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先進材料

先進材料——成果案例


水處理技術的核心膜材料:高抗污染型聚偏氟乙烯中空纖維超濾膜——膜科學技術研究所

PVDF超濾膜的應用領域主要集中在污水、廢水處理及回用、給水淨化及海水淡化預處理等領域。其中,涉及到的造紙、市政、冶金、石化、電力等行業,具有工程規模大,政府政策引導、行業示範性強的特點,倍受膜相關廠商關注。 該項目産品PVDF中空纖維超濾膜以該項目團隊獨創的制膜工藝制造,實現膜孔徑及孔徑分布的精準調控。其中,F25系列的超濾膜以精選的聚偏氟乙烯共聚樹脂為主體原料,與聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯等膜材料相比,化學穩定性更強,抗氧化優勢非常明顯。通過精準調控膜的微觀結構,膜絲表面孔徑分布均一、開孔率高,F25系列膜絲的最可幾孔徑為25 nm,占比接近90%,最大孔小于40 nm。截面呈完整非對稱性結構,完全消除常見的大孔隙,外表面的緻密皮層在電鏡照片上清晰可見。該項目采用PVDF共聚物作為制膜主要材料,大幅提高PVDF膜的永久親水性,最終,F25系列超濾膜的抗污染能力得到進一步提升。其穩定産水量超過國際知名品牌,達到國内PVDF超濾膜的兩倍。


蠶絲蛋白微納美容貼片——紡織絲綢技術研究所

蠶絲蛋白是制作該微針産品的原材料,其有4大顯著優勢:一是蠶絲蛋白大規模生産,成本較低;二是蠶絲蛋白生物相容性好,已經用于很多生物材料領域,如固定化酶材料、細胞培養基質、藥物緩釋劑、人工器官等;三是蠶絲蛋白作為化妝品原料具有無毒副作用、對人體親和性好、對皮膚無刺激、無過敏反應、滲透力強等優點;四是蠶絲蛋白在美容方面作用顯著,具有吸濕保濕、延緩衰老、美白防曬等作用。 紡織絲綢技術研究所研發團隊采用蠶絲蛋白凝膠微納材料,制造蠶絲蛋白凝膠微針,提供各種型号微針納孔技術;微針凝結工藝中,玻尿酸等活性成分固化于微針中;在微針的使用過程中,通過緩釋技術逐漸釋放活性成分進入皮膚真皮層已達到抗皺等美容功效。


透明超疏水自清潔塗層技術——納米材料與器件研究所

超疏水自潔産品屬于納米技術和仿生學領域。理論上,超疏水表面是指靜态接觸角CA≥150º,滾動角SA<10º的粗糙表面。典型的例子便是荷葉表面,出淤泥而不染。當物體表面塗附超疏水塗層後,便有了自清潔的功能。 市場以三塊來計算,汽車行業、玻璃幕牆和光伏。我國目前汽車保有量2億輛,假定每輛車用10元/年超疏水産品,市場就有20億,以百分之一的占有量計,也有2000萬/年。幕牆玻璃的年産量已經達到20億平方米,以每平方米10元計算,市場容量達到200億。光伏裝機量達到75GW,其市場容量也在十億元級别。總體來講,透明超疏水市場在百億級别。 項目團隊實驗證實幕牆玻璃增加超疏水塗層後,可以達到長年幹淨如新。超疏水塗層不僅可以降低灰層的粘附力,同時下雨天,雨水也能帶走表面的污染物,以保證表面的清潔。該項目産品為透明度99%的超疏水透明塗層,可以應用于玻璃,透明貼膜等多個領域,在建築、汽車等領域均有應用,市場前景廣闊。


石墨烯基水性散熱塗料——石墨烯材料研究所

水性散熱塗料是以高分子材料為基體,通過摻入高導熱以及高輻射的填料以強化基體散熱性能,從而達到降溫效果。熱量交換的方式主要有三種:傳導、對流和輻射。目前,國内外所采用的散熱材料基本都是靠增加材料的導熱系數加強熱量導,并依賴周圍的介質對流交換熱量進行散熱,其弊端是熱量交換區域很小,在對流較差的相對封閉空間裡,熱量交換效果就很差。若通過強制風冷加快熱量交換,不僅增加成本,造成空間和能源浪費,也會産生噪音等。而輻射散熱不受熱源周圍介質的影響就可以向外輻射熱量,并且随着溫度升高,熱輻射量不斷加大。 水性塗料中添加石墨烯這種具有較高的熱傳導率和發射性的材料,其導熱系數大大增加。塗層表面呈現宏觀光潔微觀粗糙的形貌的納米材料組元,可以大幅增加散熱裝置與外界的接觸面積,減少熱屏蔽,顯著提升散熱效果。另外,石墨烯散熱塗料具有較高的可見光和近紅外光反射率、較高的熱紅外發射率和穩定性等特殊性能,同時還具有良好的物理、化學性能和良好的施工性多種複合性。石墨烯基水性散熱塗料具有高熱傳導率和較大的散熱表面積,同時在相當寬的波長範圍内(1-20μm)具有高輻射率(大于90%),可以顯著提高包括傳導、對流、輻射散熱的綜合性能。


石墨烯散熱膜——石墨烯材料研究所

石墨烯散熱膜主要用于新能源汽車動力電池的熱管理、電子芯片散熱、鋁基複合散熱器等領域,市場前景廣闊。該産品的産業化,将全面替代占據全球80%以上份額的美國杜邦及韓國SKC的PI導熱膜,擺脫我國在散熱領域對國外原材料的依賴,促進我國石墨烯産業的發展,提升我國石墨烯産業深加工水平。該産品在動力電池熱管理系統中的應用,将引領行業材料革新,全面提升我國新能源汽車動力電池熱管理的水平。


石墨烯發熱膜——石墨烯材料研究所

石墨烯耐高溫阻燃加熱膜兼具節能、穩定、安全、環保的優異性能,可廣泛應用在加熱地闆、加熱瓷磚、加熱地膜、發熱畫等領域,從而将家居采暖建材的技術水平提升到了一個前所未有的高度。


高效集約化現代養蠶關鍵技術研究及産業化——紡織絲綢技術研究所

建立了高效桑飼料工程技術體系。包括飼料用草本化桑栽培、收獲、加工與儲運技術;蠶農自配低成本人工飼料關鍵技術;飼料加工基礎設施建設規劃與示範。集成應用了基于人工飼料高效安全集約化現代養蠶體系。包括适合飼料養蠶的高産優質蠶品種培育與轉化,飼料養蠶疫病防控。原創家蠶食性控制分子機制研究成果,育成人工飼料養蠶生産用廣食性蠶品種3個。開發了飼料養蠶生産優質細纖度繭絲技術,生産6A級超細纖度生絲。


T800碳纖維預浸料用高強高韌樹脂體系的研制——碳纖維及複合材料研究所

針對航天用國産 T800碳纖維複合材料配套樹脂基體的要求,從分子結構層面入手設計了高強韌環氧樹脂體系的主鍊結構;然後分别利用可溶性熱塑料與反應型顆粒對主體樹脂進行了“二級增韌 ”和“三級增韌 ”改性研究,完成了高強韌環氧樹脂體系的多層次設計;同時設計了合理的熱熔法碳纖維預浸料成型工藝。在此基礎上,完成了T800碳纖維複合材料配套樹脂基體的産業化應用。


新型的石墨烯導電碳漿應用:新型36V發熱地闆——石墨烯材料研究所

新型的石墨烯導電碳漿發熱地闆,在材料上選擇了石墨烯基導電碳漿發熱芯層,電熱轉化效率達98%,發熱速度快,壽命長;并且可在 36V 安全電壓下穩定工作,在達到舒适取暖效果的同時,安全節能;技術上将發熱芯層完全密封于地闆内部,保證暖芯發熱層隻發熱絕不漏電,并且無污染、無輻射。


基于膜分離材料的超高效PM2.5捕捉技術及裝備——膜科學技術研究所

基于膜分離材料的超高效PM2.5 捕捉技術及裝備。主要用于各種工業及民用過程的高效除塵、氣固分離與尾氣淨化等。傳統的空氣過濾材料(如布袋)是對稱結構,采用的是“深層過濾”模式,過濾效率低(一般在30mg/m3以上),阻力大,能耗高。膜材料的複合結構使“深層過濾”轉變成“表面過濾”,不僅可以維持較高的過濾效率,對0.3μm顆粒除塵效率可達99.99%以上,淨化後粉塵濃度在5mg/m3以下,而且降低了運行阻力,容易清灰,有效延長了使用壽命。 為進一步推進該技術的轉化與産業化,研究所以該技術為核心成立了江蘇久朗高科技股份有限公司,是國内首家專業從事高效氣體淨化膜産品研發與氣體淨化方案提供的高科技公司。


膜法VOCS高效處理與回收技術及裝備——膜科學技術研究所

南京九思高科技有限公司是研究所的成果轉化基地,主要從事戰略性新興産業高性能膜材料的研發、生産以及應用技術的開發,是國家級高新技術企業、國家特種分離膜産業技術創新戰略聯盟對外責任主體單位。 膜法VOCS高效處理與回收技術及裝備,主要是在化工、塗裝、醫藥、包裝、印刷等行業生産過程中有機溶劑揮發高效處理與溶劑回收中應用。傳統VOCS處理與回收采用冷凝法能耗高、吸收法難達标、吸附法需頻繁再生。膜法VOCS處理與冷凝、吸收、吸附組合工藝,這樣不僅解決冷凝溫度低能耗高、吸收不達标需解析、吸附劑易飽和等多方面工藝問題同時解決VOCS處理與回收設備運行的安全的難題。 為了進一步将膜法VOCS高效處理與回收技術及裝備推向市場,南京九思高科技有限公司特成立氣相膜生産、工藝開發、工程設計、設備制造、商務銷售一體化的團隊,該團隊現有博士4人、碩士6人、本科及以上學曆共25人。


滌綸面料的超臨界CO2無水生态染色關鍵技術研發及産業化——紡織絲綢技術研究所

本技術轉移是建立在大量獨立自主研究及完成中試應用示範基礎之上,并在與企業進行産學研合作過程中的技術産業化轉化。其核心是以超臨界CO2流體代替傳統水浴,徹底實現滌綸類化纖高檔家紡及服裝面料無水生态染色的産業化加工,從源頭上解決傳統染色加工中耗水和環境污染問題。其目标是建立國内第一條年産量達500萬米的超臨界流體無水染色生産線,首次實現産業化應用。目前技術轉移已得到省成果轉化專項資金(1000萬)支持,各項工作開展順利。


基于等離子體技術的紡織用熱加工系統裝備開發及其産業化——紡織絲綢技術研究所

南通耀輝新能源設備有限公司是依托江蘇省産業技術研究院紡織絲綢技術研究所、中科院等離子團隊于2015年孵化的科技型公司(注冊資本300萬元,紡織絲綢技術研究所占股10%),緻力于等離子體技術熱加工系統裝備的研發與應用。 公司目前主要産品為等離子體燒毛機和等離子體焰噴射安瓿瓶封口裝置,經過試驗都已成功,下一步公司的在研産品有等離子真空滅菌器、等離子染整循環速熱裝置等,随着公司業務的發展壯大和研發的逐步深入,公司将進一步開發基于等離子體技術的新型高科技産品。 公司2016年的目标産值是1000萬,2017目标産值是5000萬,2018年産值是過億。


新型平闆顯示用彩色光阻及黑色光阻關鍵材料高感度光引發劑的研發及産業化——碳纖維應用技術研究所

本項目合作開發高感度肟酯類光引發劑系列産品,具有高感度、高溶解性和高耐熱性等優點,主要用于彩色和黑色光阻制成彩色濾光片後與背光源等元器件組成平闆顯示器,是平闆顯示實現大尺寸和高分辨率必不可少的材料。本産品打破世界光引發劑巨頭德國巴斯夫公司在彩色和黑色光阻用肟酯類光引發劑應用領域的技術和産品壟斷,為我國實現新型平闆顯示及關鍵原材料的全面國産化提供極為堅實的技術和知識産權支撐。

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