项目成果/简介:2019年上海市技术发明特等奖燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题，变革燃料电池核心部件，采用金属双极板替代现有石墨双极板，是破解难题的有效途径。上海交通大学来新民教授团队历经十余年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业开展产学研合作，发明了薄型金属双极板设计与制造新方法、新工艺和新装备。主要发明如下：1、提出了“岛群-流道”复合的大规模并联流场均匀分流原理，解决了现有叉分流道分流的过约束问题，创建了错层密封的冲压单极板背对背焊合方法，发明了薄型金属双极板“两板三场”新构型。2、揭示了大面积超薄板细密流道的成形回弹及焊接变形规律，建立了细密流场成形及焊接的残余应力分析模型，发明了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术。3、提出了“非晶碳耐蚀-石墨微晶导电”的涂层性能综合原理，探明了石墨微晶纵向生长机制；提出了非晶碳沉积过程伴生石墨微晶生长的控制方法，发明了非晶-微晶复合涂层及其磁控溅射制备技术。4、发明了耐蚀导电复合涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔溅射的金属双极板生产装备系统，创建了我国首条金属双极板批量化生产线。本项目获授权中国发明专利37项，申请PCT专利5项，牵头和参与制订国家标准13项，发表SCI论文91篇(全球双极板主题论文数第一)。开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核，在国内金属极板市场上占主导地位；成果应用于我国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发，为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。金属双极板金属双极板连续冲压成形 金属双极板多工位连续激光焊接金属双极板多腔连续磁控溅射工艺装备金属双极板生产知识产权类型:发明专利 、 其他技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目等

以目前航空航天、陆海空等军种的军事装备上主承载结构的轻量化为主要研发目的，通过高性能材料组合、多尺度优化以及智能化控制等来实现结构轻量化、提升军事装备作站效能的目的。同时研发的轻量化结构可以用于新能源汽车、工程机械以及空间结构上，从而实现汽车与机械的节能减排、桥梁与建筑的更大跨越能力等。 针对上述情况，做了如下研究：研究复合材料与金属组合的多级智能化结构的多尺度设计方法，解决复合材料与复合材料之间以及复合材料与金属之间高效连接技术，研发高性价比的复合材料构件，研究适合高性能材料组合的结构形式与制造工艺等。 研发了预紧力齿连接技术，解决了复合材料高效连接技术，研发出高纤维比、高性价比的混杂纤维复合材料管材，并提出多种节点连接形式，提出了复合材料-钢-铝合金组合桁架结构形式以及配套多尺度优化设计方法。

产品详细介绍应用特征 检测产品 大颗粒状疏松质产品   粗粮(颗粒直径> 6毫米), 薄片状的, 纤维状的, 易碎的, 潮湿的,   融合 自由直落与倾倒式输送   传送装置 塑料工业 食物工业 化学工业 药物工业 其它工业 典型适用范围 食品行业：检测爆米花、脆玉米片、薯片、坚果、水果和汤面 化工行业：检测混合物 设备描述 金属分离系统可通过回旋漏斗清除自由下落的散装材料中磁性和非磁性的金属杂质(钢、不锈钢、铝等),而不对产品处理造成任何干扰。这已被证实特别是对谷粒、轻薄、易碎含纤和潮湿的散装材料中的杂质高度有效的清除方法。 金属分离系统是特别设计以满足严格的卫生标准，因而特别适用于食品、化工和制药行业。 设备 优点 含有长纤维的产品不会堵塞排出设备。 可以避免紊乱和产品结块(轻而薄的产品) 卫生设计，排出装置防锈防水 可避免长时间的产品积淀和结块发霉 通过清理薄片可以快速而简单的清洁 系统组成 探测系统 双通道金属探测圈 环形孔径控制系统 微处理机控制器选项 多功能处理机控制器 多频率技术 分离系统 摆动式料斗 供选择的特性 警报 检测灵敏度：   Fe    ≥φ0.3mm   

本团队基于电磁冶金领域二十余年的积累，掌握了铜合金领域最具挑战性的铜铬锆合金的非真空熔炼-长尺寸大卷重电磁连铸技术，开发出易偏析铜合金合金超细化与均质化连铸技术、高性能铜合金多模式定制磁场净化技术等一系列具有自主知识产权的核心技术。 一、项目分类 关键核心技术突破、显著效益成果转化 二、成果简介 本团队基于电磁冶金领域二十余年的积累，掌握了铜合金领域最具挑战性的铜铬锆合金的非真空熔炼-长尺寸大卷重电磁连铸技术，开发出易偏析铜合金合金超细化与均质化连铸技术、高性能铜合金多模式定制磁场净化技术等一系列具有自主知识产权的核心技术。相关技术应用于高强高导高弹铜合金领域如铜铬锆合金、铜镍锡合金、铜钛合金、铜碲合金及超高纯无氧铜的规模化制备等都取得较好的效果。 1）铜铬锆非真空熔炼-电磁连铸技术 由于铬、锆元素和氧的亲和力较大，所以合金元素的烧损是铜铬锆合金的熔炼必须解决的问题。本项目团队在铜合金熔炼，特别是铜铬锆合金的非真空熔炼方面，开展了近20年的研究，开发了一系列具有自主知识产权的非真空熔炼连铸技术、成分稳定控制技术、合金熔体洁净化技术等，获授权发明专利和实用新型专利近20项。本团队已在完成中试级表面光滑、内部致密无裂纹、成分均匀的全等轴晶铜铬锆棒线材，铸态宏观晶粒度经上海材料研究所测定为M-9.0级。此外，本团队从前期研究中，从塑形变形工艺和热处理工艺角度，提出采用多道次连续挤压及热处理工艺优化铜铬锆合金想性能的方法，并成功将铜铬锆棒材性能的抗拉强度提高到654MPa，断后延伸率为13.5%，且电导率还能保持在79.3%IACS；这远远高于2017年电车线用铜铬锆合金线材国家标准的性能要求：抗拉强度＞570MPa，塑性＞3%，电导率＞75%IACS。相关技术已与世界五百强新兴际华集团下属新兴发展集团有限公司达成1800万元专利转让。 2）高均质超细晶电磁连铸技术 传统连铸制备过程中多元铜合金如铜铬锆合金等常存在组织粗大、成分偏析等问题，这将会严重影响后续的材料加工过程，导致在后续的轧制，挤压等工艺过程中很容易产生轧制裂纹等缺陷。本团队开发的电磁场连铸过程易偏析合金超细化与均质化调控技术，能在连铸过程中，充分搅拌熔体，均匀化凝固前沿温度，实现易偏析合金的超细化与均质化。该技术已被应用于铜镍锡合金的连铸中，实现了该合金连铸制备的超细化和均质化，所制备全等轴晶铜镍锡合金铸态组织宏观晶粒度达到M-10.0级。目前该技术已实现中试级百米长度的连续电磁铸造，且已与宁波博威、上海中船重工711研究所、铜陵金威、温州元鼎等开展合作。进一步将该技术推广于铜碲、铜铁、铜钛的连铸，均取得了极为优异的细晶、表面光洁、成分均匀的连铸效果。 3）超高纯无氧铜电磁连铸技术 金属材料纯净度是提高其力学和电学等综合性能的关键因素，是制备高品质金属材料的关键环节。高端金属材料中夹杂物和气泡对材料性能影响巨大，许多高端金属材料的开发都取决于这类缺陷的控制水平。本团队参与开发的金属连铸多模式定制磁场净化技术，已成功应用于高纯高导无氧铜材料的制备，可将铜中氧含量中降低3ppm以下，达到目前世界无氧铜的最高标准——美国ASTM≤3ppm。与此同时，该高纯无氧铜的电导率高达100.1%IACS，目前已全面取代进口并用于我国兰州重离子加速器、散裂中子源大科学装置、美国Michigan大学FRIB装置等重大科学装置建设。该项技术已获得2015年度上海市技术发明一等奖，2015年度教育部自然科学二等奖，2015年度教育部技术进步二等奖等奖项。目前该技术已与福建紫金铜业、上海上大众鑫科技发展有限公司、宁波兴业、宁波金田等开展深入合作。

        研发团队针对高性能、抗静电热控涂层材料开展自主科研攻关，研发出具有自主知识产权的白色氧化锌导电粉体，与相关企业合作建立了100Kg级导电粉体中试生产线，完成了粉体批次稳定性验证，突破了批量制备导电粉体稳定性差的瓶颈，形成了一套高性能白色氧化物导电粉体的标准生产工艺。产品技术指标经权威检测机构检验达到或超过进口产品水平，并已通过国家航天领域应用验证。同时，产品原料及生产成本远低于进口产品，有望在我国民用市场普及。产品可应用于汽车、电子、纺织、橡胶和化工等领域的防静电、节能、电磁屏蔽等，如轮胎橡胶添加剂、红外反射涂层、防静电涂层等，市场前景广阔。         意向开展成果转化的前提条件：中试放大及产业化工艺开发资金支持

成果与项目的背景及主要用途： Cr-Si 中高阻膜电阻器具有精度高、噪声低、温度系数小、耐热性和稳定性好等优点，在精密电子设备和混合集成电路中大量采用。对于溅射制备电阻膜来说，靶材是至关重要的，它制约着金属膜电阻器的电阻率、精度、可靠性、电阻温度系数（Temperature Coefficient of Resistance, TCR）等性能。电阻温度系数(TCR)是金属膜电阻器的一个重要性能技术指标之一，较大的 TCR 在温度变化时会造成电阻值漂移，从而影响电阻器的精度和稳定性。目前国内外生产的金属膜电阻器用高阻靶材，其性能不能满足低 TCR（≤25ppm/℃）要求。 技术原理与工艺流程简介： 靶材炼制工艺如下图所示所制备的靶材(382 mm ×128 mm ×14 mm)在溅射成电阻器薄膜后, 电阻温度系数小(≤25 ×10-6 / ℃), 电阻值高(要求不刻槽数量级为千欧, 刻槽后数量级为兆欧)且稳定(随时间变化小), 因此, 在本靶材研究中, 将选择 Cr 、Si 作为高阻靶材的主体材料。由于 C r 、Si 熔点高, 原子移动性低, 因此由其所组成的薄膜稳定性高。通过在金属 C r 中引入半导体材料 Si 来提高电阻器合金膜的阻值。C r 是很好的吸收气体的金属元素, 在电阻器薄膜溅射过程中, 可通过通入微量的氧来提高薄膜的电阻率, 同时调节电阻温度系数。技术指标如下：温度冲击实验后 ΔR/R ≤±0 .5 %, 过载实验后 ΔR/R ≤±0 .5 %, 寿命实验后ΔR/R ≤±1 .0 %,电阻温度系数 TCR ≤±20 ×10-6 / ℃。 应用领域： 集成电路、电子元器件 合作方式及条件：具体面议

镁合金是作为一种轻质金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼性能好、电磁屏蔽效果好、铸造性能优良和加工性能好的优点，获得了广泛的应用前景。在镁合金产业化应用过程中，稀土往往作为制备过程中的优化剂来改善合金的熔体纯净度、晶粒细化度及产品外观质量，同时可大幅度提升合金的强度与延伸率。但是目前普遍使用的稀土镁合金强度低导热性能差，限制了其大规模应用。因此，开发具有高导热性、高强度的镁合金对于扩大镁合金在 5G 通信、3C 器件及汽车产品等需要高散热领域的应用，具有极其重要的意义。 高导热高强度镁合金是在一定配比的 Mg-Zn-Zr 系列合金中添加 Nd 稀土金属，Nd 的添加可以改善合金的熔体纯净度、晶粒细化度及产品外观质量，并有效析出基体中的 Zn和 Zr 原子，有效提升合金的导热性能和力学强度。镁合金的导热性能可以通过导热率来体现，力学性能可以通过抗拉强度，屈服强度体现。高的导热性能可以保证合金在散热器件领域的热导性能指标，使器件可以具有较快的热量传输能力，使设备内部热量及时排出;高的力学强度可以保证合金作为结构件的力学性能指标，使其作为结构件更为可靠。相较于传统镁合金，团队通过添加 Nd 稀土元素可以有效提升镁合金的导热性能和力学强度，Nd 一般分布于晶界，可以弱化镁合金的织构，提升镁合金各晶粒之间的协调能力:而且 Nd 在镁合金成型过程中可以与 Zn 原子结合形成热稳定的第二相，促进动态再结晶提升镁合金的强度:此外，Nd 元素的添加会与基体中的 Zn 元素结合，减弱基体中的晶格畸变，提升镁合金的热导率。

通过对烧结钴铁氧体进行热等静压烧结，得到钴铁氧体陶瓷材料的样品内部孔隙大大减少，致密度大于 99％；平行方向磁致伸缩系数绝对值大于 150ppm；磁致伸缩激励场低于 2000Oe。对钴铁氧体磁致伸缩材料进行热等静压处理促进了其在低场高频磁致伸缩领域的应用。 通过凝胶注模、磁场取向及常压烧结及热处里工艺，得到的钴铁氧体磁致伸缩材料<100>方向取向度大于 40％，致密度大于 99％，垂直取向方向磁致伸缩系数绝对值大于 300ppm，对应的激励场低于 2000Oe。