项目成果/简介:稀土上转换发光纳米粒子能将近红外光转换成可见光，并拥有诸多优点，如低毒性、高化学稳定性、优异的光稳定性、窄带发射和长的发光寿命等。特别是红外光作为激发光源带来了许多优势，如较深的光穿透深度、对生物组织几乎无损伤、生物组织不会发光（无背景荧光）等，因而在生物应用上倍受青睐，可以应用于生物标记、细胞成像、病变检测等。

太阳能电池是能源技术领域发展最快的行业，目前江苏有9家海外上市的太阳能电池公司，2010年产值达到2500亿，相关配套企业有4000多家，目前技术是基于硅的第一代太阳能电池，硅生产是高能耗，极度污染的产业，同时硅成本高是制约太阳能发电成本达到并入电网的瓶颈，所以，发展新一代太阳能电池技术迫在眉睫。本技术采用廉价纳米晶为原材料，让玻璃接收太阳光发电，大

利用不同的高分子嵌段聚合物为模板，得到多孔及大孔的二氧化硅材料，分析化学中的应用主要集中在磁性核壳结构的多功能材料用于蛋白质组学分析。 

开发了多种结构的纳米复合催化材料，用于高性能的电解水制氢电极材料。

此成果主要是进行先进材料的微纳结构成型。利用液体在电场力作用下可以形成大颈缩比（喷嘴与液体射流直径比可达 106:1 ）的精细稳定射流（纳米级）特性，创新性提出电流体射流微纳米喷印成型方法，建立了高精度二维及三维电流体射流微纳米喷印成型系统，实现了各种功能材料及复合材料高精度微结构成型。此方法的提出与应用实现了宽内径针头（几百微米）直写高精度结构（几微米）的成型工艺，克服了传统喷印技术依靠降低针头内径尺寸来提高成型结构精度（喷墨打印等）的难题。此方法具有成型精度高、可控性强、材料适应性广的显著优点，在先进材料微纳结构成型方面具有巨大优势。在此基础上，完成了高频厚膜压电超声波传感器的制作，去除了传统压电厚膜微结构制作过程中的刻蚀工艺，提高了结构精度，提高了材料性质、简化了制作工艺。

纳米涂层亦称纳米防水涂层、纳米防水液。EUBO优宝纳米防水涂层是一种以含氟溶剂为溶媒，具有防水防油性能的氟素化合物溶液。因具有很低的表面张力，所以能防水、防潮、防尘、防油、防化学，可替代“三防漆”。同时，优宝纳米防水涂层还具有以下功能：(1)快速在工件表面形成一层轻薄、透明的保护膜(0.1-1μm);(2)极低的表面张力(11~12mN/m)，易于涂覆;(3)材料相容性好(塑料、金属、玻璃等材料表面);(4)防水、防油、防污、防尘以及防化学的效果较好;(5)室温下干燥速度快，提高工作效率;(6)无毒、无闪点，安全性高;(7)保护环境，不含氯和溴、不破坏臭氧层，ODP值为0，GWP为HGWP为0.25。

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。

本项目开发的高浓度的纳米/微米银线化学还原制备方法，实现了规模化制备，且工艺简单操作方便。得到的产品如图所示（A纳米银线，B微米银线），这种产品可以作为导电填料应用到导电树脂中以加强各项电学和力学性能。在相同的导电指标下，银线填充量可以比银粉的填充量节省25%以上，力学指标也有不同程度提高。该技术节约了成本且提升了性能，有较大的应用前景。

(1)以表面活性剂-高分子复合体系在溶液中形成的软物质团簇为模板，采用普通市售白炽灯为辐射源，在温和条件制备纳米钯催化剂，已获发明专利授权（授权号：ZL 201210262888.7）。 (2)以表面活性剂为模板，采用普通市售白炽灯为辐射源，在温和条件下获得有良好光学性质的钯纳米薄片材料。该制备方法条件温和，制备得到的钯纳米薄片材料，发现在 340nm 附近出现等离子共振吸收峰，发明专利授权（专利号：ZL 201210210613.9）。 (3)以六角相溶致液晶为软模版，分别在避光和可见光的条件下获得纳米 Pd电催化剂，适合用于作电催化剂。此项工作生产周期短，产物均匀性好，易于规模化生产。发明专利授权号：ZL 201210387737.4。 (4)以表面活性剂-高分子复合体系为软模板，利用乙醇为还原剂，采用简易加热方式，首次合成了多面体纳米钯材料。发明专利授权号:ZL 201210403633.8。 (5)采用超声波辐射技术，以表面活性剂-高分子复合体系构筑为软模板，获得一种具有菊花状纳米钯聚集体材料。

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。