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

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。

        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

产品特点 　　高纯气相法纳米氧化铝ZH-Alum通过等离子体气相燃烧法制备，反应迅速、产量大、纯度高、原晶粒径小、分布均匀，比表面积大、表面干净，无残余杂质，松装密度低，易于形成单分散，粉体表面带电荷，气相法制备可以替代进口产品。 　　产品参数 产品名称 型号 平均粒度（nm) 纯度(%) 比表面积(m2/g) 松装密度(g/cm3) 晶型 磁性异物 颜色 气相法氧化铝 ZH-Alum80 20 >99.9 80+-15 0.03 混合相 <200ppb 白色 气相法氧化铝 ZH-Alum100 15 >99.9 100+-15 0.04 混合相 <200ppb 白色 气相法氧化铝 ZH-Alum150 10 >99.9 150+-20 0.05 γ相 <200ppb 白色 气相法氧化铝 ZH-Alum220 5 >99.9 220+-20 0.05 γ相 <200ppb 白色 加工定制 为客户提供定制颗粒大小和表面改性处理 　　产品应用 　　1、高纯气相法纳米氧化铝应用于锂电池隔膜材料，提高耐高温性和安全性;也用于锂电池阳极，提高导电性和可逆放电电容;用于负极包覆，提高耐温和安全性;用作锂电池电极涂层，可以起到隔热，绝缘的作用，提高安全性能; 　　2、高纯气相法纳米氧化铝掺杂铝到钴酸锂中，可形成固溶体，稳定晶格，提高倍率性能和循环性能; 　　3、用高纯纳米氧化铝对钴酸锂进行包覆，可以提高热稳定性，提高循环性能和耐过充能力，氧的生成和LiPF6的分解，可避免LiCo02与电解液直接接触，减少电化学比容量损失，从而提高LiCoO2的电化学比容量; 　　4、纳米氧化铝中铝离子的掺杂，可以提高电池的电压，提高电池使用的安全性; 　　5、高纯气相法纳米氧化铝应用于改性进尖晶石锰酸锂材料，生产出的电池可逆容量大; 　　6、石油化工：催化剂、催化剂载体及汽车尾气净化材料; 　　7、抛光材料：亚微米/纳米级研磨材料、单晶硅片的研磨、精密抛光材料。 　　包装储存 　　本品为塑料袋内包装，外面为纸箱包装，密封保存于干燥、阴凉的环境中，不宜暴露空气中，防受潮发生团聚，影响分散性能和使用效果;包装数量可以根据客户要求提供，分装。 　　招商代理 　　气相法纳米氧化铝ZH-Alum100替代国外进口产品、面向全国各大代理商和经销商招商，欢迎大家来厂考察交流。 　　技术咨询与索样 　　联系人：王经理(Mr.Wang) 　　电 话：18133608898 微信：18133608898 QQ：3355407318 邮箱：sales@hfzhnano.com

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。

产品特点 　　高纯纳米二氧化锆通过等离子体气相燃烧法制备，纯度高、粒径小、分布均匀，比表面积大、表面干净，无残余杂质，松装密度低，易于分散，纳米氧化锆，硬度较大、常温下为绝缘体、而高温下则具有优良的导电性，具有抗热震性强、耐高温、化学稳定性好、材料复合性突出等特点。 　　产品参数 产品名称 型号 平均粒度（nm) 纯度(%) 比表面积(m2/g) 松装密度(g/cm3) 晶型 颜色 纳米二氧化锆 ZH-ZrO215N 15 99.99 65.16 0.11 单斜 白色 纳米二氧化锆 ZH-ZrO230N 30 99.99 45.68 0.35 单斜 白色 纳米二氧化锆 ZH-ZrO23Y 50 99.99 43.26 0.38 3Y 白色 纳米二氧化锆 ZH-ZrO25Y 50 99.99 43.14 0.42 5Y 白色 纳米二氧化锆 ZH-ZrO28Y 50 99.99 43.54 0.40 8Y 白色 加工定制 为客户提供定制颗粒大小和表面改性处理 　　产品应用 　　1、高纯纳米二氧化粉体烧结成的陶瓷由于其相变增韧的良好性能;在纳米复合材料研究中，将纳米二氧化锆作为弥散相对基体进行增强韧化;稳定纳米氧化锆作为一种理想的电解质已被应用于固体氧化物燃料电池中; 　　2、高纯纳米氧化锆具备特殊的光学特性,对紫外长波、中波及红外线反射率高达85%以上。涂层干燥后,纳米粒子紧密填充涂层之间的空隙,形成完整的空气隔热层,并且其自身低导热系数能迫使热量在涂层中的传递时间变长,使得涂层也具有较低的导热系数,从而可以提高涂层的隔热性能; 　　3、高纯纳米氧化锆还可以耐火材料：电子陶瓷烧支承垫板，熔化玻璃、冶金金属用耐火材料;在高技术领域的应用日益扩大; 　　4、高纯纳米氧化锆应用于各种油性涂料，油漆。提高耐磨性,用于功能涂层材料中有防腐、**作用，提高耐磨、耐火效果; 　　5、纳米氧化锆可以用在**度、高韧性耐磨制品：磨机内衬、拉丝模、热挤压模、喷嘴、阀门、滚珠、泵零件、多种滑动部件等。 　　包装储存 　　本品为充惰气塑料袋包装，密封保存于干燥、阴凉的环境中，不宜暴露空气中，防受潮发生氧化团聚，影响分散性能和使用效果;包装数量可以根据客户要求提供，分装。 　　技术咨询与索样 　　联系人：王经理(Mr.Wang) 　　电话：18133608898  微信：18133608898 QQ：3355407318 邮箱：sales@hfzhnano.com