褶皱弹性，但不亲水，对人体皮肤不友好，没有保健功能。粘胶纤维织 物具有 良好的吸湿、抗静电，但对皮肤没有保健功能。 开发的全新改性接枝技术，可以在涤纶纤维和涤纶织物表面接枝各种动植物蛋白，如蚕丝蛋白、牛奶蛋 白、大都蛋白、花生蛋白、蚕蛹蛋白等等。从而制备各种高功能涤纶蛋白复合面料。 改性接枝的涤紛蛋白复合面料，蛋白质都分布在涤纶纤维表面上，在服用时，与人体皮肤相接触的全是 各种动植物蛋白,对人体皮肤具有良好的保健作用。同时，织物的吸湿性、抗静电性都得到很好的改善；褶 皱弹性、挺阔性保持良好。 高功能涤纶复合蛋白面料，适宜制备高档涤纶面料，具有很高的附加值，生产工艺流程较短、成本较 低，无需投资购买新设备。该技术也同样适用于粘胶蛋白复合面料。粘胶蛋白复合面料对人体皮肤具有良好的保健作用

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

近几年来，纳米材料的研究风糜全球，在高科技领域中有如下应用：光催化有机物降解材料；保结抗菌涂层材料；阻燃，抗紫外线材料；敏感器元件材料；复合材料的增硬增韧等，应用范围日益广泛。目前，我们能提供以下几种纳米材料的制备,应用和性能检测方法，如：二氧化钛，二氧化锌，二氧化铈等，这些氧化物的生产已达到批量（2公斤）以上，纳米二氧化钛能使树脂的硬度提高8倍，韧性也有很大提高。

众所周知，化学药物和有机消毒剂的大量使用极易导致细菌和病毒的变异，并造成严重的后果，如0-157大肠杆菌、疯牛病、SARS、禽流感等微生物事件的发生，使人们对生态环境和微生物环境的恶化给地球和人类健康带来的危险表示担忧，安全无毒的无机抗菌材料已成为人们的迫切需要。本项目的任务是：利用具有自主知识产权的氧化锌晶须（简写为：ZnOw）制备技术，并在前期研究工作的基础上，对ZnOw、纳米材料进行抗菌活性处理，将ZnOw与多种纳米材料复合，制备一种安全、持久、高效、广谱的抗菌杀菌材料。

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。

生物可降解吸收的聚合物是目前较理想的生物医用高分子材料之一，电纺丝是一种 制备纳米纤维的新技术，在生物医用领域已取得很多应用，在药物缓释领域也有着潜在 的应用前景。 目前应用的纤维材料纯度不高，防术后粘连效果差，无局部抗炎症作用，应用面狭 窄。 碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）能够提高创面抗感染能力，对修复皮肤创伤有明 显的促进作用。在身体环境下保持并延长 bFGF 的活性，是临床发挥作用的关键所在。 本发明通过静电纺丝的方法，将抗炎症药物、生长因子与可降解高分子材料复合， 使纳米纤维薄膜不断降解，将药物释放，防止炎症反应，并通过释放生长因子诱导病损 部委细胞再生。 功能特点： 1．工艺简单，操作方便。 2．载药量和释放速率可调节范围大，释药速率可得到提高。 3．可应用为术后防粘连膜，还可直接作为药物及生长因子缓释性组织工程支架。 4．纳米纤维直径 50-800nm，分布均匀。

本发明提供了一种表面具有纳米纤维多孔结构的羟基磷灰石/聚酰胺复合生物材料，该材料由成型基体及覆盖在成型基体表面并与成型基体结合成一体的纳米纤维层组成，所述纳米纤维层中的纳米纤维之间相互交错形成多孔结构，所述成型基体和纳米纤维层均为羟基磷灰石/聚酰胺复合材料。其制备方法如下：羟基磷灰石/聚酰胺复合材料和氯化钙溶解在无水乙醇中形成纺丝液；将成型基体置于接收屏上，采用静电纺丝法将纺丝液纺丝于成型基体上即得。本发明所述复合生物材料有利于细胞及组织的黏附生长，植入体内后容易血管化，与骨组织的结合性能良好。

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。