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航空航天用新型高强高温钛基复合材料
网状结构钛基复合材料密度(4.5 g/cm3)与传统钛合金相当，是在高温钛合金的基础上，通过粉末冶金与增强相分布调控技术，在钛合金晶粒周围定向引入增强相，有效抑制晶界高温弱化效果、并进一步提高了室温强化效果、均匀等轴的网状组织以及大尺寸基体区的存在有效提高了塑韧性，体现出超耐高温与高强韧一体化的特性。
一、项目分类
显著效益成果转化
二、成果简介
网状结构钛基复合材料密度(4.5 g/cm3)与传统钛合金相当，是在高温钛合金的基础上，通过粉末冶金与增强相分布调控技术，在钛合金晶粒周围定向引入增强相，有效抑制晶界高温弱化效果、并进一步提高了室温强化效果、均匀等轴的网状组织以及大尺寸基体区的存在有效提高了塑韧性，体现出超耐高温与高强韧一体化的特性。使用温度较基体钛合金提高200 ℃，达到600-800 ℃。某高温条件下，较基体钛合金稳态蠕变速率降低2-3个数量级、相同持久时间下，持久应力提高3倍多、相同应力下，持久时间提高57倍，显示非常优异的高温性能。且具有优异的焊接性能、塑性与成形性能，成为高速飞行器耐热部件的理想结构材料，替代高温合金可减重45%左右，如设计的钛基复合材料气动格栅单件可实现减重5800 g，具有重要经济与社会价值。可彻底解决高速飞行器轻质耐热结构件无合适材料可选的瓶颈问题，填补了其它领域无可用的轻质、耐热、高强韧、可加工、可焊接材料空白，处于世界领先水平。
哈尔滨工业大学
2022-08-12
关于高性能氧化铝陶瓷复合材料3D打印
新型陶瓷基材料具有高硬度、高强度、优异的耐热性、绝缘性和化学稳定性等特点，广泛应用于机械工程、生物、电子等领域。但由于其硬而脆的特性，陶瓷材料的成型加工一直是一大挑战。该研究巧妙利用数字光投影（Digital Light Processing, DLP）3D打印技术成型迅速、结构特征高保真的特点，成功制造了氧化锆增韧氧化铝（Zirconia Tou
南方科技大学
2021-04-14
石墨烯-橡胶复合材料
石墨烯橡胶复合材料的制备是一个挑战性的国际难题，采用常规方法难以制备。四川大学在国际上首次提出胶乳混合和原位还原的方法制备石墨烯橡胶纳米复合材料。解决了石墨烯的剥离和均匀分散难题，材料的机械强度、导电、阻隔等综合性能大幅度提高。提出了材料增强、阻隔、耐疲劳机理。研究工作被国际权威专家评价“他们的发现阐明了石墨烯用于天然橡胶增强的巨大潜力”。
四川大学
2021-04-11
智能压电纤维复合材料
智能压电纤维复合材料通过对单层平行排列压电纤维的复合，能有效抑制压电陶瓷沿三维方向的压电效应，增强机电效应的方向性，优化单向驱动性能；作为复合材料，结构整体性大幅提高，很好地克服了压电陶瓷的脆性问题，并能有效避免因局部纤维失效而影响整体器件的问题。智能压电纤维复合材料可进行大幅度弯曲和扭转，适宜应用于包括曲面在内的多种工作主体结构，因而极大地拓宽了压电器件的应用领域。智能压电纤维复合材料集传感、驱动和控制功能于一体，可以广泛应用于飞行器的智能蒙皮、自适应机翼、装备的振动噪声控制和结构健康监测等领域，对有效提高武器装备和飞行器性能、提升生存能力和延长服役寿命等方面具有非常重要的意义。
本项目针对振动对高性能飞行器等武器装备的关键性能、服役寿命的明显制约，发展厚度薄、重量轻、柔韧度好、机电效应方向性强、驱动力和变形量大的智能压电纤维复合材料，填补国内在该技术领域的研究空白，突破西方对该技术和产品的封锁，为智能材料和结构在我国航空、航天、武器装备及民用工业领域的应用提供技术支撑。
济南大学
2021-04-22
轻金属及其复合材料
西安交通大学
2021-04-10
气凝胶隔热复合材料
气凝胶材料是一种纳米多孔性固体材料，孔隙率高达 80.0-99.8%，是最轻 的固体材料，比表面积非常大，隔热性能好。 本项目除可生产耐 650ºC 二氧化硅气凝胶隔热复合材料外，还可生产耐 1100ºC 透波型二氧化硅气凝胶隔热复合材料。气凝胶隔热复合材料可用于冷库 保温、石油管道保温、LNG 保温、高速铁路保温隔音等领域；还可用于防爆、 防弹，气凝胶材料具有吸能的特点，在防爆领域应用前景广阔。 本项目研制的二氧化硅气凝胶隔热复合材料性能指标优于国外同类产品， 耐 1100ºC 的两种二氧化硅气凝胶隔热复合材料国外尚未见报导，综合技术水平 处于国内领先，达到国际先进水平。
山东大学
2021-04-13
汽车车身复合材料
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。 2 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314 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。 3 知识产权及项目获奖情况 论文 5 篇，专利 1 篇，SCI6 篇 4 项目成熟度 小批量生产阶段 5 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
江南大学
2021-04-13
高效防护复合材料技术
针对轻质高效防护复合材料技术进行了系统深入的理论分析和大量实验研究，突破了轻质复合材料装甲防弹/承力一体化结构设计、制备和应用技术等多项关键技术，获得了多项具有自主知识产权的创新成果。在轻质防弹复合材料防弹机理理论分析方面，建立了纤维复合材料的多阶段靶板破坏模型，实现了弹击过程的动态模拟；在轻质防弹复合材料设计技术方面，首次提出了刚性梯度层设计理论和防弹/承力一体化设计方法，获得了良好的实用效果；在轻质防弹复合材料应用技术方面，设计制备了防弹/承力一体化轻质复合装甲材料装甲椅盆，已成功用于某武装直升机，获得了明显的减重效益；在轻质复合材料装甲开发方面，针对不同应用要求，开发出了十余个系列的轻质复合材料装甲，同时建立了系列化的轻质复合装甲材料弹道性能评价方法，制定了复合材料装甲工艺及性能测试等多个规范性文件。 目前，可针对军用、民用需求生产各类型轻质防护复合材料装甲，包括座舱防弹板、防弹装甲椅盆、大型驱逐舰导弹舱口盖、运钞车用装甲板、防弹衣用胸插板等防弹、防刺、防暴用品进行开发。 “轻质防弹复合材料装甲技术”2008年获得国防科技进步二等奖。
北京航空航天大学
2021-04-13
气凝胶隔热复合材料
气凝胶材料是一种纳米多孔性固体材料，孔隙率高达80.0-99.8%，是最轻的固体材料，比表面积非常大，隔热性能好。 本项目除可生产耐650ºC二氧化硅气凝胶隔热复合材料外，还可生产耐1100ºC透波型二氧化硅气凝胶隔热复合材料。气凝胶隔热复合材料可用于冷库保温、石油管道保温、LNG保温、高速铁路保温隔音等领域；还可用于防爆、防弹，气凝胶材料具有吸能的特点，在防爆领域应用前景广阔。 本项目研制的二氧化硅气凝胶隔热复合材料性能指标优于国外同类产品，耐1100ºC的两种二氧化
山东大学
2021-04-14
生物质聚乳酸基复合材料的开发与产业化
聚乳酸被全球公认为21世纪最有发展前景的生物质塑料，它具有良好的生物降解性/相容性、力学性质、热塑性、成纤性、透明度高，适用于吹塑、挤出、注塑等多种加工方法，加工方便，部分性能优于现有通用塑料；但其同时也存在着强度较低、脆性大、耐热性差等不足，使得其应用仅局限于生产通用塑料、薄膜等领域，要想应用于条件较为苛刻的汽车、航空航天、建筑业等领域，必须对其进行改性以提高其耐热性能和力学性能。本项目拟采用课题组多年来积累的研究成果，与相关企业展开合作，进行成果的转化和产业化工作，最终形成具有市场潜力的系列化改性聚乳酸复合材料制备技术，例如天然纤维增强聚乳酸、高韧性聚乳酸、高填充级聚乳酸、阻燃级聚乳酸和纤维级聚乳酸等的制备技术，通过这些技术制备的改性聚乳酸树脂将具有更加优异和针对性的性能，主要用于生产聚乳酸纤维、薄膜、板材和容器等，可应用在生活快消品、农用地膜、飞机/汽车内饰用材料等领域。项目目标是通过深入研究，对部分尚不完善的技术环节进行最后的攻关，然后整合已有的技术与专利成果，并进一步放大实验和标准化测试，形成一系列可直接产业化的系统化解决方案技术包，最终顺利完成相关技术成果的产业化转化工作。 本项目研究采用的原材料为可生物降解的聚乳酸，经过本团队十多年的研发，目前已实现产业化。本项目的主要工作是梳理课题组多年来对聚乳酸树脂改性的相关技术，与授权专利等成果整合，进一步放大成系列化的产品技术，最终顺利相关技术成果的产业化转化工作。 项目中的大部分关键技术均已被攻克，目前需要做的是有目的的对所有技术进行梳理和整合，查漏补缺，对部分尚不完善的技术环节进行最后的攻关，从而形成完整的系统化的产品技术，并与相关授权专利进行整合，最后打包形成一系列可直接产业化的系统化解决方案技术包。目前70%的聚乳酸市场在对性能要求不太高的包装行业中，随着人们环保意识的增加，该市场容量会继续增加，但由于聚乳酸整体市场的快速增长，包装材料所占聚乳酸市场比例会逐渐缩小。在汽车、家电及电子产品行业中对更高性能聚乳酸改性材料的使用是个新趋势，市场份额虽然不大，但会持续增长。目前聚乳酸在全球市场的总容量预计为100亿元，且有很好的成长潜力。本项目技术面对的正是高性能、高附加值的潜在市场，其产业化预期会有良好的经济效益；项目产品在环境污染治理和防护方面的贡献将会产生良好的社会效益。
同济大学
2021-04-11