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新型纳米晶种材料及其在轻合金中的应用
轻量化和绿色制造是实现航空航天和交通运输等领域节能减排的重要手段，铝合金是其轻量化首选，但传统铝合金服役性能不能满足高端制造业发展的要求，制造过程也存在高污染、高能耗、质量不稳定等问题。以新思路、新原理、新材料、新工艺克服关键共性难题，突破铝合金力学性能瓶颈、取代落后工艺是必然选择。
本项目以多相熔体原子团簇演变调控为突破口，发明系列纳米晶种材料，提出纳米晶种技术，已成为大幅提升铝合金的综合性能和加工工艺性能的创新手段。
传统铸造铝硅合金生产中通常添加磷盐、赤磷或磷铜合金调控共晶及过共晶Al-Si合金中的初晶硅相的尺寸、形貌及分布，但存在磷量不可控、变质效果及产品质量不稳定、P2O5污染严重的问题。生产中通常采用传统Al-Ti-B及Al-Ti-C细化剂铝合金基体的α-Al枝晶，但是因Si“中毒”及Zr “中毒”，对含Si或含Zr铝合金几乎失去细晶强化作用。基于以上难题，山东大学发明了用于调控初晶硅相的Al-P系纳米晶种材料及用于铝合金晶粒细化的强效AlTiC-B系纳米晶种材料。
Al-P系纳米晶种：①节能减排：与传统工艺相比，避免了P2O5有毒气体排放，简化工序，节能降耗。②产品质量提升：实现了初晶硅尺度及构型高效调控，铝活塞铸件抗拉强度提升0%，体积稳定性和可靠性显著提高。③高纯化：可将铝熔体中Ca、Na、Sr含量分别由22 ppm、14ppm、14 ppm降低至1 ppm以下。
AlTiC-B系纳米晶种：①解决了Si、Zr细化“中毒”等难题，有效调控基体相。②提升了Al-Cu系铝熔体的流动性，解决了热裂、浇不足等行业难题。③提升了铸件性能：与传统Al-Ti-B相比，使A356合金屈服强度提高15%，延伸率提高37%；使2024合金抗拉强度由398MPa提升至550MPa，延伸率由9.8%提升至15.5%。
获奖情况:2016年度山东省技术发明一等奖，纳米晶种合金系列产品与耐热高强轻金属材料的创制及应用2009年度山东省技术发明二等奖，硅-磷和铝-磷合金研制与发动机活塞材料强化新技术2005年度山东省科技进步二等奖，富磷富碳中间合金的研究与应用2004年度教育部技术发明二等奖，高效Al-P中间合金及其变质处理
山东大学
2021-05-11
纳米晶氮碳化钛陶瓷超细粉的高温碳氮化制备法
一种纳米晶氮碳化钛陶瓷超细粉的高温碳氮化反应制备法,以纳米氧化钛和纳米碳黑为原料,工艺步骤依次为配料、混料、干燥、装料、高温碳氮化、球磨、过筛。此法工艺简单,成本较低,较一般碳热还原法节约能源,容易实现规模化工业生产。通过控制反应温度、保温时间、氮气压力(或流量)、碳钛配比等工艺因素可以合成各种氮含量的氮碳化钛纳米晶超细粉。用此法制备的氮碳化钛粉末为球形,分散性较好,平均粒度为100～200NM,平均晶粒度为20～50NM,纯度达99%以上。
四川大学
2021-04-11
集成电路板（PCB）微型纳米晶硬质合金钻头
成果描述：针对微钻在使用过程中失效的主要形式和原因，纳米粉在烧结成微钻硬质合金的过程中，出现WC晶粒异常长大，带来性能的明显降低这个问题，研究了添加特种晶粒长大抑制剂的作用和烧结过程优化研究。现已能批量生产Ф3.75标准微钻生产用纳米晶硬质合金棒材，该棒材强度高、硬度高、寿命长、加工性能好、实物质量水平已达同类产品（三菱、东芝、SANDVICK）的先进水平。市场前景分析：硬质合金生产厂家生产纳米硬质合金制品，特别是为国内需求量巨大的高密度印制电路板钻孔用微钻的硬质合金棒材的生产。 2005年消耗量超过1000万只的PCB企业有16家，超过500万只的企业近40家。国内PCB行业2005年消耗微钻总量在4亿只以上，采购资金超过40亿元，微钻使用寿命短和钻机换刀频繁已成为制约整个PCB业提升利润空间和产出效率的瓶颈。市场迫切需要钻孔质量好、使用寿命高、价格适中的PCB微钻产品。目前国内PCB微钻生产用硬质合金棒材每年需求量约200万公斤，一半以上需要进口，需求量巨大。与同类成果相比的优势分析：横断面弯曲强度 /MPa≥3500 硬度/HRA≥92.5 WC晶粒度/μｍ﹤400nm 金相组织为A02B00C00 密度 /g/cm3≥14.4 国内领先。
四川大学
2021-04-11
一种各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法
各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法：（1）完全氢歧化或部分氢歧化Nd-Fe-B磁粉的制备；(２)压坯的制备，将步骤（１）制备的完全氢歧化Nd-Fe-B磁粉或部分氢歧化Nd-Fe-B磁粉装入模具中，在惰性气体保护下于室温对磁粉施压，当磁粉所受的压强从0?MPa增加至100MPa?～600MPa后停止施压；?(３)??热压变形-脱氢重组，将压坯在真空条件下升温至680℃～850℃，然后在该温度和氢分压PH2为0Pa?＜PH2?≤?1kPa的条件下，对所述Nd-Fe-B压坯施加恒定压力进行热压变形-脱氢重组，所施压力值以Nd-Fe-B氢歧化物压坯在热变形-脱氢重组过程中承受的压强在30MPa?~1.5MPa之间变化为限，保温保压时间为5～120分钟。本发明所述各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法，可提高各向异性钕铁硼磁体的性能，并降低能耗。
四川大学
2021-04-11
一种纳米晶Cu2O薄膜的制备方法
“一种化学浴沉积择优取向生长的纳米晶Cu2O薄膜的制备方法”属于半导体领域。现有方法一般对设备要求较高，需要比较复杂的程序，而最终难以控制成本，这会严重影响Cu2O薄膜的应用范围。本发明提供的纳米晶Cu2O薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：分别按照硫酸铜与柠檬酸三钠的摩尔浓度比范围为12∶8～12∶36，硫酸铜与抗坏血酸钠的摩尔范围为1∶3～5∶6，将抗坏血酸钠、柠檬酸三钠溶液依次加入硫酸铜溶液中，使充分络合；调节溶液pH值至7.0～10.0；置于50°C～95°C水浴温度中反应1.0h～3.
安徽建筑大学
2021-01-12
高光溢出效果半导体纳米晶器件微结构的构筑
本成果以原有的直写型3D打印技术为基础，通过对于现有3D打印技术的进一步开发，实现简便，高效的微结构构筑技术。实现微结构纳米晶器件的高效构筑，进一步提升器件的光溢出效率。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
成果源于国家自然科学基金“异价掺杂量子点的合成、聚合物基复合块体3D打印制造与性能研究”，项目编号51872030。本成果以原有的直写型3D打印技术为基础，通过对于现有3D打印技术的进一步开发，实现简便，高效的微结构构筑技术。实现微结构纳米晶器件的高效构筑，进一步提升器件的光溢出效率。传统发光器件由于器件材料的折射率高于空气，光从器件内部向空气传播时，部分光会在器件的内表面发生全反射，从而无法实现高效的光溢出效果。2017年，Nature Photonics上报道的块体荧光器件内部发出的光大量的在器件边缘聚集（75%），正面与背面光溢出量的总和仅仅为25%(Nature Photonics, 2017,11,177-185.)。本成果以器件内部微结构构筑为基础，通过微结构在器件内部的全反射界面构筑，改变光在材料内部的传输路径，实现器件正面的光溢出效果增强。
本专利的高光溢出效果可以广泛的应用于激光器、LED照明领域，提升能源利用效率。目前本专利可以将块体材料单侧约为~25%的溢出效率提升至~80%，约为3.2倍的提升。保守估计将此技术用于实际器件中，可以实现2倍以上的提升，这就意味着对于能源的消耗可以降低至原有的50%。照明约占全球能源消耗的15%-19%，全球温室气体排放的5%-6%。据统计2021年，全球照明市场总市值达到8089亿元。照明技术是任何一个国家与地区都不可或缺的，高效的照明技术不仅可以为解决全球的能源危机提供有效解决途径，同时为减少碳排放作出巨大贡献，产生巨大的经济效益。
北京理工大学
2022-08-17
凹凸棒石矿物的棒状晶束纳米化解离
中国是凹凸棒石粘土矿的资源大国，但是由于成矿条件的苛刻，天然凹凸棒石粘土存在着一定的矿物学局限性。比如气候条件、地质环境与矿床成分的不同，都会影响凹凸棒石粘土的形成、晶体发育、元素组成等，所以，含量较高、单晶体发育良好的矿床很少，极大部 分的天然凹凸棒石粘土矿物中凹凸棒石粘土的含量都低于 50%，通常，在凹凸棒石粘土矿物开采之后，都要对其进行提纯处理，将其中的伴生矿物与之分离，同时，在提纯过程中减小矿物粒径，提高分散性， 使包含于凹凸棒石粘土聚集体中以及晶体束中间的杂质去除，获得均匀、完整的凹凸棒石
兰州大学
2021-01-12
基于电纺芯鞘纳米纤维的药物两级控释给药系统
同轴静电纺丝通过采用一个具有套筒结构的纺丝头为模板，控制两股工作流体以内外关系在高压电场下拉伸，通过溶剂的快速挥发，在纤维接收板可以获得具有芯鞘结构特征的纳米纤维膜。 选用合适的药用聚合物辅料为芯鞘结构纳米纤维的基材，通过同轴高压静电纺丝可以有效调节药物在纳米纤维芯部或鞘部的分布与含量，进而调控药物的两级缓控释给药特征，并通过同轴电纺过程中芯鞘流量的调控，调节药物在两级的相对释放量。 可以根据用户需要进行多种药物的两级控释给药系统的研制和开发。
上海理工大学
2021-04-13
浅色导电纳米晶须及白色复合导电纤维的制备技术
成功开发具有自主知识产权的新型浅色导电晶须，用晶须替代纳米颗粒作为 基体制备导电填料加入纤维基体中，具有比导电超细颗粒更好的分散性，而且由 于晶须是棒状结构，分散在纤维中可以通过搭接的方式首尾相接，更利于纤维导 电。浅色导电晶须的开发研究对白色导电纤维的制备提供了理论和实践基础，葛 明桥教授团队开发的白色导电纤维经检测达到 109Ώ（熔融纺丝）和 106Ώ（湿法 纺丝）达到导电纤维要求，是国内导电纤维领域的一项重大突破，可提高白色导 电纤维自产率，应用前景广阔。 2 关键技术 （1）将高速搅拌与化学共沉积法结合，制备出的浅色导电二氧化钛纳米晶 须的电阻率达到了 103 Ώ•cm。 （2）将纳米晶须添加入纺丝液中，通过湿法纺丝方法制备出复合导电纤维，315 该种纤维的电阻达到了 106Ώ。 （3）与企业合作制备导电母粒，进而通过熔融纺丝方法制备出各种复合结 构的导电纤维，该种纤维的电阻达到了 109Ώ。 3 知识产权及项目获奖情况 发表学术论文 9 篇；申请专利 6 项 4 项目成熟度 建立了 50L 的纳米晶须合成反应釜，实现产业化生产 5 投资期望及应用情况 目前已与部分企业合作，成功制备该导电材料并应用于化纤、纤维素等。
江南大学
2021-04-13
高效率薄膜晶硅纳米构架柔性太阳光伏项目
高性价比太阳光伏电池技术，及其低成本规模化开发应用，是我国中长期科技发展规划中所框定的重点“能源领域”技术突破方向之一。新一代高性能柔性薄膜太阳能电池为丰富光伏器件应用和推广太阳能建筑一体化提供关键基础，而其实现的核心技术在于制备高品质、稳定且低成本的柔性薄膜材料。本项目在可规模化应用的柔性薄膜衬底上实现低温晶硅薄膜外延生长、分离转移、器件优化和先进纳米构建框架等一系列核心技术。同时，通过融合和集成先进纳米构建体系和材料性能调控，探索新一代高性价比薄膜光伏电池。
南京大学
2021-04-14