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高性能铝合金架空导线材料与应用
2018年国家技术发明二等奖
电网是我国经济发展的命脉，架空输电导线作为电力输送的“血管”是电网中用量最大、最关键的组成部分之一。导线的导电率每提升1%IACS，全国每年节约线损超70亿千瓦时。特高压、远距离、大容量输电和清洁能源利用的发展，对架空导线的导电率、强度、耐热性能和疲劳性能提出了更高的要求。但提升导电率与同时提高强度和耐热性之间存在矛盾，导致我国电网建设急需的特种导线难以满足工程需求。上海交通大学孙宝德教授团队与江苏中天科技集团合作，经十余年研究，取得以下创新性成果：
1.发明了耐热高导Al-Zr-Y合金材料及微结构调控工艺，解决了耐热相粗大和溶质锆(Zr)原子析出不充分的难题，使导电率从60% IACS提高到60.8%IACS，耐热温度从150℃提高到210℃。研制的耐热铝合金导线电网改造工程中获得大量应用，占国内耐热导线40%市场份额；
2. 发明了高强抗疲劳Al-Mg-Si导线，解决了强化相调控和超细夹杂去除的难题，显著提高了材料的抗疲劳性能，在运行张力增大的条件下，振动疲劳寿命超过3000万次。研制的特种大跨越导线和全铝合金节能导线，占国内30%市场份额，特别是大跨越导线，几乎包揽了国家电网大跨越工程；
3. 发明了高效除氢、活性涂层陶瓷过滤和新型细化剂制备等导线冶金质量控制技术，解决了微量杂质元素与气体去除的难题，实现了电工铝导线的导电率从61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型节能导线在特高压工程中获得大量应用。
上述成果依托国家973项目、国家自然科学基金、上海市节能减排专项等项目，共获得19项中国发明专利，1项美国专利和25项实用新型专利，发表论文49篇。成果在特高压电网建设、电网增容改造、新能源并网发电、电网领域节能减排中发挥重要的作用，并且出口到欧美及一带一路沿线国家，海外累计架线超2万公里，打破国际垄断，成为中国制造和中国电力走出去的“国家名片”。
导线性能测试实验室
超细夹杂物去除-现场试验
加拿大奥尔兹湾跨海大跨越——世界拉力最大的输电跨越工程
晋东南-南阳-荆门 1000kV 黄河大跨越
上海交通大学
2021-05-11
低场高性能稀土超磁致伸缩材料
国家“863”支持项目。采用一种新的制造技术，制造<110>轴向取向多晶棒材，在5MPa预应力和500 Oe磁场下的磁致伸缩系数达l//=950-1150ppm，重复性好，一致性高，工艺易于控制，成品率高。已获国家发明专利，拥有自主知识产权。 材料的应用领域及市场前景预测 (1) 国防、航空航天和高技术领域：主要用于制造声纳用水声换能器与水声对抗换能器、线性马达、燃油喷射器、传感器、噪声与振动控制系统等，可用于航空飞行器、地面运载工具和武器等。据预测2015年此领域的世界市场额将达到3.3亿美元。 (2) 运输领域：主要用于反噪声、减振和消振、刹车系统、燃油喷射系统、阀门、泵和线性马达等。预测2015年世界需求量将达到10.5亿美元，是本世纪初用量最大的领域。 (3) 现代高技术领域：主要用于超声波技术、波动采油技术、海洋通讯、海洋开发与勘察、海洋捕捞等。预计2015年此领域的世界市场额将达到3.3-4.0亿美元。
北京科技大学
2021-04-11
喷射成形高性能材料制备技术与应用
新金属材料国家重点实验室喷射成形技术研究室现有副教授以上研究人员4人，其中教育部长江学者奖励计划特聘教授1人，留学回国人员3人，长期从事喷射成形及其它材料制备成形技术和新材料的研究开发，在相关理论和应用研究方面取得了一定的成果，积累了丰富的经验。已经发表相关论文100余篇，申请国家发明专利3项。 喷射成形是一项21世纪新材料开发和传统材料性能提升的先进制备技术，广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域。 喷射成形高性能铝合金研究与应用： (1)高硅铝合金：具有良好的综合力学性能以及高温耐磨性能，广泛应用于汽车、机械和电子工业。 (2)超高强度高韧性铝合金：室温抗拉强度达到850MPa以上，同时具有良好的塑韧性和抗应力腐蚀能力，在航空航天工业、核工业、交通运输工业等领域有重要作用。 喷射成形电子材料研究与应用： (1)Cu-Cr电触头材料：合金中Cr相颗粒的尺寸明显细化，触点的开关性能明显提高，使其成为高性能大容量真空开关的优良材料。 (2)轻质Si-Al封装材料：具有低密度、高导热率和与半导体材料相近的热膨胀系数，是理想的新型电子封装材料，尤其适用于航空航天等需要轻质低膨胀封装材料的应用领域。 新型高温（>1200℃）抗氧化耐磨材料研究与应用： 在高温磨损条件下可以保持良好的抗氧化性能，广泛适用于高温加热炉等应用领域。
北京科技大学
2021-04-11
高性能反相乳液型油田降滤失剂
本项目通过超浓反相乳液聚合，利用丙烯酰胺、丙烯酸等单体共聚合成高性能反相乳液型油田降滤失剂。 钻井泥浆处理剂占钻井总费用的40％以上，随着我国三次采油技术的要求，西气东输工程的建设，各种隧道穿越，钻探工程的增加，对泥浆处理剂的用量会迅速增加，该产品作为主要的泥浆处理剂，符合国家整体建设发展战略，具有广阔的市场需求和良好的发展前景。此外，该产品还是性能良好的污水处理剂，对冶金、矿物加工产生的污水具有良好的聚凝、净化作用，对环境治理有重要意义。 目前国内同类产品通常在水溶液中进行，工艺路线长，有污水产生。产品性能较国外同类产品相比，相差甚远。 本技术生产工艺大大简化，产品无需后处理，可直接在泥浆中使用，产品性能大国为先进水平，降低了设备投资和产品成本，无任何三废。
武汉工程大学
2021-04-11
高性能超快激光精密微加工装备
几年，随着消费电子（手机、智能手表等）、生物医疗需求的快速发展，尤其是代表下一代柔性移动显示屏OLED的巨大应用市场驱动下，超快激光精密微加工产业在世界范围内迅速增长。与传统的纳秒长脉冲相比，脉宽小于15皮秒的超快激光器用于材料加工时，由于脉冲的持续时间短于材料的热弛豫时间，在加工过程中避免热效应，基本不带来附加损伤和毛刺，适合于微米乃至纳米精度的超精细冷加工。超快激光的瞬间功率极大，几乎可以和任何材料相互作用，因此适用于超快激光加工的材料范围几乎不受限制，尤其有优势的加工对象包括玻璃、蓝宝石、陶瓷、太阳能薄膜、半导体晶圆、特种合金、精密医疗器件等。
南京大学
2021-04-10
高性能导电聚合物纳米复合材料
导电聚合物不仅在国家安全、国民经济，而且在工业生产和日常生活等领域都有极大的应用价值。导电聚合物具有防静电的特性，可以用于电磁屏蔽。导电聚合物具有掺杂和脱掺杂特性，可以做可充放电的电池、电极材料；它对电信号的变化非常敏感，因此可以做传感器；能够吸收微波，因此可以做隐身飞机的涂料；利用导电聚合物可以由绝缘体变为半导体再变为导体的特性，可以使巡航导弹在飞行过程中隐形，然后在接近目标后绝缘起爆；与纳米技术相结合，导电聚合物可以制成分子导线材料，制作分子器件和其它电子元件。 利用介孔硅为模板，在其孔道里封装导电高分子聚吡咯，形成了新的核-壳型导电高分子纳米复合材料。复合材料中聚吡咯的分解温度分别比纯样（240度分解）高出50-80度，其热稳定性提高了约20%-30%。在加电场诱导下，聚吡咯分子链上的自由电子或空穴载流子迁移而产生界面极化引起高的电流变效应。 采用嵌段共聚物（P123）为结构定向剂，分别在碳纳米管（CNT）及纳米Fe3O4存在下，以原位化学氧化聚合的方法制备出良好导电、磁性能的聚吡咯基纳米复合材料。当碳纳米管的含量超过20%时，其导电率已经达到7.0 S/cm。随Fe3O4含量的增大，复合材料的磁化强度可达24.6emu/g。
华东理工大学
2021-02-01
高性能地聚合物及其复合材料
地聚合物(Geopolymer)是一种以无机SiO4、AlO4四面体为主要组成，结构上具有空间三维网状键接结构的新型无机硅铝胶凝材料。/line原材料（高岭土、碱性激发剂溶液、硅铝质材料）来源广泛，室温条件下养护，生产能耗低，CO2排放量低。/line快硬、早强，且长期强度高；低收缩；高抗渗；耐高温、防火性能好；对重金属离子的固封效率高；具有非常优异的耐久性能/line高抗渗/line耐高温、防火性能好，可抵抗1000~1200℃高温的炽烤而不损坏，导热系数为0.24～0.38W/m•K/line对重金属离子的固封效率高，对Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg和Cd等重金属离子的固封效率在95%以上/line具有优异的耐久性能，与同强度等级硅酸盐水泥的抗酸、硫酸盐和氯盐侵蚀能力相比，寿命可提高一个数量级。
东南大学
2021-04-10
高性能铝合金架空导线材料与应用
项目成果/简介:2018年国家技术发明二等奖电网是我国经济发展的命脉，架空输电导线作为电力输送的“血管”是电网中用量最大、最关键的组成部分之一。导线的导电率每提升1%IACS，全国每年节约线损超70亿千瓦时。特高压、远距离、大容量输电和清洁能源利用的发展，对架空导线的导电率、强度、耐热性能和疲劳性能提出了更高的要求。但提升导电率与同时提高强度和耐热性之间存在矛盾，导致我国电网建设急需的特种导线难以满足工程需求。上海交通大学孙宝德教授团队与江苏中天科技集团合作，经十余年研究，取得以下创新性成果：1.发明了耐热高导Al-Zr-Y合金材料及微结构调控工艺，解决了耐热相粗大和溶质锆(Zr)原子析出不充分的难题，使导电率从60% IACS提高到60.8%IACS，耐热温度从150℃提高到210℃。研制的耐热铝合金导线电网改造工程中获得大量应用，占国内耐热导线40%市场份额；2. 发明了高强抗疲劳Al-Mg-Si导线，解决了强化相调控和超细夹杂去除的难题，显著提高了材料的抗疲劳性能，在运行张力增大的条件下，振动疲劳寿命超过3000万次。研制的特种大跨越导线和全铝合金节能导线，占国内30%市场份额，特别是大跨越导线，几乎包揽了国家电网大跨越工程；3. 发明了高效除氢、活性涂层陶瓷过滤和新型细化剂制备等导线冶金质量控制技术，解决了微量杂质元素与气体去除的难题，实现了电工铝导线的导电率从61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型节能导线在特高压工程中获得大量应用。上述成果依托国家973项目、国家自然科学基金、上海市节能减排专项等项目，共获得19项中国发明专利，1项美国专利和25项实用新型专利，发表论文49篇。成果在特高压电网建设、电网增容改造、新能源并网发电、电网领域节能减排中发挥重要的作用，并且出口到欧美及一带一路沿线国家，海外累计架线超2万公里，打破国际垄断，成为中国制造和中国电力走出去的“国家名片”。导线性能测试实验室超细夹杂物去除-现场试验加拿大奥尔兹湾跨海大跨越——世界拉力最大的输电跨越工程晋东南-南阳-荆门 1000kV 黄河大跨越知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家973项目、国家自然科学基金、上海市节能减排专项等
上海交通大学
2021-04-10
高性能水泥基渗透结晶型防水材料
混凝土结构因其脆性大的弱点，在工程应用中往往不可避免产生开裂。混凝土结构 因开裂导致混凝土结构水密性下降、渗漏，影响工程的使用寿命，甚至无法正常使用。 目前，防水材料众多，可分为柔性防水与刚性防水两大类。从国外内多年的实践证明， 传统的柔性防水材料虽然具有柔性特点，耐久性也较好，但与基面混凝土粘结力弱，尤 其在基面潮湿或有渗水的情况下无法使用，不宜作背水面和潮湿基面的防水。刚性水泥 基防水材料具有柔性材料无法比拟的性能而广泛应用。但目前普遍使用的水泥基防水材 料大部分属表面密封防水剂，存在防水效果只作用在表面，不能自动、深入地渗透到结 构内部；防水效果不持久，随着时间开始持续的退化过程；一旦防水涂层遭到破坏，防 水能力随之丧失等弱点。从混凝土结构开裂原因、工程应用特点与防水特性分析认为， 开发出具有微细裂缝自愈合、渗透结晶、可在背水面施工等特点的永久性水泥基渗透结 晶型防水材料十分必要，而且应是无毒、无污染，符合可持续发展的产品。 本发明专利是一种水利、水电、桥梁、隧道、地下、建筑等工程中水泥、砂浆、混 凝土防水、防渗漏的高性能水泥基渗透结晶型防水涂层材料。 本发明是一种由活性化学物质、硅酸盐水泥、石英砂等配制而成的粉状防水材料， 是有机化学物质与无机化学物质的混合体，通过深入结晶过程对混凝土进行有效防水。 当本产品与水拌和后，形成具有一定触变性、流态浆体，涂刷在潮湿的混凝土基层上， 活性成分渗透进混凝土内部，并反应生成不溶性的晶体。其活性化学物质与混凝土中未 水化的水泥颗粒发生水化反应，并促进水泥水化，形成水泥水化晶体，生成的大量晶体 填充、封堵混凝土的孔隙和毛细管，使水无法进入混凝土从而达到防水的目的。混凝土 干燥时，活性化学物质处于休眠状态；有水渗入时，该物质继续水化生成新的结晶自动 修补，从而达到永久防水作用。可广泛用于水泥混凝土工程的防水、防渗漏、防潮。
同济大学
2021-04-11
高性能燃料电池钳基催化剂
本成果针对燃料电池催化剂长时间运行过程中因碳载体腐蚀、Pt 溶解、迁移团聚长大及Pt中毒等原因而逐渐退化的技术难题，发展了多种提高 燃料电池催化剂稳定性和活性的新方法、新技术，研制出了一系列低成本、高性 能、长寿命燃料电池催化剂。目前，该项目已经具有完全自主知识产权，所开发的燃料电池催化剂已经完全能够满足动力电池的性能要求，属于国际一流国内领 军的高科技技术。
重庆大学
2021-04-11