项目简介 本成果是一种利用土壤净化恶臭气体的装置，由臭气加压系统、布气系统、土壤净 化系统、土壤加湿系统四部分组成。布气系统使臭气均匀排出上升进入土壤净化系统， 加湿系统使土壤净化系统保持一定湿度，利用土壤自身的净化能力如吸附、吸收出去气 体中有害物质，是一种体积小，运行成本低、管理方便、除臭效率高的装置。 产品性能、指标 （1）体积小，由于本装置简单，占

随着工业生产的加快以及人类生活品质的提高，对多相分离中的分离效率和膜材料的使用寿命都有了更高的要求。本项目旨在研究制备仿生液体复合膜材料。通过仿生多孔膜材料与功能液体的协同物理化学设计，制备的仿生液体复合膜材料突破传统固/液界面设计的限制，应用全新的动态固/液/液界面设计制备液体复合膜材料，可用于污水处理和工业生产中的油/气/水分离，较传统商业膜在抗污节能，力学性能，耐用性和使用寿命等方面有显著提高。

利用废弃建筑材料通过加工处理代替天然骨料来配制混凝土，不仅可以解决大量建筑垃圾的处置问题，又能节省天然砂石资源，同时具有社会效益、经济效益和环保效益。并且，成功研发出一种环保型的再生建筑材料的制备方法，将既有建筑拆除物中废弃的砖块代替部分天然碎石作为粗骨料制备混凝土。同时申请了国家发明专利并获得授权。

成果与项目的背景及主要用途：机械镀锌是一种在常温、常压下利用化学吸附沉积和机械冲击作用，使金属锌粉在工件表面形成镀层的工艺，它是 50 年代初由美国 Tainton 公司的 Erith Clayton 发明的一种金属构件表面防腐涂层技术。一般机械镀锌产品可分为两类：当镀层厚度小于 25m 时称为 mechanical plating，主要用于替代电镀锌产品；当镀层厚度大于 25m、小于 110m 时称为 mechanicalgalvanizing，主要用于替代热浸镀锌产品。这两类机械镀涂层除厚度及用途上有所区别外，镀覆工艺基本相同。机械镀锌工艺的突出特点是没有氢脆，镀层均匀，可处理复杂表面工件，并且可以在铁素体金属、铜合金、不锈钢及粉末烧结材料表面形成镀层。机械镀锌可以处理电镀或热浸镀锌很难处理的螺纹构件，是替代上述工艺进行紧固件处理的有效防护技术。由于机械镀锌所具有的突出优势，这使得机械镀锌技术在北美洲和欧洲表面涂饰工业中获得广泛应用。目前，在国内的五金构件(如紧固件、钢钉及连接件等)防腐加工中也在不断推广应用机械镀技术。 技术原理与工艺流程简介：机械镀锌工艺原理是在室温下，将活化剂、金属锌粉、冲击介质和一定量的水混合为浆料，与工件一起放入一个特制的滚桶中，在滚桶转动产生的机械能、促进剂化学作用及冲击介质机械碰撞的共同作用下，将经活化剂活化的金属粉末不断镀覆到工件表面上，从而在金属构件表面逐渐形成光滑、均匀、致密的具有一定厚度的防腐涂层。机械镀工艺流程包括以下步骤： (1)前处理(包括对工件表面进行除油、除锈、清洗等)； (2)镀铜(包括闪铜、清洗等)； (3)镀锡(包括闪锡、清洗等)； (4)镀锌过程(包括逐步添加锌粉、滚动冲击等)； (5)分离(包括磨光、冲洗、分离、烘干等)；(6)钝化处理(包括钝化液浸泡、清洗、烘干等)。 技术水平及专利与获奖情况：目前该技术处于国内先进水平。 应用前景分析及效益预测：机械镀锌工艺在金属构件防腐领域具有很强的市场竞争力，该技术具有以下突出特点； 1）对工件机械性能没有影响、没有氢脆； 2）非常适合于小型金属构件和具有凸凹表面的工件表面镀覆，镀层均匀质量高； 3）生产过程耗能少、成本低。试验表明：机械镀锌的电耗仅为电镀的 5％。而锌耗仅为热镀锌的 30%-50%，成本远低于热镀和电镀； 4）环境污染少、废水容易处理，是绿色洁净生产技术； 5）工艺范围宽、镀层性能较好。现代的机械镀锌工艺，厚度可在 l0-100mm 之间任意调节，完成全过程的时间仅需 30-40min。机械镀锌形成的镀层外观光滑，具有色调一致的银白色，但色泽不如电镀亮。镀层的耐蚀性能优良，相同厚度的镀层，其耐蚀性处于电镀锌与热镀锌之间，耐中性盐雾试验 240 小时以上。机械镀的另一个优点是可以形成合金镀层及复合镀层。由于机械镀工艺具有上述突出特点，因而在小型金属连接件、零件及紧固件等防腐加工领域具有广泛应用。 应用领域：机械镀锌工艺适用于各种五金零件的表面涂饰和防护，如高强度螺栓、螺钉、管件、射钉、铁链等铁基工件等，尤其适用于垫圈及弹性工件、射钉、环链、铰链、农用暖棚搭扣、水暖管件接头等的表面防腐处理，这些五金件主要远销美洲、澳洲、欧洲等国家和地区。 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。

汽车车身复合材料主要以经编结构复合材料为主，将刚性纱线成圈技术、针织结构增强设计和异型结构织造技术三者相结合，生产质量轻、强度高的相关产品，满足汽车车身材料的使用要求。汽车车身的材料主要是多轴向经编复合材料和异型结构经编复合材料。 关键技术 ① 多轴向经编复合材料的定义 轴向织物是由带有纬纱衬入系统的织机生产的一类独特的织物。在织物的纵向和横向以及斜向都可以衬入纱线，并且这些纱线能够按照要求平行伸直地衬在需要的方向上。因此这类织物亦称为取向结构。多轴向经编复合材料指在经编结构基础上形成的轴向织物。 ② 多轴向经编织物特点 需求量大、生产效率高、生产成本低（卡尔迈耶的 Malimo Multiaxial 型多轴向经编机最高机速可达 1400r/min，相应产量可达 240m/h）原料适应性好，力学性能优异 ③ 多轴向经编复合材料结构特点 较好力学性能：由于经编多轴向织物纤维平行且伸直排列，所以纤维强度与刚度在复合材料中可以充分发挥。机织物的经纬纱线呈波浪形，其力学性能贡献只有 50%左右。如在平纹布中碳纤维拉伸强度仅为 1100N/mm2，而同样材料在双轴向经编织物中拉伸强度为 2200N/mm2。 降低应力集中，提高材料性能：在普通机织复合材料中，当材料受拉伸载荷时，其应力转移有一个过程，由于树脂模量低，纤维处于不断伸长过程中，应力载荷也逐步加到纤维上，纤维在伸长过程中破坏，树脂与纱线受到剪切应力，在纤维还未断裂时，反复的剪应力作用也使复合材料界面被破坏，导致复合材料强度损失。 知识产权及项目获奖情况 论文 5 篇，专利 1 篇，SCI6 篇 项目成熟度 小批量生产阶段 投资期望及应用情况 多轴向经编复合材料在汽车领域应用，经编复合材料可用于制造车辆壳体、发动机引擎盖、保险杠等

产品详细介绍河北华祥包装有限公司，电话：15713429521，供应铝箔袋、蒸煮袋、真空袋、纸塑复合袋、纸袋、购物袋、手提袋、各种塑料彩印外包装袋，可抽真空，可高温水煮、蒸煮，可印刷，适用于食品、药品、机械、化工、日化、电子、军工产品、金属材料、建材等各个领域外包装。

复合升降机器人将移动底盘、竖直导轨、机械臂、视觉传感器、末端工具通过主控模块集成于一体。与传统形式的复合机器人相比，增加了升降系统，进一步扩展了机器人的工作空间。同时在机械臂末端不仅配备了执行工具，还集成了一款开源的3D视觉传感器，保证机器人在充足的工作空间下，具有更高的任务准确性和灵活性。

201120155065.5本实用新型公开了一种金属线材扭转试验机，该试验机的第一滑块设置于第一凹槽内，第二滑块设置 于第二凹槽内，第三滑块设置于第三凹槽内，台阶槽设置于第三滑块上，第一滑块、第二滑块和第三滑块 相互平行，基板在第一滑块和第二滑块之间的位置上设有用于金属线材穿过的通孔，第一滑块和下卡块固 定相连，下卡块和上卡块设置在导轨上，导轨的两端分别固定在第一滑块和第二滑块上，连杆的一端限制 在台阶槽内，另一端穿过第二滑块和上卡块相连。本实用新型在产率上能大幅度提高，并且由于采用了自 动装夹的夹紧模块，也大大减少了单个线材的试验时间。 

1 研究背景 1.1 高压力、大直径和高可靠性的非金属压力管道需求迫切 管道作为五大运输方式之一，是输送石油、天然气、饮用水等重要能源和资源的主要手段，对国民经济的发展和稳定至关重要，被称为国民经济的“生命线”。我国压力管道发展迅猛，应用规模不断增大，在石油、天然气和饮用水输送等重大工程建设中发挥了不可替代的作用。在油气领域，国内油气管道已形成纵横东西、贯通南北、连接海外的管道输送网络。目前我国的原油管道1.9×104km，成品油管道2×104km，天然气干线管道4.8×104km，油气管道的总长度稳居全球前五名。以西气东输三线为例，其西起新疆霍尔果斯，东至福建省福州市，全长5220km，设计年输量3×1010m3。此外，油田集输管网和城镇燃气管网的管道长度已达到数十万公里，且仍在不断增长，成为油气管道重要组成部分。在水资源输送领域，为解决我国的水资源时空分布不均问题，我国已经实施了多项跨流域、跨地区的长距离管道输水工程，如南水北调工程、广东省的“东深引水工程”和“西江引水工程”、天津的“引滦入津工程”和山东的“引黄济青工程”。以南水北调中线工程为例，年均输送生活、工业用水6.4×1010m3，农业用水3×1010m3，供水范围内总面积15.5万平方千米，惠及沿线6000万人口。 以聚乙烯及其增强复合管为代表的非金压力属管道具有耐腐蚀、抗震、柔性好、寿命长等优势，在越来越多的应用领域替代金属管道，成为世界各国竞先研发的未来管道发展方向。全球非金属管道的年均增速约5.9%，我国聚乙烯管道年平均增速更是达15%。 随着聚乙烯及其增强复合管的不断发展，其在燃气和输水等领域应用不断扩展。在燃气领域，在燃气领域，美国、英国、丹麦等的城市燃气管道中聚乙烯管应用比例均接近100%，而我国新铺设的中低压城市燃气管90%以上采用聚乙烯管材。在输水领域，我国城市建筑排水管道85%采用塑料管，城市排水管道的塑料管使用量达到50%，城市供水管道（DN400mm以下）80%采用塑料管，村镇供水管道90%采用塑料管，逐渐占据主导地位。目前，多数国家已经在燃气和给水领域选择聚乙烯管逐渐替代金属管道，实现以塑代钢。 近年来，非金属压力管道逐渐在更高压力、更大直径和更高安全性要求的油气集输、核电冷却水输送等领域广泛应用。如在油田的油气集输及开采领域，用于油气田注水的非金属压力管道（直径50-75mm），工作压力已经达到32MPa；用于油田站内给水的非金属压力管道（直径315mm），工作压力已经达到2MPa；用于油田集输管的非金属压力管道（直径50-75mm），工作压力已经达到4MPa，平均工作温度高达60℃。在核电站冷却水输送领域，美国的Callaway核电站率先铺设聚乙烯管道的外围冷却水系统，我国新建的AP1000核电站（浙江三门核电、山东海阳核电）外围冷却水输送均采用聚乙烯管道（直径752mm，径厚比DR9）。由于聚乙烯管道具有耐海水及微生物腐蚀、抗震等优势，许多现有核电站冷却水管道系统也逐渐更换为聚乙烯管道，如2017年大亚湾核电站成功将其核安全相关的反冲洗系统管道更换为200mm，DR9的聚乙烯管道。 1.2 管道系统安全性的要求日益迫切 随着聚乙烯管道系统在燃气、供水等领域的应用日益广泛，其安全问题受到越来越多的关注。根据中国城市规划协会地下管线专业委员会的统计报告，2009年至2013年中国城市管线典型事故共计75起，而其中导致人员死伤的27起。南京“7.28”管道泄漏爆炸事故共造成22人死亡，120人住院治疗，爆燃点周边部分建筑物受损，直接经济损失4784万元。台湾“8.1”燃气泄漏爆炸事故中多条街道陆续发生可燃气体外泄，并引发多次大爆炸，造成32人死亡，321人受伤，经济损失高达1.4亿元。类似的管道泄漏导致爆燃的事故给全社会带来了重大的公共环境和人身安全的威胁。 随着聚乙烯管道系统在燃气、供水等领域的应用日益广泛，全社会对管道系统安全性的要求也日益迫切。 1.3 焊接过程的温度控制是提升管道系统可靠性的关键 当我们追溯这些事故的源头，会发现有53%的聚乙烯管道系统故障发生在管道的接头处——即管材与管材焊接的部位（来自塑料管道数据库委员会PPDC）。接头作为管道系统中质量最薄弱的环节，其焊接质量影响到整个管道系统的安全运行。 电熔焊接是目前聚乙烯管道最常用的连接方式之一。它通过预埋在电熔套筒内部的电阻丝加热电熔套筒的内表面及管材的外表面，使二者吸收热量并熔融，而后固定、冷却。 在电熔焊接过程中，温度是最重要的参数，也是造成接头失效最本质的原因。不合理的焊接工艺导致的焊接过程的温度控制不当，引发冷焊和过焊等缺陷。内部温度过高会使得金属丝周围的聚乙烯材料因温度过高而裂解，从而导致接头强度不足，产生过焊现象；内部温度不足则会导致熔合区深度和界面强度不足，产生冷焊现象。冷焊缺陷很难从外观上或通过常规液压试验分辨，但其可能导致焊接接头在服役过程中沿熔合面发生贯穿裂纹扩展失效，具有很大的安全隐患。 1.4 应用过程的安全状态监测是保障管道系统安全运行的关键 接头是管道系统的薄弱环节。美国塑料管研究所（PPI）技术总监Sarah Patterson在2016年美国机械工程师协会（ASME）压力容器与管道（PVP）50周年会的大会报告上指出，非金属管道的无损检测与安全监测研究是今后塑料管道技术发展应用的重要课题。 在接头安全监测方面，管道的服役过程安全监测研究主要有以下四种：（1）基于应变的监测技术：主要采用应变片等传感器测量管道应变。该方法技术成熟，但测点多、电路复杂，且仅能获得材料表层局部的应变信息。（2）连续碳纤维复合材料自监测技术：如内嵌连续碳纤维的复合材料，可以实时提供结构应变信息。采用连续碳纤维自监测的应变灵敏度系数小于传统应变片，且应变检测范围很小。（3）基于埋入传感器的监测技术：如利用嵌入式光纤光栅的管道应变场监测。光纤检测集成度高、精度高，已经在管道、桥梁等结构的智能监测中得到广泛应用。（4）基于导电填充材料的监测技术：在不导电的聚乙烯或其他非金属基体树脂中掺入少量导电纤维或颗粒，从而在材料中建立导电传感网络，当材料产生变形或局部损伤时，导电网络相应地产生导通节点数变化或局部断开，通过测量材料宏观电阻变化可以获得材料应变或局部损伤等信息。 基于导电填充材料的智能监测技术一直是混凝土结构与生物传感器领域的前沿与热点。其关键问题是如何通过合理的传感器设计，在不影响监测对象本身工作特性的同时，有效地提取监测对象的服役状态和结构损伤信息。开展结构安全监测技术研究，智能监测感知压力容器与管道结构失效特征参量，实现损伤失效的预警和运行的自主优化，是未来压力容器行业重要的研究方向。 2 智慧管件系统解决方案 非金属管道的智慧管件系统包含管件焊接过程的温度场智能调控和管件使用过程的损伤自监测两个功能，如图1所示。 2.1 焊接过程温度场调控 电熔焊接过程从本质上是电阻丝通电生热、聚乙烯材料相变熔合的过程，熔区温度在时间和空间上的变化很大程度上体现出焊接过程的发展。如图2所示，智能焊机的“智能”正是来源于我们所提出的熔区复合温度场理论模型。该模型能够根据采集到的实际电压电流数据，小成本、高精度地实时推演焊接过程的发展。不同于传统焊机对被控对象内部情况的“一无所知”，智能焊机首次采用基于熔区温度场的方式在线监测焊接过程，使得参数的调节和设计有坚实的理论依据。 在温度场模型的基础上，本作品能实现对焊接过程的质量控制。在焊接接头性能与加工条件的研究上，团队通过热重分析和凝胶渗透色谱分析研究PE100在不同温度焊接后的热降解行为，得出典型工业级PE100材料的允许焊接最高温度在270℃的结论。同时，通过超声检测和梯度试验的方法证实了管材熔区深度与焊接界面强度的关联。 基于上述理论研究和多次实践，对聚乙烯最高温度和熔区拓展深度进行控制是应对过焊和冷焊缺陷的重要方式。智能焊机对质量进行控制的思路即通过实时温度场计算聚乙烯最高温度和熔区边界，让最高温度在不超过270℃，熔区深度控制在2～3mm。为使焊接效率最高，通过由调整次数、焊接时长、最高温度等指标组成的代价函数对不同调整策略进行评价，从而获得最优的电压调整策略。通过这种温度主动控制的方式，管道焊接缺陷产生的概率下降超80%。 1.1 服役过程安全状态自监测 为了实现管道系统服役过程的安全状态自监测，采用短切碳纤维（SCF）增强聚乙烯复合材料（PE-SCF）制备电熔管件。由于碳纤维SCF具有良好的导电性，随着纤维含量的不断增加，填充在聚合物基体内部的短碳纤维能够形成良好的导电网络，如图3所示。PE-SCF复合材料内部SCF导电网络的破坏与重组赋予了该材料压阻效应，能够用于监测PE-SCF复合材料承受的载荷。图4为循环拉伸载荷下PE-SCF的应变和电阻响应与时间的关系。可以看出，PE-SCF复合材料的监测电阻能够及时反映材料承受的应变。随着应变增加，材料的电阻值增加；应变降低，材料的电阻值也降低；并且监测电阻对应变变化的响应具有很好的稳定性。PE-SCF复合材料在拉伸力作用下发生变形，部分短碳纤维导电网络断开，导致材料的电阻率增加。随着应变的降低，短碳纤维之间的接触恢复到初始状态，电阻值也随之恢复。结果表明PE-SCF应变与电阻变化之间存在确定的关联机制，初步论证采用PE-SCF复合材料制备具有自监测功能的电熔接头具有可行性。 图5显示了爆破试验过程中所监测到的PE-SCF电熔接头的电阻和压力变化曲线。结果表明，随着内部压力的升高，两个电极之间的电阻会不断增加，电阻变化率曲线的斜率也迅速增加。这是因为在加压初始阶段，电阻变化主要由基体的弹性变形引起，在这种情况下，材料内部的导电网络仍然完整，因此电阻不会产生很大变化。当压力继续增加时，材料内部形成微裂纹，导致局部导电网络的破坏，电阻变化率显著增加。初步实验表明，利用电阻变化率监测PE-SCF电熔接头的内压载荷及结构损伤状态具有可行性。 图6显示了峰值内压为5MPa时的循环加载实验期间，电熔接头上监测到的电阻变化曲线。可见电熔接头表面电极之间的电阻变化趋势与接头内部的压力变化趋势一致，且每个周期的峰值电阻十分稳定。基于电阻测量的内压监测灵敏度系数约为29.56%/MPa。实验结果表明，载荷和监测到的电阻信号存在较为稳定的关联关系，因而用电阻变化监测电熔接头内部压力的变化是可行的。 上述测试结果表明，采用PE-SCF复合材料制备电熔管件，利用PE-SCF材料的压阻效应，能够实现基于电阻测量的管道系统在服役过程中的内压及安全状态实时监测，提升了管道系统的服役安全性。