先进聚合物材料研究所建于1999年10月18日。研究所以黄培教授为技术带头人，拥有一批高水平的科研队伍，参与研究工作的教授、博士及研究生二十余人，研究所的主要特点是产、学、研相结合，在基础性研究、应用研究、高新技术产业化等不同层次上开展科研工作。先后参加国家"863"项目、国家科委"九五"攻关项目的研究工作，承担完成国家自然科学基金重点项目、**和化工应用课题多项。研究所主要突出以单体合成、聚合、复合材料、结晶等具有明显优势的学科领域的综合集成开展研究工作。目前主要研究对象主要为以聚酰亚胺为代表的一系列功能高分子材料。聚酰亚胺（PI）是指分子主链中含有酰亚胺基的一类高分子聚合物。近年来聚酰亚胺以其优异的机械性能、电性能、耐辐射性能和耐热性能越来越受到人们的重视，它在航空航天、电气、通讯和汽车等行业得到广泛的应用。然而热固性聚酰亚胺不溶解、不熔融，加工成型困难，限制了其应用范围，因此合成热塑性的PI，进一步制备聚酰亚胺复合材料，扩大应用面是当前聚酰亚胺研究和开发的主要趋势。热塑性聚酰亚胺（TPI）作为一种高性能工程塑料，不仅具有优异的耐热、力学、介电、耐腐蚀及抗辐射等性能，还表现出卓越的热加工特性，可采用热模压、挤出和注射方法成型。在特定场合下为一种替代金属、陶瓷、热固性树脂、低温热塑性塑料和大多数难加工聚酰亚胺的理想材料。聚酰亚胺的单体合成是以苯酐为基础原料，通过酰基化、硝化、缩合、水解酸化、脱水等一系列步骤得到二胺，该合成路线原料来源充足，工艺简单，产物纯净，产率高，易于纯化，三废少，具有很好的工业化价值。聚酰亚胺的聚合是以二酐和二胺通过溶液聚合，再分别通过化学环化或热环化得到聚酰亚胺树脂。聚酰亚胺树脂与碳纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯、石墨等复合，可显著提高材料的力学强度和自润滑耐磨等性能。研究所以自主研发高性能热塑性聚酰亚胺及其复合材料作为研究对象，系统考察复合材料摩擦磨损性能，重点研究各种填料改性材料在不同工况体条件摩擦磨损行为，深入了解填料对其摩擦性能影响机理，从而达到材料摩擦性能设计的长期目标。利用有限元技术建立过程物理及数学模型，对滑动摩擦过程中的温度分布进行模拟计算，取得了较好的模拟结果。通过摩擦表面微观形貌观察，可了解摩擦磨损机理。前期的研究结果已运用于滑片式压缩机的滑片、汽车发动机活塞环等产品形式，为应用提供指导。研究所拥有一批先进的分析测试仪器：热机械分析仪、差示扫描量热仪、高效液相色谱仪、凝胶色谱、红外分析仪、微机控制电子万能试验机、摩擦磨损试验机，可对合成的单体、聚合物、复合材料进行全面的性能测试。

研制出了多种具有自主知识产权的Ag-MAX电接触材料，具有优异的力学性能、电学性能、热学性能及耐电弧侵蚀性能，具体研究成果包括：（1）新型Ag-MAX电接触材料开发：制备了高纯Ti3AlC2，Ti3SiC2，Ti2SnC和Ti2AlC等MAX相粉末材料，研制了Ag-MAX电触头复合材料，在400V、100A条件下（GB14048.4-2010）承受6000次电弧侵蚀后，质量损失约为5[[[[[%]]]]]（与铜基座一体），样品仍然保持完整性，综合性能与商用Ag-CdO相当、优于Ag-C产品；（2）Ag-MAX电接触材料制备技术研究：研究了无压烧结和放电等离子烧结（SPS）制备Ag-MAX电触头复合材料，利用等通道转角挤压优化制备了Ag-MAX复合材料，通过MAX相表面包覆碳层的工艺调控Ag/MAX界面反应与结合，最终改善了材料致密度、微观组织、力学性能及耐电弧侵蚀性能，最佳条件下制备的样品在承受6000次电弧侵蚀后质量损失小于3[[[[[%]]]]]；（3）Ag与MAX相高温润湿性研究：研究了Ag与Ti3AlC2、Ti3SiC2等MAX相块体材料的高温润湿行为，发现二者具有反应/非反应性两种不同润湿性，同时通过导电、导热和耐电弧侵蚀等性能表征，结果表明非反应性润湿体系具有更加优良的耐电弧侵蚀性能，对于Ag-MAX的体系开发与制备技术具有重要指导价值。主要创新点：1、研制了新型无Cd节约贵金属Ag的Ag-MAX电接触材料体系;2、优化制备了具有MAX相组织细化、定向排布特点的Ag-MAX电接触材料；3、研究了Ag与MAX的高温润湿行为，发现非反应性润湿的Ag-MAX体系综合性能更优。应用领域：预期本项目开发制备的Ag-MAX电接触材料，在航天航空、高速列车、电动汽车、智能电网、智能电器等行业的低压电接触器件（如电路开关、接触器、继电器等）中具有广阔市场前景。

高比能电池面向国家重大需求，仅锂电池 2017 年市场规模已超过 1 亿 kWh，并且随着电动汽车、规模储能市场的迅速发展，电池需求快速增加，市场规模很快将超过 3000 亿元。 本项目为陈军教授团队十余年的研发成果。 1. 开发了两类新型锂电池正极材料：取代型锰系尖晶石正极材料和掺杂型超高镍含量三元层状材料。相对于 LiCoO2，这两种材料原料便宜、制备工艺（连续共沉淀与梯度加热）简单，成本优势明显，并且性能优异，产品晶相纯度高、形貌规整、振实密度大、长周期循环稳定性好。 2. 针对传统无机电极材料的不足，研发有机电极材料，它们由高丰度的 C、H、O、N 等元素组成，具有易合成、低成本、绿色环保等突出优点，并且由于可实现多电子反应，容量大、能量密度高，此外有机电极材料柔韧性强，在柔性可折叠等新颖结构电池体系中应用前景巨大。部分有机电极材料在实验室中已实现公斤级制备，并组装 Ah 级软包全电池，经18所等权威机构检测鉴定，能量密度超过300Wh/kg，通过安全性测试。计划 5 年内完成 1-2 种有机电极材料的中试，并实现部分电池产品的应用示范。 所需条件支持：希望能获得 60-80 万/年经费与 100-200m2实验室支持，用于购置大容量控温控压反应釜、连续式沉淀反应釜、箱式气氛炉、旋转窑炉、电池封装机等设备，进行材料制备的进一步工艺优化、宏量放大制备以及大容量电池装配试验，推进中试和产业化。 

成果与项目的背景及主要用途： 吸波材料即雷达吸波材料（RAM），是指能够吸收衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能而消耗掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料。目前，随着电磁波污染的日益严重，吸波材料在民用领域具有极大的发展潜力。许多研究已证明，持续、高强度的电磁波照射会诱发细胞变异、诱发肿瘤、癌症等疾病，电磁波污染已成为世界各国本世纪重点治理的环境污染之一。不让电子设备发射电磁波是不可能的，所以消除电磁波污染最有效的办法就是使用吸波材料。这项属于电磁干扰（EMI）范畴的研究已在世界各国得到广泛重视和应用。 技术原理与工艺流程简介： 本项目研究制备含有不同含量及分布的碳纤维(毡)树脂基复合吸波材料，主要研究碳纤维(毡)排布方式、含量对于材料吸波性能的影响，通过调整参数，实现材料对电磁波的宽频吸收、高效吸收、选择吸收的目的；其次，通过对纤维(毡)表面改性、添加电磁损耗剂、改变基体种类等制备具有刚性和柔性基体吸波材料，同时对吸波机理进行研究，以求开发一种低成本、宽频、高效、轻质的吸波材料。试样的制备采用复合材料成型工艺压缩模塑。将环氧树脂与低分子量聚酰胺按质量比 2：1 搅拌均匀（E-44 型环氧树脂：低分子量聚酰胺树脂=100：50～100：100 质量比），在真空干燥箱中脱泡，然后浇注到事先预热的半溢式模具中，模具中预置碳纤维或碳毡。在透波层表面加一层 S-玻璃布，目的是达到与自由空间的阻抗匹配，在模具底部也加一层玻璃布，目的是抵消由透波层玻璃布引起的应力，使试样不致弯曲而造成测量误差。然后将浇注好的模具在 60℃，10MPa的压力下固化 2 个小时，得到所需的 180mm×180mm，厚度为 4mm 的正方标准试样。 技术水平及专利与获奖情况： 本研究通过两年多的大量实验，获得具有良好吸波性能和商用价值的环境功能材料。可用于消除环境空间中的有害电磁波。本课题组制备了材料样品，完成了 4 个专题的研究报告，发表论文 12 篇，申请专利两项。本研究已达到国际先进水平。 应用前景分析及效益预测： 随着电信业的飞速发展，吸波材料的应用已深入到通讯抗干扰、环保及人体防护等诸多领域。 成本估算： 环氧树脂/碳纤维复合吸波材料E-44 环氧树脂：15.4 元/公斤，低分子量聚酰胺树脂：24 元/公斤。碳纤维：300 元/公斤 每块试样用碳纤维：0.36 克 其他费用：电费，模具费，人工费 每块试样成本：约 4 元（180×180mm） 折合成本：约 120 元/平方米 应用领域：电磁波污染的防护，构筑微波暗室。 2、 连续碳纳米管纤维 成果与项目的背景及主要用途： 碳纳米管被誉为超级纤维，是 21 世纪的基础材料，具有优异的物理化学性质，其密度只有钢的六分之一，强度超过钢 100 倍，具有高导电导热性，导热性是铜的 5-8 倍，在高性能复合材料，能源电极，电场发射等多方面有重要的应用前景，世界各国和大公司都争先投入抢占碳纳米管市场，近年来产业发展迅猛。连续碳纳米管纤维是无数碳纳米管构成的长纱线，轻于碳纤维，有高柔性，具有碳纳米管所有结构和功能特性，可编织和成型，较碳纳米管更接近应用，在制备高性能复合材料方面，极具潜力，可用于宇航、汽车用高性能复合材料、风力发电叶片、导电导热材料、电力传输电缆、高强编织物，智能纺织和柔性光电器件等。 基于天津大学的气相法制备连续碳纳米管纤维技术，研发碳纳米管纤维量产化技术，制备万米连续碳纳米管纤维材料, 研发碳纳米纤维复合材料和相关新材料，在国内率先推出碳纳米纤维新产品，主导国内市场，开拓国际市场。 技术原理与工艺流程简介： 本方法是一步制备连续碳管纤维的方法，具有工业化应用前景。2010 年天津大学技术团队取得关键制备技术的突破，纺出千米连续的碳纳米管纤维，为产业化提供了基础。气相纺丝法是以含碳原理和催化剂输入到高温炉中，在气流中生长碳纳米管并组装成丝，用机械的方法纺出碳纳米管纤维的新方法。主要成果包括发明了乙醇/丙酮混合碳源，发明了水密封反应器和致密碳管纤维的纺丝方法。目前已经取得连续纺丝数小时数千米连续碳管纤维，在方法、技术和材料性能方面处于国际领先水平。 应用前景分析及效益预测： 碳纳米管的价格范围较大 2-20000 元/克，价格取决于碳管种类和纯度，有些容易合成，有些受制备限制，尚未量产化。目前市场上多壁管 2000 元/公斤，天津大学科技成果选编高纯碳管价格十倍以上。高纯单壁碳管尚未量产，目前仍以克量计，纯度 80%的单壁管价格为 60 美元/克，高纯（>90%）单壁管在 1000-2000 美元/克以上。连续碳管纤维为双壁管，纯度 90%，短期可参考单壁管价格 60-2000 美元/克。 应用领域： 高性能复合材料、导电导热材料、储能材料、功能电子和织物，产业领域航空航天、能源、环境、化工和纺织等。 合作方式及条件： 技术合作与专利转让 与国际知名企业和研究单位建立合作,引领碳纳米管纤维新产业的发展

技术人才：高分子材料与工程专业；材料化学专业；应用化学专业

在棒、线、型、管材等轧制工艺制度制定中，首要任务之一是进行科学的孔型设计。孔型设计合理与否直接影响到轧制效率、产品质量和实际操作条件等。型材轧机的经济效益可以通过提高孔型设计质量和优化轧制工艺制度（包括速度制度等）来实现。传统孔型设计主要是依据经验试（凑）错法（Trial & Error），往往需要经过多次试轧和修正才能轧出合格产品，研发周期长、成本大。 本项目《计算机辅助孔型设计、模拟和优化技术》以现代计算机辅助工程（CAE）技术为核心进行孔型设计，采用反映轧制过程多阶段、多影响因素的精确数学模型，在满足咬入及变形条件、孔型中稳定条件以及设备能力和电机负荷等限制条件下，进行孔型优化设计，既获得满足要求的轧材几何形状、尺寸精度、表面质量和组织性能等，又达到高效率生产的目的。其设计系统的核心是应用计算机优化获得最佳孔型系统、轧辊及孔型配置以及最优工艺控制方案和工艺控制模型，还可以对孔型设计结果进行计算机模拟，根据模拟结果再对设计方案进行必要的修改，用计算机模拟和优化加速孔型设计进程、提高孔型设计质量（包括安全性、可靠性、共用性等），减少或代替试轧过程。 可应用于下列各类棒、线、型、管材等轧制过程的孔型设计： 简单断面、复杂或异形断面型材等。 棒、线、型材及管材等孔型设计，包括：螺纹钢筋、圆钢、方钢、角钢、槽钢、工字钢、轻轨、重轨、扁钢、球扁钢、H型钢、T型钢等各类型材；热弯或冷弯型材等；管材孔型设计等。 连续式轧机、半连轧、万能轧制法以及横列式轧机等。 钢种：各类碳素钢、碳结、优质碳结、各类合金钢和特殊钢等。

成果简介国内回转支承企业经过多年的发展， 企业一般都具有相对稳定的产品种类，其基型产品的工艺过程也相对不变， 变化较多的则是同一品种的系列变化。 工艺人员日常工艺设计的主要形式是基于基型产品的修改型设计。 在这种方式下， 工艺规程的编制和工艺信息管理就成为最主要和劳动量最大的工作。 为此， 我们开发了一个高效实用的回转支承计算机辅助工艺设计 CAPP 软件， 所生成的工艺路线合理， 工艺图表格式统一、 规范。成熟程度和所需建设条件本项目已经成功应用于马鞍山方

大空间建筑室内热环境温度分层现象显著，掌握其特性对热环境设计以及空调负荷计算意义重大。长期以来，大空间建筑室内空气温度与壁面温度都是分别孤立求解。研究团队经过近20年的研究，利用并发展了日本求解空气温度的BLOCK模型和美国求解壁面温度的GEBHART模型，建立了BLOCK-GEBHART（B-G）模型，同步求解大空间垂直温度分布与垂直壁面温度，这一模型经盐水模型实验、气态缩尺模型实验、大空间热环境实验基地在有热源、有排风情况下进行了验证，B-G模型的空气温度与壁面温度解析解为大空间建筑室内热环境设计与分层空调负荷计算提供了有力的基础。