有机磷多面体低聚硅倍半氧烷(P-POSS)阻燃剂

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本成果首次成功合成了有机磷多面体低聚硅倍半氧烷(P-POSS)阻燃剂。P-POSS以硅、磷为主要阻燃元素，以笼型无机Si-O结构为内核、含磷有机基团为外壳的独特结构，具有常温下为固体、聚合物材料加工温度下出现玻璃化转变的良好加工性能，同时具有热稳定性高和与聚合物相容性好的特点，指向一类新型高效阻燃剂分子的未来特征。前期研究结果表明，P-POSS在环氧树脂和聚碳酸酯中均表现出优异的阻燃性能，同时，使聚合物材料保持良好的综合性能，具有广阔的市场应用前景。

在阻燃环氧树脂应用中，低含量的P-POSS（硅、磷元素含量为0.1~0.5wt%）即可使阻燃环氧树脂的氧指数达到30%以上，获得UL-94 V0级别。而且P-POSS 阻燃的环氧树脂表现出独特的“吹熄”现象，即样条点燃后，点燃端明显有气流从炭层燃烧点喷射而出，将火焰吹离聚合物表面并迅速熄灭，正是这种“吹熄”现象实现P-POSS的高效阻燃环氧树脂。P-POSS不但能够提高环氧树脂阻燃性能和热稳定性，还能保持环氧树脂本身的透明性、机械性能和电性能。

在阻燃聚碳酸酯应用中，P-POSS不但能够保持POSS结构热稳定性高的特点，而且还可以有效回避原料磷系阻燃剂的增塑作用。常温下这种P-POSS的固体状态使其更容易储存和添加，而它们在PC加工温度范围内存在的玻璃化转变现象更是使其分散状态较一般固体阻燃剂有着显著的改善，甚至达到纳米级分散。P-POSS在2wt%的添加量下就可以使聚碳酸酯达到UL-94 V0级别，同时热变形温度保持在140℃。 

智能手机3D曲面玻璃制备用高性能石墨模具

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为了提高智能手机3D曲面玻璃制备用石墨模具的寿命，本成果利用非电极式等离子电解专利技术快速实现大批量石墨粉体表面纳米陶瓷改性，并采用传统的模具制备生产线实现高性能长寿命石墨模具的制备。本产品优势有：（1）原材料石墨粉体不需要经过表面处理，这样可以节省大量成本，降低环境负担及其相关费用；（2）非电极式等离子电解专利技术为一站式置换技术，即在石墨粉体进行表面清洗和活化同时实现陶瓷涂层沉积；（3）所制备的陶瓷涂层和石墨粉体具有优异的结合力，远远优于传统的溶胶-凝胶技术；（4）所制备的陶瓷涂层厚度为20纳米，避免石墨模具在制备和使用过程中升降温因热不匹配而导致的开裂；（5）所开发的石墨模具中陶瓷组分均匀并量少，降低了原材料成本，避免传统的石墨/陶瓷复合材料在制备和使用过程中升降温因热不匹配而导致的开裂，极大提高感应加热效率；（6）可采用传统的石墨及其模具制备生产线，实现生产线技术的匹配，极大降低成本。

本项目组已经制备出尺寸为175*110*30mm的石墨模具单件样品，经深圳某自动化公司考核，在相同条件下该石墨模具寿命提高3倍，并且其成本基本不增加，具有巨大的市场前景。

快速比色检测 Hg2+离子的新技术

李星

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一种基于 8-羟基喹啉、聚乙烯吡咯烷酮和草酸修饰的纳米金颗粒（AuNPs）可快速比色检测 Hg2+，并能实时、快速裸眼检测。当该 AuNPs 遇到 Hg2+时迅速聚集，溶液颜色由酒红色变为灰色，从而实现对 Hg2+快速检测。该法选择性好，灵敏度高，裸眼检测限为 4.0 x 10-7 M，紫外光谱检测限可达4.0 x 10-8 M。研究成果发表在英国皇家学会旗舰期刊上（Chem. Commun.,2014, 2014, 50(49), 6447-6450）。并被选为背封面特色文章。

企业碳排放核算及预测动态可视化平台

王路

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随着各国“双碳”目标的制定、国际社会对出口产品“碳标签”的要求以及呼之欲出的“碳税”，使得产品的生产如何能够节能减碳不但成为了一个政治任务，更是一种企业社会责任，甚至是企业减少生产成本或者创造额外经济价值的手段之一。绿色设计、清洁生产、源头减排可以使企业不仅有良好的社会形象，还可以真正的实现产品的绿色、高值生产，为企业提高工艺水平、规划未来产能、布局中长期的发展战略提供科学依据。 本项目以可持续发展理论及碳足迹理论为指导，以计算机技术为手段，通过收集企业的生产工艺、原辅材料、能源以及“三废”等的排放数据，选用主流数据库服务引擎，构建企业生产工艺数据库，在参考行业标准的基础上，编制适用于企业自身的碳排放核算方法，构建碳排放核算模型，并应用基于微服务的前后端分离架构（B/S），集成企业生产工艺数据库，构建企业全流程数字化碳排放模拟平台。平台基于Docker技术进行部署，使用React等主流JavaScript前端开发框架设计开发，合理选用Matlab、SQL、Java或Python等开发语言构建。平台后端基于Java开发语言、应用JavaSpringBoot框架进行构建，前端基于Angular、Echarts等主流框架、应用JavaScript开发语言、嵌入PowerBI等进行开发。 开发后的平台可以动态监测企业各工艺碳排放情况，掌握单位产品的碳排放强度，计算整个企业的碳排放量，对碳排放异常点动态预警，并且可以预测未来某个时间企业整体碳排放量及单位产品的碳排放强度。预测参数可以根据不同时间段的政策、原辅材料采购商的变化、生产工艺的改进而修改，保证预测结果可以尽可能的接近真实。

NCA正极材料

杨向光

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三元系正极材料经历了多年发展，能量密度不断提高，进而大幅度提升了电动车的巡航里程。美国特斯拉纯电动汽车是因成功使用日本松下制造的镍钴铝（NCA）电池体系，保证了其高的巡航里程。在三元正极材料中，有代表性的是NCM和NCA，其中，镍含量直接决定正极材料的容量，所以高镍NCA和NCM9055应该是锂离子三元材料发展的极限值。课题组近年来在NCA正极材料的制备方面取得了显著进展，制备的NCA正极材料有低镍和高镍两种。其中，低镍NCA中的镍含量为80%，通过改进合成方法与配方使得其稳定性有较大幅度提高。在0.1C时的容量为190mAh/g，1C时容量为168mAh/g，循环200次后容量为155mAh/g，仅损失8%。高镍NCA中的镍含量为90%，容量为207mAh/g略低于国际上最好指标：210mAh/g，在国际上属于中等偏上水平。在循环稳定性方面，以容量损失原来的80%为准，制备的NCA循环稳定性显高于国外公司的样品。将容量和稳定性结合起来看，制备的NCA应该属于国际前列水平。目前的制备技术可实现每次公斤级，其性能基本与小试样品一致

稀土元素基核防护材料

赵超

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目前应用最广泛的核辐射防护材料主要为铅制品，这类防护材料存在防护不全面、毒性大、面料笨重等缺点。因此，开发高性能、低毒性、轻量化的新型核辐射防护材料意义重大。 本课题组开发的稀土元素基核防护材料，是一种经过配比优化的稀土元素基纳米级材料，它具有以下特点：（1）稀土元素种类多，且具有相对连续分布的质量衰减系数，我们根据该系数的理论分析，优化了核防护材料中多种元素的配比，实现了防护波段的有效调控；（2）该防护材料为油溶性纳米材料，可在多种有机溶剂中稳定分散，因此容易与当前多种防护材料的制备工艺实现良好的兼容，如与橡胶等的加工工艺相整合，获得橡胶制品；（3）相比于铅，稀土元素的毒性更低，对人体的危害相对较小；（4）稀土元素的质量更小，能够降低防护材料的重量，在不影响防护能力的同时实现防护材料的轻量化，提高防护材料的舒适性。 技术指标 在同等防护能力下，与国产防辐射材料相比，重量降低70%；面密度≤2kg/m2；X射线（100kV）≥60%；β射线（Sr-90/Y-90）≥70%；电磁防护≥20dB（1GHz~10GHz）。

高品质镁-稀土中间合金

赵超

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采用长春应化所专利下沉阴极电解技术生产的镁-稀土中间合金产品，覆盖了军工及民用领域的常用稀土种类；能够根据实际生产需要调整稀土组分含量。解决了稀土镁合金生产过程中组分熔点/密度差异大、易偏析的问题，主要用于熔炼应用合金，具有显著提高合金品质、降低杂质含量的优势。 技术指标 1.稀土组分：La、Ce、Pr、Nd、Gd、Y、Ho、Er、Yb、Dy等单一组分及任意多元混合组分； 2.稀土含量：15-85wt.%。 产业化前景预测 稀土作为主要的合金元素或微合金化元素在镁合金研究领域发挥越来越重要的作用。但是稀土镁中间合金还很少有单位供应，造成合金研发中稀土资源的极大浪费，同时也限制了稀土镁合金的研发。我国有丰富的镁和稀土资源，科学的组合利用这两大资源优势，把稀土作为镁合金的一个创新源头，研发系列稀土镁中间合金，为国内外镁合金的研发提供低成本、高性能的稀土镁中间合金，填补国内外在该领域的空白 经济效益：建成稀土镁中间合金的示范生产线，具有100吨/年稀土镁中间合金的生产能力，可基本满足国内外的需要。 社会效益：围绕制约镁合金扩大应用的若干技术瓶颈，以稀土镁合金材料和加工成型技术为重点，研究开发高性能镁合金及制备技术，突破复杂镁合金铸件与集成应用技术、腐蚀与防护技术等一批前沿核心技术和产业化关键技术，开发以稀土镁合金为材料的工业制品，并在汽车、摩托车、轨道车辆等领域得到应用，同时为航天、航空等领域提供批量、高性能的制品。

高性能稀土镁合金精密铸造构件

赵超

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针对高性能稀土镁合金制备大尺寸构件的工程工艺难点，开发了基于Mg-Y-Nd-Zr、Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的高强材料及复杂薄壁构件的精密铸造成型技术。针对高稀土含量镁合金塑性差、成本高、工程化应用困难的弱点，根据多元微合金化高密度形核理论，开发了稀土含量相对较低、力学及工艺性能优越的高强耐热稀土镁合金，在不提高稀土组分总量的条件下，显著提高室温及高温力学性能，并具有同类材料中较好的塑性及工艺性能。 技术指标 1.力学性能：室温抗拉强度σb≥300MPa、屈服强度σ0.2≥220MPa；断后伸长率δ≥3%； 2.铸态合金材料密度ρ≤1.85g/cm3； 3.使用温度≥200℃； 4.构件壁厚最低为2.5mm。 产业化前景预测 镁合金作为最轻的工程结构材料，在交通、航空、军工领域日益受到重视。随着工业系统和材料技术的快速发展，对工程结构材料的力学性能提出了越来越苛刻的要求。本项成果通过调控合金的复杂微观结构，可以明显提高合金的强韧性，有效提高材料的工艺性能，为高性能大尺寸构件的制备和大批量工程化产业应用创造了条件。 经济效益：具有1000吨/年的生产能力，可基本满足国内航空航天、轨道交通、导弹军工等领域的需要。 社会效益：成功应用到多个导弹军工、航空航天、大飞机项目、轨道交通、电子设备部件上。通过应用前述材料成果，满足了在研国家重点型号武器项目的迫切需求、实现了定型与生产，同时扩大了镁合金材料在各工业领域的应用范围，为各单位创造的显著的经济效益，促进了我国镁合金科研生产领域的升级进步

高性能稀土镁合金大尺寸构件

赵超

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针对高性能稀土镁合金制备大尺寸构件的工程工艺难点，开发了基于Mg-Gd-Y-Zn-Zr、Mg-Y-Nd-Zr合金的高强材料及其大尺寸构件的制备方法。该材料及匹配的成型工艺克服了铸造工艺性能较差、容易产生疏松和热裂等问题，成功开发出大尺寸铸造坯料（直径≥500mm）及塑性成型坯料制备技术，并成功应用到多个导弹军工及大飞机项目部件上。 该产品用于生产航空航天、导弹等领域用于制备高强轻质结构件、连接件的塑性变形坯料，具有综合性能高、能够生产大尺寸复杂构件、坯料组分均匀缺陷少的特点。 技术指标 1.力学性能：室温抗拉强度σb≥450MPa、屈服强度σ0.2≥400MPa；断后伸长率δ≥5%； 2.铸态合金材料密度ρ≤1.9g/cm3； 3.使用温度≥200℃。 4.单件直径100-800mm、长度1000-4000mm； 5.符合HB7780、GB/T4297-2004规定范围； 6.稀土组分最高可达15wt.%。 产业化前景预测：镁合金作为最轻的工程结构材料，在交通、航空、军工领域日益受到重视。随着工业系统和材料技术的快速发展，对工程结构材料的力学性能提出了越来越苛刻的要求。本项成果通过调控合金的复杂微观结构，可以明显提高合金的强韧性，有效提高材料的工艺性能，为高性能大尺寸构件的制备和大批量工程化产业应用创造了条件。 经济效益：具有1000吨/年的生产能力，可基本满足国内航空航天、轨道交通、导弹军工等领域的需要。 社会效益：成功应用到多个导弹军工、航空航天、大飞机项目、轨道交通、电子设备部件上。通过应用前述材料成果，满足了在研国家重点型号武器项目的迫切需求、实现了定型与生产，同时扩大了镁合金材料在各工业领域的应用范围，为各单位创造的显著的经济效益，促进了我国镁合金科研生产领域的升级进步。