成果简介：本发明涉及一种季铵盐-氟硅丙烯酸酯嵌段共聚物抗菌涂层材料。通过可逆加成-断裂链转移自由基或大分子引发剂自由基聚合的方法，制备聚二甲基硅氧烷-b-[聚甲基丙烯酸 N,N-二甲氨基乙酯-b-聚甲基丙烯酸六氟丁酯-b-聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-co-甲基丙烯酸羟乙酯)]2 多嵌段共聚物。然后加入 1-碘辛烷进行季铵化反应，制得季铵盐-氟硅丙烯酸酯嵌段共聚物。该方法的优点是反应操作简便，反应条件温和，反应过程具有较好的可控性。制备的多嵌段共聚物具有良好的成膜性和抗菌性能。这种多嵌段共聚物可以广泛应用于抗菌涂层材料。 成果水平： 国内领先 应用范围：广泛应用于织物、室内装饰、建筑物的内、外墙、顶棚或地面、以及家具表面。 市场分析及前景：微生物广泛存在于自然界，通常细菌适宜繁殖生长的自然条件为温度 23℃～38℃，相对湿度为 85%～100%，因此在温湿地区的建筑物内外墙面，以及家具表面等适合细菌生长的表面，它们繁衍迅速．并由此生出各种酶、酸和毒素的代谢产物，从而影响物品的外观与质量，污染环境，危害动植物的生长和人类的健康，我国南方地区多雨潮湿，很容易滋生细菌，抗菌涂料具有筑装饰和防霉作用的双重效果，具有广阔的应用前景。目前抗菌涂料的研发处于初始阶段，具有良好的发展前景。 主要技术指标：抗菌性能： 测试方法：琼脂平板法。 测试结果：在 37℃下，对大肠杆菌、枯草杆菌等进行 24 小时培养，具有显著的抗菌效果。 合作方式：技术转让，100 万元。

中国科大阳丽华副教授课题组首度发现，当把表面带负电荷的纳米球与细菌混合在一起时，纳米球会选择性吸附到球菌表面、却不吸附到杆菌表面，而且这种基于细菌形貌选择的识别机制受熵增驱动、且普适于组成和表面化学不同的多种纳米球。基于这种物理识别机制、以及ROS极度有限的有效活性半径（不足200 nm）（图1上），研究人员猜想如果纳米球具有光动力效应，那么就可能在光照下高效清除球菌、却不干扰杆菌（图1中和底）。这一猜想得到了采用不同光动力纳米球和多种细菌所做抗菌实验的证实。相关研究成果发表在期刊The Journal of Physical Chemistry Letters 上。

随着医用敷料制品的不断更新，医用功能性纱布的研制受到广泛的关注。无机纳米抗菌剂（如Ag2O等）由于所具有的突出抗菌、杀菌功能，且不产生细菌耐药性，使用安全，已成为研制抗菌敷料的热点。不仅如此，医用上还要求所研制敷料同时具有生肌功能。纳米ZnCO3，中药中亦称炉甘石，有收湿敛疮、生肌之功效，能够有效补充创伤部位缺失的锌离子。基于此，本项目采用了一种原位纳米复合技术，将具有抗菌功能（纳米Ag2O）和具有生肌功能（纳米ZnCO3）的纳米粒子同时复合到医用纱布上，从而制备出具有复合功能的医用辅料，为医治各种烧伤、皮炎、皮肤感染等提供一种安全、高效、无细菌耐药性的治疗的手段。所得纳米复合纱布稳定性好、着色均匀、纳米Ag2O抗菌功能显著，并且实现了纳米ZnCO3的复合。

抗菌纤维织物纳米处理的原理是将银铜化合物的纳米颗粒植入纤维内部，当织物与微生物相接触时，微量的银离子和铜离子到达微生物细胞膜，依靠库仑引力，二者牢固吸附，银铜离子穿透细胞壁进入细胞内，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活力，使细胞丧失分裂增殖能力而死亡。当细胞失去活性时，银铜离子又会从中游离出来，重复进行杀菌活动，因此其抗菌作用持久。同时，纳米颗粒被植入纤维内部，而不是吸附在纤维表面，因此可经受持久的洗涤。 应用前景： 用于纤维或织物的附加纳米材料处理，使纤维或织物具有抗菌功能。具体可用于食品行业专用服，医生工作服，汽车、火车、飞机等的装饰纤维面料，家具布，服装，鞋垫袜子等的抗菌纳米处理，使其具有抗菌效果。从而减少细菌的传播途径，提高人们的身体健康。也可用于初级纤维的抗菌纳米处理。随着人们的健康意识及自我保护意识的提高，对日用品及服装要求的提高，纤维织物抗菌纳米处理技术将具有广阔的市场。

围绕新型人工电磁材料传输特性、对称及非对称人工电磁材料、人工电磁材料对天线及其现代通信各频段天线性能改进等现代应用，申报相关国家发明专利40多项，其中20多项已经获得授权，可以针对不同应用解决新型人工电磁材料系列核心技术问题，达到微细结构设计、特性精确控制（调控）。主要合作单位有福建星海通信科技有限公司和中国船舶重工集团公司第七二五研究所厦门分部等。

聚合物／蒙脱土纳米复合材料是近年来新材料和功能材料领域中研究的热点之一。氯化聚 乙烯 (CPE) ，是由聚乙烯 (PE) 与氯气进行取代反应，经化学改性而得到的一种新型材料。其 结构饱和，无双键，分子稳定，具有良好的耐油、耐臭氧、耐热氧老化、耐腐蚀、耐燃、耐细 菌和微生物作用、耐候性等性能。为了扩大氯化聚乙烯在橡胶与弹性体两个方面的应用，研制 氯化聚乙烯橡胶CM/蒙脱土纳米复合材料。 本项目通过蒙脱土在氯化聚乙烯中的复合应用，提高其使用性能，扩大其应用领域。创新 点在于通过熔融插层的方法来制备一种综合性能优良，加工条件容易的氯化聚乙烯CM橡胶/蒙 脱土纳米复合材料。对纳米复合材料的相结构形态的表征，在准确地表征聚合物／蒙脱土纳米 复合材料的各种精细的结构基础上，实现对聚合物／蒙脱土纳米复合材料结构的有效控制，从 而可按性能要求来设计和制备纳米复合材料。根据氯化聚乙烯特定的分子结构，选择合适的处 理剂和合适的工艺条件，筛选出合适的体系。

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。

石墨烯具有优异的机械,导电以及导热性能,在纳米科学和材科领域具有极大的应用价值,尤其是在电容器,传感器,柔性薄膜电路以及复合材料等方面已经吸引全球科学界和工业界广泛的关注。本技术以氧化石墨烯(GO)为前驱体,同步还原与修饰GO,制备了多种环氧/石墨烯功能纳米复合材料该石墨烯气凝胶具有低密度,开孔结构,高导电性以及良好的机械性能与成型性等优点。通过真空辅助浸渍成型法,制备了高导电的环氧／三维石墨烯纳米复合材料,当石墨烯含量为体积分数适当时,复合材料的电导率达到4×10-2S/m,比纯环氧基体提高了13个数量级。良好导电性能的原因是石墨烯气凝胶在制备复合材料过程中保持了导电网络结构完整性,而且与聚合物基体浸润性良好。

本成果涉及一种石墨烯在全氟烷氧基树脂（PFA）聚合物基材中定向排布的导热新材料。其复合材料热导率在平行于石墨烯排布方向，可达 25 W/(m·K) 以上，是原聚合物基材全氟烷氧基树脂（PFA）热导率的约 100 倍

针对当前各类电子信息元器件多功能化、高频化的趋势，特别是微波、毫米波60GHz载波通信的出现，所研发的新型微波旋磁-介电复合陶瓷材料能够在宽频段范围特别是微波频段内同时具有优良电磁性能与介电性能，并满足LTCC技术要求，是一种多功能电路板材料。研发的新型微波旋磁-介电复合陶瓷材料性能将达到先进水平，可以满足汽车、航空、航天等工业领域的需求，实现基于自主研发的微波磁介复合陶瓷材料及其相关器件的批量生产。项目的实施可以满足我国在运载火箭系统、卫星系统、导弹、神舟飞船、区域电子对抗系统中的微波通讯、功率放大器、发射机等微波集成电路中(MIC)等军事方面对无线通信天线的应用需求，从而填补我国在这一领域的技术空白，替代国外同类产品，改变我国目前面临的关键元器件受制于人的不利局面，具有巨大的战略价值和社会经济效应。本项目完成后，在微波磁介复合陶瓷材料技术方面具有独立的知识产权，降低我国在这一关键领域的对外依赖程度，同时将显著改善相关领域缺乏自主创新、具有高附加值的技术和产品的现状，形成示范性整体性产业化链条，提升产业地位。