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質(zhì)子交換膜燃料電池在車用動(dòng)力能源，分布式發(fā)電站，便攜式電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，因而受到廣泛關(guān)注。然而應(yīng)用最廣的Nafion質(zhì)子交換膜存由于脫水導(dǎo)致電導(dǎo)率降低，無(wú)法在高溫下使用。聚苯并咪唑(PBI)是制備聚合物電解質(zhì)膜常用的材料，PBI 的熱穩(wěn)定性極好，熔點(diǎn)高于600oC，化學(xué)穩(wěn)定性好，并且具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，是一種優(yōu)異的聚合物電解質(zhì)膜材料。然而PBI 本身并沒(méi)有離子導(dǎo)電的能力，雖然采用離子基團(tuán)修飾的方法能夠提高PBI 的導(dǎo)電性，但是修飾之后的PBI 溶解性能發(fā)生變化

變色玻璃（又稱智能玻璃）是能夠按照人們的需求改變光線進(jìn)入（射出）強(qiáng)度和能量的功能化玻璃。通過(guò)對(duì)光線的調(diào)節(jié)可以使室內(nèi)亮度和溫度保持在合適的范圍，改善了生活質(zhì)量也降低了能耗。這在當(dāng)今全球能源緊缺的情況下更是意義重大。各發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)該領(lǐng)域的研發(fā)工作都非常重視。目前變色玻璃主要在美、日、韓等國(guó)生產(chǎn)，在歐、美、日有著廣泛應(yīng)用。國(guó)外變色玻璃已開始代替建筑玻璃用于各種建筑的門、窗、天棚。而且，變色玻璃

本項(xiàng)目以生物質(zhì)廢棄物作為原材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高成本碳纖維生產(chǎn)方法有利于將農(nóng)業(yè)與工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合于生物經(jīng)濟(jì)中，制造可再生產(chǎn)品符合綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 高質(zhì)量的碳纖維以其高強(qiáng)度、低重量及耐熱性等卓越性能可作為自行車、汽車、風(fēng)車以及運(yùn)動(dòng)器械等諸多領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)材料。以生物質(zhì)廢棄物作為原材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高成本碳纖維生產(chǎn)方法有利于將農(nóng)業(yè)與工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合于生物經(jīng)濟(jì)中，制造可再生產(chǎn)品符合綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。木質(zhì)素是世界上最豐富的生物聚合物之一，但其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜且具有異質(zhì)性，且作為造紙及紙漿工業(yè)的廢棄物無(wú)法得到合理利用。

粉煤灰基免燒免蒸磚是一種新型的建筑材料，它利用粉煤灰、電石渣、石膏等工業(yè)廢棄物作為主要粉體原料，以減水劑、緩凝劑等添加劑作為輔助材料，通過(guò)一定的工藝方法進(jìn)行加工制作，從而生產(chǎn)出具有一定強(qiáng)度和耐久性的磚塊，以取代傳統(tǒng)的燒制成型的磚塊。這種不經(jīng)高溫煅燒而制造的一種新型磚類建筑材料對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義，在減少自然資源消耗的同時(shí)，有效的減少工業(yè)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。在建筑材料市場(chǎng)，粉煤灰基免燒免蒸磚由于其環(huán)保特性，并且在施工過(guò)程中具有一定的便利性和經(jīng)濟(jì)性，從而具有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這種新型材料具有綠色環(huán)保、高強(qiáng)度、輕質(zhì)等特點(diǎn)，是磚類建材領(lǐng)域?qū)腆w廢棄物資源化利用的理想應(yīng)用方向。 技術(shù)特點(diǎn) 環(huán)保：粉煤灰基免燒免蒸磚以粉煤灰、電石渣、石膏等工業(yè)廢棄物作為主要粉體原料，可以減少對(duì)自然資源的消耗，使工業(yè)廢棄物得到有效利用，有利于環(huán)境保護(hù)。 高強(qiáng)度：采用特定工藝進(jìn)行加工處理，使得粉煤灰基免燒免蒸磚具有一定的抗壓強(qiáng)度和耐久性，通過(guò)對(duì)工藝配比的調(diào)控，可以制備出滿足不同需求的磚體，其28天強(qiáng)度為30-60 MPa。 輕質(zhì)：相較傳統(tǒng)的磚體材料而言，粉煤灰基免燒免蒸磚具有較輕的重量有利于施工和運(yùn)輸。 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單：不需要進(jìn)行復(fù)雜工業(yè)合成，只需將不同粉體進(jìn)行充分混合，然后制作成型。生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單易使用，可以在適當(dāng)?shù)脑O(shè)備條件先進(jìn)行規(guī)模化量產(chǎn)。 安全：在實(shí)際生產(chǎn)操作中不需要使用高濃度氫氧化鈉溶液進(jìn)行活化，降低了施工人員的危險(xiǎn)。

本產(chǎn)品以復(fù)合乳液作為改性劑結(jié)合交聯(lián)劑對(duì)常溫基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，通過(guò)優(yōu)化的乳化工藝，制備了高性能、具有穩(wěn)定化學(xué)網(wǎng)絡(luò)的常溫瀝青復(fù)合乳液基，改變市政路面的施工方式和環(huán)境、通過(guò)提高柔性路，結(jié)構(gòu)形式和強(qiáng)度控制手段，用于人口密集區(qū)要求嚴(yán)格的路橋施工，對(duì)于需要快速開放交通的市政路面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

高濃度污水的絮凝沉降處理中，往往會(huì)遇到泥化程度高、難以沉降的問(wèn)題，將磁性力場(chǎng)引入絮凝工藝，可望增強(qiáng)絮團(tuán)沉降動(dòng)力，提升污水澄清效果。磁性絮凝劑是將磁種材料與絮凝劑基體復(fù)合，形成集磁性與絮凝特性與一身的復(fù)合絮凝劑，在高濃度工業(yè)污水、礦物洗選廢水、生活污水的磁絮凝處理方面具有重要的應(yīng)用前景。

本項(xiàng)目通過(guò)在Cu-Cr原位復(fù)合材料中加入稀土來(lái)提高銅合金的導(dǎo)電率，同時(shí)還能有效提高合金的強(qiáng)度和抗軟化溫度。加入微量合金元素Zr、Ag提高合金的強(qiáng)度和抗軟化溫度。在Cu-15%Cr合金中加入微合金元素Zr的Cu-15%Cr-0.15%Zr合金，由于Zr的加入可使材料的抗拉強(qiáng)度提高8%左右，并減緩?fù)嘶鹛幚頃r(shí)強(qiáng)度的下降速度，即提高抗軟化溫度30～50℃。中間熱處理溫度在450℃時(shí)所得綜合性能最佳，在應(yīng)變量η=8.63時(shí)，形變Cu-15%Cr原位復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到995MPa，導(dǎo)電率為75%IACS。CuNb合金經(jīng)大量拉拔變形后，形成的Nb纖維分布在Cu基體上，Cu-20%Nb（體積分?jǐn)?shù)%）復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度接近2000MPa。

本技術(shù)適用于芳綸纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維、碳纖維、聚醚醚酮纖維、聚酰亞胺纖維等高性能化學(xué)纖維，采用濕法造紙技術(shù)，制備絕緣紙、摩擦材料等紙基功能材料和蜂窩紙等高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料等。解決了高性能纖維紙基功能材料生產(chǎn)中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫?zé)釅旱汝P(guān)鍵技術(shù)。可提供高性能纖維紙基材料濕法連續(xù)生產(chǎn)線成套技術(shù)，為相關(guān)行業(yè)提供高性能纖維紙基功能材料和結(jié)構(gòu)材料及其復(fù)合材料等高新技術(shù)材料產(chǎn)品。 關(guān)鍵技術(shù) 對(duì)于濕法抄造工藝來(lái)說(shuō)，纖維能否均勻分散、濕法成型工藝和熱壓工藝是否合理是決定產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的重要因素。本項(xiàng)目成果解決了高性能纖維紙基材料生產(chǎn)中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫?zé)釅旱汝P(guān)鍵技術(shù)。超高效碳纖維電磁屏蔽紙的制備創(chuàng)新地利用碳纖維、金屬導(dǎo)電纖維這兩種纖維的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，保證成紙?jiān)趽碛辛己闷帘涡艿耐瑫r(shí)具有很好的機(jī)械性能和柔韌性。性能良好的超高分子量聚乙烯纖維紙主要是采用纖維洗滌-超聲預(yù)處理-疏解分散-分散劑分散工藝，通過(guò)預(yù)處理、添加助劑、成型和增強(qiáng)而制得。采用聚酰亞胺纖維通過(guò)自有技術(shù)制備得到高性能的聚酰亞胺纖維絕緣紙等紙基功能材料。采用碳纖維配用聚醚醚酮纖維制備紙基摩擦材料。 知識(shí)產(chǎn)權(quán)及項(xiàng)目獲獎(jiǎng)情況 一種聚酰亞胺導(dǎo)電紙的制備方法 201610487328.X 一種超高分子量聚乙烯纖維紙的制備方法 201610921059.3 一種超高分子量聚乙烯纖維的預(yù)處理分散方法 201610920332.0 一種超高效碳纖維電磁屏蔽紙 201710204473.7 一種聚醚醚酮纖維紙及其制備方法 201710544478.4 一種碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮紙基摩擦材料及其制備方法 201710559878.2 項(xiàng)目成熟度 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和中試已完成，部分成果已經(jīng)用于試生產(chǎn)。 投資期望及應(yīng)用情況 期望在碳纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維、聚醚醚酮纖維技等高性能纖維共同進(jìn)行技術(shù)開發(fā)或技術(shù)轉(zhuǎn)讓。 采用高性能纖維制備紙基功能材料和結(jié)構(gòu)材料是航空航天、國(guó)防、高鐵和電力電機(jī)等重要領(lǐng)域開發(fā)的一類產(chǎn)品，目前主要是日本、奧地利和美國(guó)等國(guó)家生產(chǎn)。 國(guó)內(nèi)近年開始關(guān)注，并有少數(shù)幾家開始進(jìn)行，但尚只能生產(chǎn)少數(shù)幾類低檔次產(chǎn)品。目前已經(jīng)利用本項(xiàng)目成果建成年產(chǎn) 150 噸聚酰亞胺纖維絕緣紙生產(chǎn)線，生產(chǎn)聚酰亞胺纖維絕緣紙。

絕緣體-金屬相變材料領(lǐng)域。 利用簡(jiǎn)單易行的方法制備大尺寸高質(zhì)量二氧化釩單晶體，實(shí)現(xiàn)了二氧化釩單晶體電阻的快速溫度響應(yīng)。 

劉奇航及其合作者以最近由中科院物理所領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的ZnCu3(OH)6BrF為例，采用修正后的單體平均場(chǎng)密度泛函理論方法，對(duì)這一體系的本征和摻雜行為進(jìn)行了詳盡的模擬。研究發(fā)現(xiàn)，ZnCu3(OH)6BrF摻雜后，摻入的電子并沒(méi)有成為期待的“自由載流子”，而是局域在一個(gè)銅原子周圍，引起了局域形變。這種電子與束縛它的晶格畸變的復(fù)合體稱為極化子（如圖一所示）。本征材料的帶隙中形成新的電子態(tài)。因此，電子摻雜后，ZnCu3(OH)6BrF并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。相比之下，具有類似CuO4局部環(huán)境的銅氧化物高溫超導(dǎo)體的母體材料Nd2CuO4顯現(xiàn)除了不同的隨摻雜濃度變化的導(dǎo)電性。研究發(fā)現(xiàn)，低摻雜濃度時(shí)，銅原子附近形成較為擴(kuò)展的極化子，因此在高摻雜濃度時(shí)，這些極化子之間的躍遷可以使系統(tǒng)導(dǎo)電性大大增加，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)很好地吻合。? 該研究圓滿地解釋了最近實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的Kagome晶格的鋅銅羥基鹵化物在摻雜后并不導(dǎo)電的現(xiàn)象，指出要在量子自旋液體實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，僅僅找到量子自旋液體體系是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須實(shí)現(xiàn)有效摻雜，注入一定濃度的“自由載流子”，為耕耘在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)工作者提出了新的挑戰(zhàn)和實(shí)驗(yàn)方向。