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轻质高强铝基纳米复合材料
本成果国际领先
西南交通大学
2016-06-24
SPS轻质节能高温耐火绝热材料
高温材料轻质化常用手段是通过造孔剂或发泡等工艺在材料中产生大量的微气孔，从而达到降低热导率、减小热容的目的。气孔结构，即气孔尺寸、分布、状态会对材料性能产生极大的影响。采用单一的造孔工艺，产生的气孔尺寸分布较为集中，而且气孔率较高时会形成大量连通气孔，一方面减弱了隔热效果，另一方面会显著减小材料内部晶粒间的接触面，从而导致材料强度和抗高温蠕变性能降低。
超孔构材料（Super Porous Structure Material，SPS材料）综合了多种途径（机械造孔、发泡、烧失、堆积），在材料中引入各种尺寸级别的气孔（宏观孔、微观孔、纳米孔），并使孔的状态呈现不同层次（定向孔、梯度孔、组合孔）。通过不同孔结构间的协同作用，突破了现有多孔高温材料性能的局限，使材料在具有高气孔率的同时，还保持了良好的抗高温蠕变性能。
技术优势：
SPS材料制备技术已申请中国及国际专利。该材料主要技术优势如下：
（1）优良的耐高温特性，最高工作温度可达1750℃；
（2）轻质低热容，比重仅为现有刚玉质耐火材料的1/4，体积热容为其1/5；
（3）超低热导率，优于现有各类轻质绝热砖，为刚玉质耐火材料的1/10；
（4）突出的抗高温蠕变性，性能优于国际领先水平的日本企业同类产品；
（5）优异的抗热震稳定性，可承受反复冷热循环造成的严酷热冲击工况；
（6）灵活便捷的可加工性，可如木材般加工组装，大幅降低施工成本。
应用概况：
应用SPS材料，进行窑炉结构件及窑具制品的开发。现已有陶瓷窑炉用标准砖及各种尺寸的块、板、柱、梁及异形件产品，可用于各种类型的陶瓷及无机材料窑炉的制造。对比实验中，采用SPS材料板材及标准砖为炉膛制造的实验电炉，与以氧化铝空心球材料为炉膛制造的同样尺寸电炉相比，经过在1600℃下10次的烧成循环后，对比炉炉顶已出现贯穿裂纹，而实验炉炉顶仍未发现有裂纹、蠕变。
目前各类SPS材料制品现已在多家陶瓷及耐火材料企业的多种形式的窑炉中得到应用，表现出优良的使用性能以及突出的节能效果。
南京工业大学
2021-01-12
泡沫/蜂窝系列宽带轻质高效吸波材料
随着电子设备的日趋微型化、高频化及高密度集成化，设备内部的传导干扰和电磁辐射干扰等问题尤为突出，引发出的一系列电磁兼容和设备可靠性问题亟待解决。采用宽带轻质高效吸波材料是解决电磁兼容的必由之路。 电子科技大学研制的泡沫和蜂窝系列化宽带轻质高效吸波材料具有低频吸收性能好、重量轻、吸收频段宽等特点。材料系列厚度范围：6mm~55mm；应用频率：2GHz~18GHz，可扩展到0.5GHz~40GHz；吸收率5dB~30dB；体密度：0.07g/cm3~0.12g/cm3。 与美国Laird公司产品相比，在相同厚度的情况下，电子科技大学研制的FLXB-20泡沫吸波材料，面密度降低30%，达到1.4kg/m2，2GHz~4GHz频段内吸收率由5dB提高到10dB；FWXB-12蜂窝吸波材料，吸收率大于10dB，带宽由7~18GHz拓宽到4~18GHz，同时面密度降低40%，达到1.5kg/m2。该成果在材料低频吸收率及面密度等技术指标方面达到国际领先水平。 电子科技大学研制的FLXB泡沫和FWXB蜂窝两类宽带轻质高效吸波材料已在基站天线系统及手机测试箱抗电磁干扰领域得到批量应用（应用单位包括华为技术、中兴通讯、摩比天线、爱立信等），通讯行业对吸波材料的需求日趋明显，尤其是对低频段性能的要求尤为重要，年需求量在20000平方米以上，具有重要的社会效益和十分广阔的市场应用前景。
电子科技大学
2021-04-10
泡沫/蜂窝系列宽带轻质高效吸波材料
随着电子设备的日趋微型化、高频化及高密度集成化，设备内部的传导干扰和电磁辐射干扰等问题尤为突出，引发出的一系列电磁兼容和设备可靠性问题亟待解决。采用宽带轻质高效吸波材料是解决电磁兼容的必由之路。
电子科技大学
2021-04-10
隔音降噪轻质高分子复合材料
利用微层共挤出技术制备高分子材料层和发泡层交替排列的层状材料，该材料具有以下特点：（1）层数可以调，最多可达到2000多层；（2）高分子材料层和发泡层的厚度比可调；（3）由于高分子材料层和发泡层的模量差异较大，因此声波会在层状界面发生反射，并且层状界面数量越多，反射的声波越多，起隔音降噪作用；（4）由于发泡层的存在，因此材料的整体密度不高，并且密度可调；（5）层状结构的协同作用导致材料的力学性能优异。
四川大学
2021-04-11
高强轻质导电复合材料的研制
随着科学技术的进步，特别是电子工业、信息技术等的迅速发展，对于具有导电功能的高分子材料的需求愈来愈迫切。世界各国无论是学术界还是产业界都在积极地对这一新兴功能材料进行研究与开发。通过掺入导电填料使绝缘的高分子材料获得导电性是一种实用、简便而经济的制备复合材料的方法。早在20世纪60年代，国际上就已开始对复合导电高分子材料进行研究，并在70年代中期开始了工业化生产和应用，发展速度异常迅猛。
西安交通大学
2021-04-11
低居里点轻质柔性自控温材料
该技术针对深空探测卫星减重控温的要求、寒冷状态下单兵作战人体和武器装备的保温需求以及需要温控系统的地面工作环境，重点解决轻质高效热控材料的制备及生产示范线建设等问题，突破了制约热控技术轻量化发展的关键新材料的生产和共性问题。 提出一种热稳定性好、轻质高效的恒温加热材料制备工艺，并在实验室条件下进行自动化生产线设计，得到材料可替代温控整套系统，可与现有的 PID 温控技术结合，提高热控系统的温控精度，满足其可靠性和自适应性需求。与传统热控系统相比，以自控温 材料为主要成分的温控组件，减重效果可达 90%。与国外同类产品相比，本团队研发的自控温材料具有相对较低的居里温度点（低 于 50℃）和较窄的温控区间，可在居里温度点附近迅速达到较高的 PTC 强度（超过 6），材料具有较好的柔韧性和环境适应性， 可根据使用环境的不同对其进行随意弯曲裁剪，在长期使用过程中能保持较高的热稳定性和温控精度。经测试，利用自控温材料 制备的温控组件能在模拟真空条件下，在卫星搭载安全电压（5V） 进行正常升温和温控，可用于深空探测中电子元器件的保温工作。
华南理工大学
2023-05-08
高倍发泡制品
山东华能保温材料有限公司
2021-09-02
轻质超薄碳纳米材料柔性全固态超电容
移动互联网时代，智能手机等设备的屏幕越做越大，研发可卷曲、可折叠的便携电子产品已成为趋势。然而，固定形状的电池限制了可折叠电子产品的发展，亟需开发相应的柔性储能器件。天津大学赵乃勤教授课题组与天津工业大学康建立教授合作，研发成功了迄今最薄的碳纳米材料薄膜超级电容器，其厚度仅为A4纸的三分之一（约30微米），柔韧、轻盈，是可穿戴设备的理想电源。
“轻质超薄”是这款超电容的显著特点。为获得高的器件综合性能，该研究团队从器件结构优化设计出发，使其兼具超高能量密度和功率密度。他们先采用化学气相沉积法一步制备了一种柔韧多孔碳纳米纤维/超薄石墨层杂化薄膜，再以固态电解质封装两片杂化薄膜得到全固态自支撑薄膜超电容。
该超电容厚度只有A4纸厚度的三分之一左右，且有很好的柔韧性。经过优化结构设计，该器件整体的体积能量密度和功率密度比目前已报道的同类超电容可以高出几个数量级，这对于空间有限的微电子器件来说尤为重要。该超电容每平方米重量仅为58克，未来可将多片超电容嵌入到衣服中，使得平时穿的衣服变成可以给电子产品供电的“电源”，穿在身上几乎不增加负重，且便于携带。
同时，整个器件还具有很好的抗变形性和循环稳定性，充放电循环5000次后电容量还保持在96%以上（而锂电池在充放电循环1000次左右后电极性质会发生变化，使用中会出现电量不足的情况）。此外，锂电池的安全问题也成为目前人们关注的重点，该超电容采用全固态设计理念，当其遭受撞击或者损坏时不会有液体外泄情况发生，极大程度上提高了产品的安全性。该超电容同时具备一般超电容使用寿命长、充放电速度快等优势，在可穿戴电子器件和微器件领域具有很好的应用前景，成果实现产业化后将会有力推进相关电子产业的升级换代。
天津大学
2023-05-12
超临界流体发泡制备高性能聚合物泡沫材料
相较于传统聚合物发泡所用化学发泡剂和氟利昂类、烷烃类等物理发泡剂，采用超临界CO 2 或N 2 作为发泡剂，不仅气体原料来源丰富，价格便宜和环境友好，符合日益严格的环保要求，而且所得到的泡孔尺寸更小，孔密度更大且泡孔形态更容易控制，生产过程安全性也大大提高。
自主研发了超临界CO 2 挤出和模压发泡技术，包括超临界流体恒流进气系统和装备，以及适于超临界CO 2 发泡过程的双阶、单阶挤出发泡和模压发泡系统和装备，并可基于CO2 和聚合物的相互作用快速确定优化的发泡工艺。采用超临界CO2 挤出发泡技术制备了泡孔尺寸0.5～1 mm，发泡倍率5～20倍的聚酯PET、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP、聚乳酸PLA和聚乙烯PE等发泡棒材。采用超临界CO 2 模压发泡技术制备了泡孔尺寸1～50 μm，发泡倍率5～20倍的发泡片材。另外采用Mucell超临界流体注塑成型制备了泡孔尺寸1～100 μm、较实体材料减重5～30%而力学性能不损失的多种聚合物的微孔发泡材料，包括聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、聚酯PET、聚醚砜PES、聚砜PSF以及复合材料等。
华东理工大学
2021-04-13