材料与工程学院成果汇编（09）doc-材料与工程学院

材料与工程学院1、太阳能集热/智能伴热一体化的地热采暖成套技术●项目简介：随着经济的快速发展，人们对居住和工作环境的要求愈来愈高，冬季建筑采暖已非常普遍。地热采暖(分为电采暖和热水采暖两种)因美观、节约空间、采暖效果好等特点正日益受到人们的推崇。太阳能作为一种重要的可再生绿色能源，在集热方面的应用日益受到重视。目前太阳能集热技术主要用于提供生活热水，还很少用于冬季建筑采暖上。由于太阳能集热受地区、昼夜、气候及日照采集率变化等因素影响，致使所提供的热水温度不稳定或达不到供热的要求。自控温电热带作为一种智能电热器件，所采用的发热材料是具有PTC特性（即电阻正温度系数效应）的高分子热敏材料，具有节能、安全、使用寿命长等特点。为了解决冬季太阳能集热所提供的水温偏低而无法满足采暖要求的问题，本项目以电热带为智能伴热器件，设计发明出智能采暖终端—自控温水电两用伴热复合管，并将自控温水电两用伴热复合管与太阳能集热系统融为一体用于地热采暖，以达到采暖舒适、节能降耗、安全、运行费用低、绿色环保等目的。●所属领域：能源、材料●项目成熟度：中试阶段●应用前景：太阳能集热/智能伴热为一体的地热采暖产品具有节能、安全可靠、运行费用低、绿色环保、使用寿命长等优点，在建筑采暖领域有着非常广阔的应用前景。该成套产品在我国冬季寒冷的东北、西北和华北地区的建筑采暖领域非常适用（因为这些地区的年日照量大）。特别适应于阳光充足利于太阳能集热的建筑物的采暖，如郊区住宅、别墅、休闲度假场所、新建大学城宿舍和教室等。该技术“节能减排”效果明显。●知识产权及项目获奖情况：该项目的核心技术拥有自主知识产权，现已申请国家发明专利2项，其中1项授权（ZL200610025016.3，200810033016.7）；获得上海市科技进步二等奖（2006）1项。●合作方式：可采用技术开发、技术转让和专利实施许可中的任何一种模式。合作期限：5~10年。2、透明性导电聚合物涂料●项目简介：近年来通信、微电子、光电子产业发展迅速，上述产业所必需的抗静电材料(ESD)，电磁屏蔽材料(EMI)，透明电极材料等需求量日益增加。导电聚合物是一种具有共轭长链结构的高分子，经过化学或电化学掺杂后形成的材料。导电聚合物除了具有高分子材料的易加工和比重轻等特点外，还具有优异的导电性及环境稳定性、并能制成透明导电材料等优点而倍受关注。本项目采用辅助溶剂诱导水介质热掺杂、以两亲性空腔化合物为稳定剂的氧化分散聚合等创新性技术方法制备出易溶或易分散的导电聚苯胺，成功解决了导电聚苯胺在有机溶剂和水体系中加工的难题；在此基础上将其与透明性聚合物通过溶液共混技术制得导电聚合物涂料。该导电涂料具有导电性能优异，耐水性好、透明等特点，在抗静电，电磁屏蔽，光电子器件的透明电极的制作等方面显示出广阔的应用前景。●所属领域：材料●项目成熟度：中试阶段●应用前景：透明性导电聚合物涂料具有电导率高，透光率高，性能稳定和耐水性好等优点，应用领域十分广阔，可广泛用于电子产品在制造、运输及使用过程中的抗静电，电子产品的电磁屏蔽，还有望替代ITO导电玻璃来制作光电子器件的透明电极。●知识产权及项目获奖情况：该项目的核心技术拥有自主知识产权，现获得国家发明专利授权3项（ZL02145294.6，ZL200610026905.1，ZL200610118681.7）●合作方式：可采用技术开发、技术转让和专利实施许可中的任何一种模式。合作期限：5~10年。3、绿色长效防腐蚀涂料●项目简介：金属腐蚀是材料工业中很常见的材料变质行为，每年由于金属腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的1%~4%。现有的防腐蚀体系在使用过程中会释放出大量有毒有害的金属离子，对环境造成严重污染。聚苯胺及其衍生物的毒性小，其防腐机制不仅仅是简单的机械阻隔，更重要的是利用其可逆的氧化还原反应在金属表面形成致密钝化膜，从而抑制腐蚀因子的进攻。且具有修复划伤、孔洞的能力，它可以对由于种种原因而造成的缺陷部位进行及时修补，防止腐蚀行为的进一步扩展。因此，聚苯胺可用作绿色长效防腐涂料。本项目运用乳液原位氧化共聚合、界面聚合等技术方法，研制出水性金属防腐涂料或易分散聚苯胺防腐涂料，该涂料的防腐蚀性能和耐气候老化性能十分突出。●所属领域：材料、环境●项目成熟度：小试阶段●应用前景：该防腐涂料可用于船舶、集装箱、港口码头、桥梁、石油管道和储罐、核电站等重防腐领域的的防腐保护。除此之外，还可用于军舰、潜艇、坦克、导弹发射等军事装备外壳的防腐。●知识产权及项目获奖情况：该项目的核心技术拥有自主知识产权，现已申请国家发明专利2项，其中1项授权（ZL03151472.3，200710047366.4）●合作方式：可采用技术开发、技术转让和专利实施许可中的任何一种模式。合作期限：5~10年。4、分子组装抗微生物技术●项目简介：本项目属于高分子功能材料领域，材料本身抗微生物技术受到世界各国高度重视。但现今国内外抗微生物聚合物材料均是依靠抗菌剂溶出起作用的，因而存在效果不能持久，对人体有害等问题。本项目以全新的思路创建了一类分子组装抗微生物的功能材料。通过分子设计，合成了一类具有高效广谱抗微生物作用且对人体安全的抗菌剂；对其进行化学修饰，通过反应挤出技术使抗菌剂化学键合到大宗聚烯烃树脂的分子链上；应用表面工程理论，使键合在大宗树脂分子链上的功能团化合物在材料表面富集。结果表明抗微生物作用是通过材料表面正电性功能团对微生物负电性蛋白质的快速吸附、逐渐造成细胞壁破坏和细胞质流出，物理性地导致微生物死亡的。因而具有高效广谱性：对绝大部分致病性细菌、霉菌、感冒病毒等都有优良效果，抑菌率99%以上，防霉等级0～1级，还具有一定驱螨虫效果；快速抑菌性：2min就显示出优良效果；耐久性：水洗50次以上效果不减；高度安全性：口服、皮肤刺激、微核试验证明对人体非常安全；卓越加工性：能满足细旦纤维纺丝等任何制品加工要求。该材料已在地铁涵道用的抗菌防霉橡胶密封圈、防脚气的橡胶鞋垫、抗菌丙纶、医用口罩、床单、包装薄膜、饮水管材、空调滤网等方面得到了广泛使用。●所属领域：材料●项目成熟度：产业化●应用前景：该材料可以在口罩、医用床单，绷带、防护服、手术器械、导尿管等医疗卫生领域；空调滤网、洗衣机、车船枕巾、座垫等家用电器及公共卫生领域；饮水管、净水器等供水领域；地铁涵道用抗菌防霉橡胶密封圈领域；内衣裤、卫生巾、尿不湿、防脚气鞋垫、袜子、包装薄膜等日常生活领域等都有极为广泛应用前景。●知识产权及项目获奖情况：申请国内发明专利7项，4项已授权；申请国际专利PCT1项；申请了美国、欧洲、日本专利，美国及欧洲专利已授权。2007年获上海市科技发明一等奖。●合作方式：技术开发、技术转让、专利（实施）许可5、基于回收瓶片的PET合金塑料●项目简介：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种高结晶聚合物，具有优良的力学性能，主要用作合成纤维、包装及薄膜，但很少用作工程塑料使用。随着饮料业的高速增长，在过去5年中，PET瓶年消费增长达18%，已居塑料食品包装之首。PET瓶多为一次性使用，随着各种PET包装瓶的大量丢弃，由此而造成的白色污染问题日益严重，已引起世界范围内的关注。现在的回收PET再生制品，因再生时加水分解和热劣化等原因，目前仅限于低级产品。本研究采用低温固相加工与反应挤出有机结合的先进制备技术，在充分利用回收PET瓶薄片已经形成的结构的基础上，通过与其它高分子材料的固相共混和反应挤出形成了PET微纤网络和PET/PC共交联结构，克服了PET原有的不足（如抗冲击性、成形加工性差等），使之成为一种较原料组份性能更好的工程塑料。●所属领域：材料●技术要点：实现低温固相共混与反应挤出相结合，在不降低PET材料强度的前提下，大幅提高PET材料的韧性。该项目已产业化。●应用前景：本项目开发的再生PET是一种具有突出特性的崭新材料，可称为高聚物塑性体，具有如下一些特异性能：不仅具有通用工程塑料的机械性能，而且抗冲击性优异；具有类金属的超塑性和强韧性；可以像金属一样在室温下进行塑性加工，如挤压、冲压和模压等；可以像木材一样钉钉，而且钉入牢度超过木材。根据上述特性再生PET新材料可分别在以下几个领域开拓潜在用户，使之成为新的国民经济成长点。（1）汽车、电子仪器、头盔、防刺防弹衣；（2）时装、医疗保护用品；（3）汽车外板、手机外壳；（4）建筑装潢材料●投资效益分析：以6条生产线为例，总投资需约1000万，产能为10000吨/年。预计年收益为税后1200万，盈亏平衡点为年销售九千吨，投资回收期约10个月，第一年的投资回报率为120%。●知识产权及项目获奖情况：本项目获得了上海市重点科技攻关项目和国家863项目资助，并已通过鉴定，鉴定结论为“优”。具有自主知识产权，并获得中国发明专利（专利号CN1654521）。已申报中小企业创新基金。●应用案例：南京全泰龙安防系统工程有限公司用于头盔；厦门市德兴行塑胶母粒有限公司用于安全鞋；上海泽中橡塑制品厂用于做拖把等日常用品。●合作方式：技术转让6、炭黑与聚合物复合制备新型太阳膜●项目简介：制备对可见光透过良好,而对紫外线和红外线有优良的阻隔作用,并且价格低廉,易于加工的建筑用或车用太阳膜是非常有应用价值和实际意义的。现今市场上的太阳膜,一般是采用沉积或溅射的方法在聚合物薄膜或直接在玻璃上沉积制备的一层或多层金属或金属氧化物,主要利用金属膜或金属氧化物膜对红外线进行吸收和反射。但由于这种方法所需设备复杂昂贵,而且填充的金属及金属氧化物的成本也不低廉,所以制备低成本且性能优良的太阳膜成为一种需求。本项目采用价廉易得的炭黑作为填充物,与聚合物复合制备太阳膜。炭黑作为一种典型的吸光物质,对紫外线和红外线有很强的吸收特性,但炭黑易团聚,在聚合物基体中不易分散，造成薄膜不同区域可见光和紫外线及红外线的透过率差异很大，另外炭黑粒子的分布不均,也会造成成膜性能差,薄膜韧性不能达到应用要求。本项目首先通过对炭黑进行改性，改善其在聚合物基体中的分散，并使改性炭黑粒子的尺寸远小于可见光的波长，粒子和基体的折射率尽量匹配，从而减小粒子填充的体积份数。炭黑经过改性后，其填充的聚合物复合薄膜将具有较好的透明性，同时又能在一定程度保持对紫外线和红外线的强吸收特性,使这种复合薄膜作为太阳膜使用成为一种可能。本项目详细研究了改性炭黑在基体中的分散状况,并对复合薄膜的光学特性进行了重点研究,解决可见光透过率与红外线阻隔这一对矛盾，从而制备符合太阳膜性能要求的新型复合薄膜。另外,我们制备复合薄膜的方法简单,操作时无需复杂昂贵的设备,因此应用前景广阔。●所属领域：材料●知识产权及项目获奖情况：自主知识产权●合作方式：技术合作开发、技术转让、专利（实施）许可。7、高性能阻尼材料（863计划项目）●项目简介：阻尼材料是一类主要应用于控制振动、降低噪音的材料。在日本，阻尼减振材料的使用始于二十世纪五十年代初，此前此方面的研究开发已盛行于欧洲，主要用于设备如：防止航空飞机的振动、潜水艇螺旋桨声音的泄露等。近年来，随着我国经济水平的发展，人们对生活环境舒适性的要求越来越高，用于减振降噪的阻尼材料的研究开发也越来越受到社会各界的关注，应用市场正逐渐被打开。●所属领域：材料●技术要点：项目针对已经开发的材料在耐久性、温度依赖性、生产成本上所发现的问题，找到了可以大量提供的、价格比较低廉的且与高分子可以形成较强氢键相互作用的添加剂，解决了高成本和耐久性等问题。项目属于国家863计划项目，2005年7月通过国家863办公室组织的验收，验收成绩优秀。课题受到了本田汽车、住友橡胶、东海橡胶的关注，部分科研成果已经实现了出口。主要技术指标：高阻尼型：材料本身的损耗因子Tanδ＞4；宽温型：Tanδ＞1的温度范围为50度以上；技术水平：阻尼性能超过目前的国际先进水平一倍以上。●应用前景：阻尼减振技术可分为以下四个方面：防震、减振、吸音、隔音，其主要应用领域及制品见表1。表1.阻尼材料的应用领域及制品汽车车身（地板、门、环、嵌板）发动机（前罩、喷油枪、物品柜盖）其它（变压