项目成果/简介:该项目是基于固废为原料的高性能隔热保温材料，包括稻壳硅，赤泥，石膏等。以及污水处理回收后的COD有机物，花生壳等农业固废基于特色低温烧结技术制备的高性能隔热保温材料。优势是成本低，制造工艺简单，可做成板材，涂料及异性件等。解决固废的高附加值利用问题，具有很好的社会经济效益。产品优势：1） 成本低采用特殊烧结技术，烧结温度低于1000度，比普通的隔热材料烧结温度低400度以上，并采用廉价的造孔剂如COD污水回收有机物等作为造孔剂，制造过程简单。2）使用温度范围宽 使用温度超过1300度，主要成分氧化硅，氧化铝，氧化锆，等高温耐热材料，也可石膏，赤泥，稻壳或复合成分，耐热度高。3）强度高，机械力学性能好，制造工艺简单 可以作为毡，板，或各类异性件，成型工艺简单，不需压力成型烧结，材料的烧结强度高，不易破碎。可以作为建筑外墙隔热，窑炉隔热，钢铁冶炼，农业等。图1 低温烧结的硅基致密陶瓷4）隔热性能好 以回收污水有机物作为造孔剂，原位矿化原理合成纳米材料，闭孔气孔率高，隔热性能好。也可直接利用稻壳中的有机固废成分造孔。 图2 稻壳硅基隔热保温材料显微结构项目阶段:项目进展：用于速热陶瓷及金属的隔热保温材料，投产阶段项目目前基于稻壳硅等固废开发了耐热1400度以上的隔热保温材料，用于不锈钢MCH速热电炼炉隔热保温材料立项投产阶段。同时适合用于石墨烯零秒速热陶瓷农业地温恒温系统的隔热保温，及道路化雪材料的底板隔热保温用途。知识产权类型:发明专利技术成熟度:可以量产技术先进程度:达到国际先进水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无

该项目是基于固废为原料的高性能隔热保温材料，包括稻壳硅，赤泥，石膏等。以及污水处理回收后的COD有机物，花生壳等农业固废基于特色低温烧结技术制备的高性能隔热保温材料。 优势是成本低，制造工艺简单，可做成板材，涂料及异性件等。解决固废的高附加值利用问题，具有很好的社会经济效益。 产品优势： 1） 成本低 采用特殊烧结技术，烧结温度低于1000度，比普通的隔热材料烧结温度低400度以上，并采用廉价的造孔剂如COD污水回收有机物等作为造孔剂，制造过程简单。 2）使用温度范围宽  使用温度超过1300度，主要成分氧化硅，氧化铝，氧化锆，等高温耐热材料，也可石膏，赤泥，稻壳或复合成分，耐热度高。 3）强度高，机械力学性能好，制造工艺简单  可以作为毡，板，或各类异性件，成型工艺简单，不需压力成型烧结，材料的烧结强度高，不易破碎。可以作为建筑外墙隔热，窑炉隔热，钢铁冶炼，农业等。 图1  低温烧结的硅基致密陶瓷 4）隔热性能好  以回收污水有机物作为造孔剂，原位矿化原理合成纳米材料，闭孔气孔率高，隔热性能好。也可直接利用稻壳中的有机固废成分造孔。  图2   稻壳硅基隔热保温材料显微结构

本实用新型公开了一种植物盆栽试验隔热装置，其结构中包括上端设置开口的容置筒体，此容置筒体的侧壁和底壁由支承外壁和泡沫塑料内衬壁复合构成，在容置筒体内部底端的泡沫塑料内衬壁之上活动设置有若干层泡沫塑料垫层，在容置筒体的上端内侧活动设置有泡沫塑料组合套环，此组合套环由多组泡沫塑料圆环依次套接构成。本实用新型能够避免环境热量要素对盆栽试验植物的不良影响，确保试验数据和结果分析的正确性。

本课题组自主开发了纳米氧化物制备工艺，结合共沸蒸馏和膜处理技术，获得晶粒度在10~20 nm的氧化物陶瓷粉末，最高耐热温度1400℃以上。该项制备技术于2004年获得国家发明专利（专利号ZL01128448.X）。2001年10月，“纳米氧化锆粉体制备”项目通过了湖北省科学技术厅主持的科技成果鉴定（证书编号：鄂科鉴字[2001]第2172380号），鉴定委员会认为：纳米氧化锆粉体制备工艺属于国内外首创，由该工艺生产的纳米氧化锆粉体的质量达到国际领先水平。2002年9月，“纳米氧化锆粉体制备技术”项目列入“十五”湖北省科技攻关计划重大项目：“纳米材料的应用研究与开发”项目。2003年4月，“纳米氧化锆粉体”项目列入国家重点新产品。截止目前，共授权相关领域发明专利26项，系列成果3次获得湖北省技术发明奖。该系列技术专利权在中国地质大学（武汉），已经完成耐高温隔热粉体和涂层的中试验证，技术成熟度高。 在进行纳米氧化锆粉体研发工作的同时，还自主研发了二次造粒方法制备纳米氧化锆球形团聚体，试制出适用于热喷涂工艺要求的、具有纳米结构的氧化锆微米级氧化锆喷涂粉末，该粉末可以用于等离子喷涂等相关工艺。 课题组研发的纳米氧化锆材料开始在我国航空发动机和燃气轮机热震涂层等领域进行初步试验。目前，纳米氧化锆材料已经经过了**发动机FWS**、舰船动力GT**、地面发电燃气轮机QD70A、QD128 燃气轮机、XX14、XX20 等型号的实际考核、验证，并在空军第三代X10、X11 等型号飞机上成功应用。 与北京钢铁研究总院合作，将纳米氧化锆团聚体材料，应用于烟燃气轮机纳米涂层技术及应用，开发出了烟、燃气轮机热端部件纳米ZrO2热障涂层，该涂层具有优良的结合强度、隔热、抗热震性能，已成功应用于PG6541燃气轮机和YL14000A烟气轮机热端部件的实际应用，使用寿命较传统ZrO2涂层提高3倍以上。 与贵州***公司合作，将纳米氧化锆材料粉末作为涡轮叶片热障涂层陶瓷面层，经入厂复验检查符合技术标准要求，经生产试验与后期使用考核。在 2011年通过中航工业相关单位组织的评审，并被制定为**系列发动机和**发动机热障涂层陶瓷面层粉末原料提供单位。 F***系列发动机是我国自主研发空军第三代系列飞机的重要动力，目前已定形、并批量装备部队使用。解放军第***工厂承担F***系列发动机维修任务。中国人民解放军***工厂在进行已使用300小时寿命F***发动机的维修任务过程中。 我们还开发了氧化锆靶材、高熵氧化锆、高熵稀土锆酸盐等，相关技术已经完成了中试。

无毒 无污染、导热系数最低，节能减排效果好，在浮法玻璃生产线应用，节能量约为10~15%，与传统硅酸铝纤维相比，节能率达49.53%，假如全国300条浮法线都使用SiO2气凝胶保温材料，一年可节约燃料折合标煤约180万吨，节能效益显著。气凝胶隔热保温材料可应用于输热管道、LNG、涂销、太阳能、汽车隔热、建筑材料、客车、救生舱和军工。

技术原理 ：木屑（谷壳）粉煤灰新型保温隔热墙体材料以粉煤灰和水 泥为胶结材料，以木屑或谷壳为填充材料，振动成型、自然养护。其中， 木屑或谷壳的用量为墙体材料总体积的 80%以上，粉煤灰用量占胶凝材料 总重的 80%。利用砌块成型机或制砖机可以方便地制成各种尺寸的空心砌 块或标准砖。 技术特点 ：该新型墙体材料具有轻质、保温隔热、可锯可钉、施工方便 且利废的特点。它不仅可用作建筑物的填充墙，还可用作承重墙

水冷式轧钢加热炉因冷却水带走的热量损失>15%。因水冷滑轨温度低造成的钢坯“黑印”使轧出的钢材公差大，成材率低，轧辊消耗量大。      目前，国内有的无水冷轧钢加热炉采用的是140×140×460mm棕刚玉—碳化硅滑轨或浇注锆刚玉滑轨，轧钢加热炉出钢口平台采用的是高铝质捣打料或锆刚玉浇注块。棕刚玉—碳化硅和高铝质捣打料在加热钢坯的高温（约1300℃）都含有较多的二氧化硅。钢坯表面的氧化铁会和二氧化硅形成熔点低于炉温的铁橄榄石2FeO×SiO2（熔点1205℃），造成这些耐火材料的高温耐磨性差，使用寿命低，加热炉内易结渣，难以清理。而浇注锆刚玉抗热震性较差，易开裂。      北京科技大学特种陶瓷研究室承担的国家“八五”攻关项目“无水冷轧钢加热炉用陶瓷滑块的研制”成功地研制开发了适用于轧钢加热炉的新型耐火材料。这种耐火材料高温抗氧化铁侵蚀性强，高温耐磨性和抗热震性好，使用寿命比棕刚玉—碳化硅滑轨提高50%以上，可制作烧结制品或不定形耐火材料。使用这种新型耐火材料能节约能源，消除钢坯“黑印”，提高轧钢成材率，减少轧辊消耗，加热炉内不结渣，减轻工人的劳动强度，可产生显著的经济效益和社会效益。      本项目产品的基本工艺为耐火材料生产工艺。生产滑轨需要大吨位压机和1450℃高温窑炉。

产品详细介绍    无机防火板也称无机防火隔板、防火封堵板材。是用阻燃玻璃纤维、无机材料，阻燃液、固化剂等成份制作而成，具有阻燃性能好，遇火不燃烧时间可达3小时以上，机械强度高，不爆、耐水、耐油化学防腐性强、无毒等特点。无机防火隔板燃烧试验中，火焰最高温度达1000℃时不变形，各项指标符合GB23864-2009的规定要求，燃烧性能达到GB8624规定的A级（不燃性）标准。     无机防火隔板可用于制作防火隔板、盖板、面板、盘柜门板、电缆防火槽盒等 ，板材加工方便，可随意切割、电锯、铆钉上螺丝。其造价低、重量轻、安装方便主要适用于各类电压等级的电缆在支架或桥架上敷设时的防火保护和耐火分隔，大量应用在国内各类发电厂、化工企业、钢铁冶炼企业、矿山等电缆密集场所的电缆工程的防火阻燃。也是大型商场、酒店、宾馆、文体会馆、封闭式服装市场、轻工市场、影剧院等公共场所室内装饰防火阻燃工程的最佳防火阻燃材料。      无机防火隔板产品可采用切割锯进行分切，根据施工现场需要制成所需用的形状，装配时采用钢支架或膨胀螺栓固定，钢架要用钢结构防火涂料刷。也可用本无机防火隔板装制成各种形式的电缆防火槽盒。      电缆耐火隔板主要由无机粘合剂、增强纤维等多种无机材料组成，其最大特点为不燃。该产品具有性能稳定、耐火性好的特点。产品达到国家一级防火要求。电缆耐火隔板经国家防火建筑材料质量监督检验中心检验合格。电缆耐火隔板适用于各种电压等级的电缆防火保护，能有效的作为电缆隧道通道的耐火分割和阻止电缆着火蔓延。该产品厚度有5mm、8mm、10mm等多种规格。在施工时可根据实际需要进行锯、铣加工，同时安装方便，使用寿命长。可用任何一种运输工具进行运输。请保持电缆耐火隔板贮存环境的通风干燥，以保证电缆耐火隔板长期使用。    施工要点：      (1）、电缆耐火隔板安装前应检查隔板外观质量情况，检查产品合格证书；      (2）、在每档支架托臂上设置两付专用挂钩螺旋，使隔板与电缆支（托）架固定牢固；并使隔板垂直活平行于支架，整体硬确保在同一水平面上。螺旋头外露不宜过长，采用专用垫片。如遇桥架或支架不平整时，安装时应校正；     (3）、隔板间联系处应有50mm左右搭接，用螺栓固定，采用专用垫片，安装的工艺缺口及缝隙较大部位用有机防火材料封堵严实；     (4）、用隔板封堵孔洞时应固定牢固，固定方法应符合设计要求。

300℃复合隔热板是以聚氨酯（PU）预聚体为基体材料，以中空玻璃微球（HGM）为增强材料，并且添加催化剂等助剂制备的一类PU耐高温隔热复合材料。采用预聚体法分别制备了改变PU交联度和改变填料用量的2组PU/HGM复合材料；通过压缩实验、硬度实验、导热系数和TG-DTA测试，结果表明：当HGM用量在一定质量分数比例时，所制得复合材料压缩强度为37.42MPa，弹性模量为9.96MPa，最大压缩应变5.19%，导热系数为0.1483Ｗ／ｍ·Ｋ，耐热性（使用温度）为２２０℃左右，３００℃时失重率为８０％。材料的综合性能最优。 中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要从粉煤燃烧后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料来源广泛、价格低廉。ＨＧＭ 具有诸多优良的性能，包括质轻、导热系数低和抗压能力强等。ＨＧＭ 在复合材料中广泛应用，不仅可以降低复合材料的密度，而且还可以增加复合材料的力学性能、绝缘性和耐热性等性能。中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要从粉煤燃烧后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料来源广泛、价格低廉。ＨＧＭ 具有诸多优良的性能，包括质轻、导热系数低和抗压能力强等。ＨＧＭ 在复合材料中广泛应用，不仅可以降低复合材料的密度，而且还可以增加复合材料的力学性能、绝缘性和耐热性等性能。通过ＨＧＭ 对ＰＵ泡沫燃烧和力学性能的影响的实验表明，ＰＵ泡沫中仅加入ＨＧＭ 对其氧指数和水平燃烧速度影响不大，但可改变其应力－应变过程：当压力低于临界值时，应变随压力增大而缓慢增加；而当压力超过临界值后，应变随压力增大而迅速增加。通过向硬质ＰＵ泡沫塑料中添加石墨和ＨＧＭ，实验表明：１０％（ｗｔ，质量分数，下同）的ＨＧＭ、２０％的石墨和７０％的硬质泡沫塑料制得的复合材料具有最佳的阻燃性能，且复合材料的极限氧指数达到了３０％（体积比），并得到了最大耐压强度和弹性模量。随着ＨＧＭ 的含量增加，复合材料的拉伸强度增加，而其密度和溶胀比下降。密度为１２５ｋｇ／ｍ３ 的ＨＧＭ 对低密度（５４～９０ｋｇ／ｍ３）硬质泡沫塑料的性能影响，在微球含量为０．５％～５％的范围内确定微球含量对该泡沫塑料热膨胀系数、拉伸和压缩性能的影响。

热导率、热扩散率和比热是物质非常重要的热物理性能参数，也是进行绝热设计和热分析计算不可或缺的关键参数。基于非稳态平面热源法的高温可变气压热导率测试系统，可为纳米超级隔热材料、航空航天热防护材料、能源及建筑保温材料的制备和应用相关部门提供可靠的热导率和热扩散率测试手段。测试系统主要主要由平面热源、高温环境箱及数据采集系统等组成，如图 1所示，给平面热源通以一定形式（阶跃或脉冲式）的加热电流 I(t)，同时用热电偶测量距热源为 x 的位置处材料内部的温度变化 T(x,t)，根据热源-试样测量系统的传热数学模型及其非稳态导热方程的解析解，通过基于最小二乘拟合的参数估计算法，可以同时确定出设定温度和气压条件下被测材料试样的热导率、热扩散率和体积热容三个热物性参数。对于阶跃式加热，温度响应公式为：图1热导率测试范围：0.005～5 W/（m.K） ；测试精度：5%；温度范围：RT～1200℃；气压范围：10～105Pa 。