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北京科技大學(xué)特種陶瓷研究室開發(fā)出一種在金屬表面鑄滲金屬陶瓷梯度材料的技術(shù)，其應(yīng)用前景極其廣闊。 本項目可在鋼鐵，銅，鋁等金屬的鑄造過程中，充分利用鑄造金屬的熱能，用燃燒合成，多孔材料和梯度材料的技術(shù)在鑄件的表面形成一層毫米級厚度的含碳化物或硼化物等的金屬陶瓷梯度材料層。此金屬陶瓷梯度材料層與基體是冶金結(jié)合，結(jié)合牢固。本項目可根據(jù)耐磨，耐蝕的具體要求，在一定的范圍內(nèi)對表面鑄滲金屬陶瓷梯度材料的厚度，硬度，強度，韌性和耐蝕性進(jìn)行設(shè)計。 本項目產(chǎn)品的基本工藝為鑄造和燃燒合成等技術(shù)的結(jié)合。可在復(fù)雜形狀和較大尺寸的鑄件需要的表面進(jìn)行鑄滲。      本項目與大多數(shù)表面技術(shù)相比，具有表面層厚度大，結(jié)合牢固，能耗低，可在鑄件任意表面進(jìn)行等顯著優(yōu)點。      本項目可廣泛用于水泥，礦山，冶金，機械，石油，化工等各個行業(yè)。

銅優(yōu)良的塑性、韌性及導(dǎo)熱性使得銅基陶瓷顆粒復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合機械性能及良好的導(dǎo)熱性，使其能承受高速制動過程中所產(chǎn)生的壓力及磨擦表面瞬時高溫所產(chǎn)生的循環(huán)熱沖擊。高硬度的陶瓷顆粒在復(fù)合材料中充當(dāng)磨擦元素，使得銅金屬基陶瓷顆粒復(fù)合材料具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。但同時也存在自身磨損較大的特點。本技術(shù)的特點在于對復(fù)合材料中的陶瓷顆粒表面包覆銅膜，徹底改變銅基體與陶瓷之間的接觸狀態(tài)，使銅基體與陶瓷顆粒之間由相互之間的機械接觸轉(zhuǎn)變成界面濕潤狀態(tài)，從而提高基體對陶瓷顆粒的支撐強度，使陶瓷顆粒能更充分的發(fā)揮其耐磨能力，在整體上表現(xiàn)為耐磨性提高，使用壽命延長。 應(yīng)用前景： 隨著國內(nèi)電力機車的不斷提速及未來高速列車、擺式列車的應(yīng)用，列車的制動能力對列車的運行安全顯得越來越重要。制動磨擦材料的工況特點是，摩擦速度高，在短時間內(nèi)吸收巨大的能量，摩擦面溫度急劇升高。目前普遍使用的金屬磨擦材料，其特點是磨擦系數(shù)較低且不穩(wěn)定，隨磨擦面溫度的提高及滑動速度的增加使磨擦系數(shù)顯著降低。石棉等非金屬磨擦材料雖然具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，但磨擦表面的高溫會使其中耐熱性較低的橡膠、甲醛和酚醛樹脂等粘結(jié)劑碳化，使其喪失磨擦性能而損壞。碳—碳復(fù)合材料則由于成本較高，目前主要用于飛機的剎車裝置中。因此，金屬基陶瓷復(fù)合材料就成為高速列車首選的制動材料。它亦是汽車、摩托車及其它載運工具的剎車制動部件的換代材料。

成果與項目的背景及主要用途： 泡沫鋁材是一種新型的功能材料，一般孔隙率在 45％～98％之間，根據(jù)孔 隙特點分為開孔與閉孔兩種，各國學(xué)者早在 40 年代后期就對泡沫金屬材料有所 研究，但由于發(fā)泡工藝與孔的尺寸很難控制，一直未得到發(fā)展，直到 80 年代中 期以后才取得長足進(jìn)展，開發(fā)出了一些有工業(yè)價值的生產(chǎn)工藝。目前，日本與德 國在研究、生產(chǎn)與應(yīng)用泡沫鋁材與其他金屬泡沫方面居世界領(lǐng)先地位。我國對泡 沫鋁材的研究始于 80 年代后期，并取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破 性的成就，仍處于起步階段。 目前，泡沫鋁的應(yīng)用主要有：防火和吸音板、沖擊能量吸收材料、建筑板、 半導(dǎo)體氣體擴散盤、熱交換器、電磁屏蔽物等方面。還應(yīng)用于冶金、化工、航空 航天、船舶、電子、汽車制造和建筑業(yè)等領(lǐng)域，應(yīng)用范圍還在不斷擴大。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 本課題采取的是傳統(tǒng)的粉末冶金工藝，把鋁粉和造孔劑混合后，壓制成預(yù)制 件，在熱水中將造孔劑溶解掉，然后在真空爐中對預(yù)制件進(jìn)行真空燒結(jié)，就得到 了開孔泡沫鋁。本試驗方法具有以下優(yōu)點： 1.采用的粉末冶金法可以制備復(fù)雜形狀的試樣，工藝簡單容易實現(xiàn)。 2.通過改變工藝參數(shù)可以十分容易地控制孔隙率、孔形狀及孔的大小。這一 點是其它方法難以做到的。 3.采用的造孔劑為尿素、碳酸氫銨，成本低、形狀可控且容易去除。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況： 1. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, J.J. Li. Processing of open cell aluminum foams with tailored porous morphology. Scripta Mater 53(2005)781-785.(JCR 工程技術(shù) 二 區(qū)，2004 年影響因子 2.112,檢索號：952BD.同時被 Ei 檢索，檢索號：05289206237) 2. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, X.W. Du, J.J Li, H.C.Man. A novel method for making open cell aluminum foams by powder sintering process. Mater lett 59(2005)3333-3336. (JCR 工程技術(shù) 三區(qū)，2004 年影響因子 1.186) 113天津大學(xué)科技成果選編 3. 姜斌，趙乃勤. 泡沫鋁的制備方法及應(yīng)用進(jìn)展.金屬熱處理. 30(2005)36-40. （Ei 檢索，檢索號：05279197817） 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測： 泡沫鋁以其獨特的結(jié)構(gòu)而具有許多優(yōu)異的性能，它不僅具有多孔材料所具有 的輕質(zhì)特性，還具有金屬所具有的優(yōu)良的力學(xué)性能和熱、電等物理性能，如滲透、 阻尼、能量吸收、高比表面積、電磁屏蔽等性能。目前，泡沫鋁材已經(jīng)廣泛應(yīng)用 于防火裝飾材料、沖擊能量吸收材料、熱交換器等。由粉末冶金法制備的泡沫鋁 工藝簡單，成本低廉，可以制備復(fù)雜形狀的試樣。并且通過改變工藝參數(shù)可以容 易地控制孔隙率、孔形狀及孔的大小，這一點是其它方法難以做到的。所以本方 法有推廣應(yīng)用價值。 應(yīng)用領(lǐng)域： 泡沫鋁的應(yīng)用主要有：防火和吸音板、沖擊能量吸收材料、建筑板、半導(dǎo)體 擴散器盤、熱交換器、電磁屏蔽物等方面。還可廣泛應(yīng)用于冶金、化工、航空航 天、船舶、電子、汽車制造和建筑業(yè)等領(lǐng)域。 合作方式及條件：合作開發(fā) 7、高附加值尖晶石結(jié)構(gòu)鐵酸鎳/鐵酸鎂/鐵酸鋅納米粉的制備方法 成果（項目）背景、簡介及應(yīng)用領(lǐng)域： 據(jù)市場調(diào)查公司(富士經(jīng)濟)的調(diào)查，納米技術(shù)最先實現(xiàn)商業(yè)化的就是材料領(lǐng) 域。納米材料的世界市場規(guī)模到 2015 年預(yù)計可達(dá) 15000 億美元，其中電子學(xué)領(lǐng) 域最高可達(dá) 8000 億美元；生物技術(shù)領(lǐng)域最高可達(dá) 3000 億美元。 納米材料(又稱超細(xì)微粒、超細(xì)粉末)是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區(qū)域 的一種典型系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)既不同于體塊材料，也不同于單個的原子。其特殊的結(jié) 構(gòu)層次使它具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等，擁有一系列新穎的物理 和化學(xué)特性，在眾多領(lǐng)域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應(yīng)用 價值。 尖晶石結(jié)構(gòu)的納米NiFe2O4作為一種陶瓷材料具有耐高溫，高硬度，高強度， 114天津大學(xué)科技成果選編 熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。NiFe2O4 是一種常用的軟磁材料，可用作磁頭材料、矩磁材 料和微波吸收材料，同時也是制備性能優(yōu)良的磁電轉(zhuǎn)換復(fù)合材料所選用的磁致伸 縮材料，在電子工業(yè)上具有極廣闊的應(yīng)用前景。NiFe2O4 還是好的氣敏傳感材料， 還可以作為鋰電池的負(fù)極材料。 本技術(shù)是一種新穎的納米化合物的制備方法，該法用水和熱能替代傳統(tǒng)的草 酸鹽、碳酸鹽等，與傳統(tǒng)共沉淀法制備超微粉相比，由于直接利用了萃取過程中 的物料，降低了粉末的生產(chǎn)成本，并得到了更高純度的產(chǎn)品，減少了化工原料的 消耗和廢水的排放，是制備高品質(zhì)超細(xì)金屬氧化物材料經(jīng)濟便捷的綠色化學(xué)工藝。 因此，這種結(jié)合溶劑萃取制備高級無機材料的新過程是極有發(fā)展前途的新方法。 這個過程容易將沉淀粒子的大小控制在納米范圍內(nèi)，從而克服了直接水解法難以 控制氧化物粒度的弊端。 成果（項目）技術(shù)特點（技術(shù)優(yōu)勢及主要指標(biāo)）： 本項目采用先進(jìn)的新方法，合成一些售價在 500~2000 元/公斤的高附加值的 納米材料，該新技術(shù)吸收和繼承了液相法的優(yōu)點并解決了現(xiàn)有合成方法中存在的 一些不足。本技術(shù)采用低成本的原料，降低了能耗，且容易產(chǎn)業(yè)化。 該新技術(shù)為一步合成方法,吸收和繼承了液相法的優(yōu)點并解決了現(xiàn)有合成方 法中存在的如下問題： 1）解決了固相法中產(chǎn)物粒度不易控制、批次間分布不均勻，產(chǎn)品粒徑大、 形貌不規(guī)則的問題，通過改變工藝條件，可以調(diào)節(jié)產(chǎn)品的形貌、粒度大小和性能。 2）本技術(shù)為一步合成法，反應(yīng)在短時間內(nèi)就能完成，且省去了濕化學(xué)法后 續(xù)工藝的高溫煅燒和球磨過程，能直接合成納米級或微米級的粉體。 3）通過使用有機萃取劑對亞鐵離子的萃取提高了產(chǎn)品的純度，通過萃取劑 的循環(huán)，降低了生產(chǎn)成本、減少了化工產(chǎn)品的消耗和排放，屬潔凈工藝。 4）容易實施對產(chǎn)品的改性。 5）原料來源廣泛、制備工藝簡單、流程短、耗能低、工藝條件容易掌握、 易于工業(yè)化生產(chǎn)。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況： 1) 申請了國家專利，并獲授權(quán)：尖晶石結(jié)構(gòu)鐵酸鎳納米粉的制備方法， 115天津大學(xué)科技成果選編 申請?zhí)? CN200710057617.7，授權(quán)號: CN100506749，授權(quán)日: 2009.07.01 尖晶石結(jié)構(gòu)鐵酸鎂納米粒子的合成方法， 申請?zhí)? CN200710057615.8，授權(quán)號: CN101070192B，授權(quán)日: 2010.10.13 2) 該技術(shù)在實驗室已取得決定性突破。通過與企業(yè)的合作，進(jìn)一步研究開 發(fā)，可望達(dá)到或超過國際同類產(chǎn)品的水平。 3) 該產(chǎn)品已完成放大實驗，經(jīng)中試后，便可進(jìn)行試生產(chǎn)和生產(chǎn)。 應(yīng)用前景分析及經(jīng)濟效益預(yù)測： 本技術(shù)采用的液相合成新方法優(yōu)勢明顯，如反應(yīng)時間短，后處理簡單等。而 且樣品為納米級，粒徑也較均勻，這對產(chǎn)品的性能有很大影響。此外，有機體系 中還可以直接用純水做反應(yīng)物，無廢堿排放，有機萃取劑也可以循環(huán)使用，屬于 綠色工藝，具有重要的實際應(yīng)用價值。 本技術(shù)的原料成本低于其它方法，設(shè)備投資小：主要設(shè)備是低壓反應(yīng)釜，反 應(yīng)在中性的介質(zhì)中和低于 150OC 的溫度下進(jìn)行，因而對設(shè)備的耐腐蝕性要求不 高，與目前的固相法相比設(shè)備的投資小。 本項目按照年生產(chǎn)能力 100 噸、原料成本 5 萬元/噸、產(chǎn)品銷售價 20 萬元/ 噸計算，毛利收入 1500 萬元。 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件：（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模） 1.原料，具體如下： ①鎳鹽：可以選用工業(yè)級的硫酸鎳、氯化鎳等，通過溶劑萃取提純 Ni2+。 ②少量氨水和萃取劑(循環(huán)使用)。 2.主要設(shè)備：低壓反應(yīng)釜、過濾機、干燥箱、粉碎機。 3.生產(chǎn)用房高 4 米，其它為普通房。 4.投資規(guī)模：根據(jù)投資確定，如本年產(chǎn)總量 500 噸，項目開發(fā)總投資約為 2000 萬元，利稅可達(dá)到 3000-4000 萬。 合作方式及條件：面議。

以周廉院士為帶頭人的中心研究團隊，面向航空、航天、海洋工程和生物醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋⒔Y(jié)構(gòu)-功能一體化材料及其面向性能制備的高端制造技術(shù)的迫切需求，圍繞高性能鈦合金、鎳基高溫合金、難熔金屬及鐵基合金粉體材料的制備與應(yīng)用，開展了高性能合金成分設(shè)計與優(yōu)化、高均勻高潔凈母合金制備、高性能金屬粉體材料制備、增材制造構(gòu)件后處理集成技術(shù)及裝備、粉末冶金近凈成形技術(shù)的系統(tǒng)研究，形成了增材制造領(lǐng)域用高性能金屬粉末材料制備及應(yīng)用的成套專用技術(shù)。

編織結(jié)構(gòu)陶瓷基復(fù)合材料由于其耐高溫、抗氧化的特點，是高推重比航空發(fā)動機高溫部件最有應(yīng)用前景的候選材料。在此背景下，研究開發(fā)了編織結(jié)構(gòu)陶瓷基復(fù)合材料力學(xué)性能預(yù)測和結(jié)構(gòu)強度分析技術(shù)。 項目通過穩(wěn)態(tài)熱固耦合平衡方程推導(dǎo)建立了熱固耦合雙尺度漸進(jìn)均勻化分析方法，得到宏細(xì)觀物理量間的對應(yīng)關(guān)系偏微分方程。利用變分原理推導(dǎo)得到宏細(xì)觀物理量對應(yīng)關(guān)系方程的有限單元形式，完成熱固耦合雙尺度漸進(jìn)均勻化分析程序的開發(fā)；針對編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的多尺度結(jié)構(gòu)特點，完成了復(fù)合材料的細(xì)觀、微觀多尺度RVE建模方法研究。最后，通過引入材料分布模型描述復(fù)合材料構(gòu)件局部材料坐標(biāo)，建立了復(fù)合材料構(gòu)件宏細(xì)微觀多尺度熱固耦合分析體系。 此項技術(shù)通過多尺度RVE建模、熱固耦合雙尺度均勻化分析能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測陶瓷基復(fù)合材料及其構(gòu)件的熱力學(xué)性能，得到相關(guān)材料參數(shù)，為材料的應(yīng)用提供分析方法。應(yīng)用此項技術(shù)，復(fù)合材料熱力學(xué)性能預(yù)測值與材料單位提供的實驗值相吻合，預(yù)測的宏觀彈性模量與拉伸實驗測量值最大相對誤差12%以內(nèi)。同時開展陶瓷基復(fù)合材料發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)實驗研究，應(yīng)變預(yù)測值與實驗測量值最大相對誤差7%以內(nèi)。

在信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，為了滿足人們對于手機、計算機、便攜式數(shù)碼設(shè)備等電子產(chǎn)品進(jìn)一步輕便、小巧等的使用需求，必須使其核心的電磁元器件向微型化、薄膜化、集成化等方向發(fā)展。隨著電路中的射頻磁器件的體積不斷縮小，使用頻率不斷提高，傳統(tǒng)的鐵氧體材料由于其飽和磁化強度低，使其在GHz使用頻率下無法保持高的磁導(dǎo)率，這就迫切需要開發(fā)一種能夠應(yīng)用于GHz頻率范圍的高頻軟磁薄膜材料。目前國內(nèi)外的科研人員采用不同方法研究并制備了多種軟磁薄膜材料，如CoPdAlO（Sharp公司）、CoZrTa（Intel公司）、Co

柔性顯示用聚酰亞胺材料包含柔性 AMOLED 背板用聚酰亞胺漿料和可折疊顯示屏用無色透明聚酰亞胺蓋板膜。柔性 AMOLED 背板用聚酰亞胺漿料，存在技術(shù)難度大，生產(chǎn)難度高等困難。我們依托于配套電子行業(yè)龍頭企業(yè)的產(chǎn)品進(jìn)程便利，掌握和滿足客戶的不斷變化的市場需求，與下游客戶建立密切的市場和技術(shù)聯(lián)系。我們通過和下游廠商一 起合作研發(fā)試驗，已經(jīng)可以達(dá)到規(guī)模量產(chǎn)的條件。可折疊顯示屏用無色透明聚酰亞胺蓋板膜，是聚酰亞胺薄膜的難點中的難點。聚酰亞胺薄膜本色為琥珀色，通過分子改性， 使用不同的二胺二酐單體實現(xiàn)無色透明。可折疊顯示用無色透明聚酰亞胺蓋板膜，不僅僅要求無色透明，還要求楊氏模量大，線性膨脹系數(shù)小，也要求達(dá)到光學(xué)級使用要求。 由于光學(xué)級聚酰亞胺薄膜設(shè)備，沒有成熟設(shè)備，需要我們 獨立自主研發(fā)。國內(nèi)在這一塊，離國外差距異常巨大。我們當(dāng)前已經(jīng)通過多元單體共聚完成無色透明、楊氏模量和線性膨脹系數(shù)的要求。光學(xué)級量產(chǎn)線已經(jīng)完成設(shè)備設(shè)計， 準(zhǔn)備進(jìn)行設(shè)備制造 。

項目將蠶絲經(jīng)生化技術(shù)和粉碎技術(shù)處理，制成絲素蛋白納米材料，對其進(jìn)行化學(xué)修飾，制得了帶有不同活性基的絲素蛋白納米材料；將合成纖維浸漬在改性后的絲素蛋白溶液中，及將絲素蛋白溶液直接涂刷在織物上，制度得了絲素蛋白改性纖維或改性織物，提高了合成纖維織物的吸水、抗菌等服用性能。

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左和平教授等所著《中國陶瓷產(chǎn)業(yè)國際競爭力研究》一書通過探索陶瓷產(chǎn)業(yè)國際競爭力的形成機理，發(fā)現(xiàn)陶瓷產(chǎn)業(yè)國際競爭力的培育路徑和影響因素；通過在全球視角下分析中國陶瓷產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)與貿(mào)易現(xiàn)狀，分析中國陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢和趨勢；通過中國陶瓷產(chǎn)業(yè)國際競爭力與區(qū)域競爭力的測度，明確中國陶瓷產(chǎn)業(yè)國際競爭力的國際地位、區(qū)域分布和發(fā)展態(tài)勢；尋找提升中國陶瓷產(chǎn)業(yè)國際競爭力的有效途徑和具體的戰(zhàn)略措施，促進(jìn)中國陶瓷產(chǎn)業(yè)國際競爭力的提高。本書獲得第五屆江西省高等學(xué)校科技成果獎一等獎。