【成果精選】研究院先進(jìn)材料領(lǐng)域代表性應(yīng)用成果推介

01 柔性智能阻燃電熱薄膜材料的產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用

柔性智能電熱薄膜材料是一種全新的電熱轉(zhuǎn)化材料，具有熱效率高、節(jié)能省電、壽命長(zhǎng)、無明火、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。通過自主研發(fā)新型電熱薄膜的規(guī)模化制備與改性技術(shù)，解決了低電壓高效能量轉(zhuǎn)化，克服了傳統(tǒng)電阻絲加熱的諸多不足。引入獨(dú)特面輻射優(yōu)勢(shì)和熱壓封裝成型工藝，比傳統(tǒng)電阻絲節(jié)能30%以上，面向新能源汽車、航空航天、軍事、智能家居、現(xiàn)代醫(yī)療、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的新產(chǎn)品。

獲批2022年江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，材料綜合性能獲得權(quán)威機(jī)構(gòu)鑒定，應(yīng)用示范效果、服役穩(wěn)定可靠性已獲得行業(yè)認(rèn)可。相關(guān)技術(shù)成果已獲授權(quán)專利10余項(xiàng)，在國(guó)際和國(guó)內(nèi)期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。

與上海電氣合作，在3000米高海拔云南野牛風(fēng)場(chǎng)完成了風(fēng)電葉片除冰應(yīng)用；

與中國(guó)商飛合作，正在開展新型低能耗機(jī)翼除冰技術(shù)攻關(guān)，用于國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)；

與比亞迪合作，正在開展動(dòng)力電池?zé)峁芾怼⑤p量化和阻燃一體化技術(shù)研究。

02 油氣儲(chǔ)運(yùn)裝備用新型防腐保溫復(fù)合功能涂層的研發(fā)

本項(xiàng)目基于納米材料改性、高分子樹脂原位聚合、核殼功能填料和相變微膠囊儲(chǔ)能等原理和技術(shù)成功研發(fā)出油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備防腐保溫復(fù)合功能涂層，解決了油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備腐蝕和保溫兩大痛點(diǎn)問題，大幅提高了涂層的附著力、抗沖擊、防腐蝕等性能，實(shí)現(xiàn)了惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期可靠服役。

相關(guān)技術(shù)成果已獲授權(quán)發(fā)明專利18項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，參與制定海洋管道防腐國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)；通過技術(shù)許可、轉(zhuǎn)讓方式，項(xiàng)目技術(shù)成果已在科成、海隆新材料等公司實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外企業(yè)、大型海洋工程。

成果榮獲教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（名稱：新型防腐保溫復(fù)合功能涂層關(guān)鍵技術(shù)及油氣儲(chǔ)運(yùn)裝備工程應(yīng)用），2022年

榮獲中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（名稱：深海油氣輸送管道長(zhǎng)效防腐保溫復(fù)合涂層關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用），2021年

03 新型智能變色控溫節(jié)能自清潔薄膜的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化

項(xiàng)目通過引入僅千分之一（1.0 wt‰）鎢摻雜VO₂（W-VO₂）無機(jī)納米粒子和表面改性，首次實(shí)現(xiàn)了薄膜透光率、紅外發(fā)射率和太陽光譜調(diào)控率的同步大幅提升及超低表面能，將材料溫敏相變溫度從68℃大幅降至接近室溫，并突破了光譜型熱致變色薄膜材料調(diào)光區(qū)間難以拓寬的難題。可見-近紅外波段太陽光譜調(diào)控率達(dá)到81.5%，紅外發(fā)射率達(dá)到95.4%。該薄膜材料與玻璃貼合精準(zhǔn)度小于1μm，使玻璃在室溫下可見光透光率增加到92.7％，而40oC時(shí)降低至28.6％，超疏水表面水接觸角≥132°。特別是，薄膜不僅能夠自動(dòng)感知環(huán)境溫度可逆切換透光率，自動(dòng)變色響應(yīng)時(shí)間20秒以內(nèi)，且具備優(yōu)異的自清潔、零能耗降溫能力，360次冷熱循環(huán)后仍穩(wěn)定可靠，優(yōu)于當(dāng)前國(guó)際上報(bào)道的最高值。這種新型薄膜應(yīng)用前景廣闊，包括高鐵、汽車玻璃、艦船窗、飛機(jī)機(jī)窗、建筑玻璃等，替代普通平板玻璃、紅外吸收玻璃、鋼化玻璃等能夠顯著降低能耗減少CO₂排放。經(jīng)公安部交通安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心等多方檢測(cè)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

項(xiàng)目獲南通市重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的支持。

入選2022年度海安市優(yōu)秀科技成果。

入選2022年度江蘇省行業(yè)領(lǐng)域（新材料化工紡織領(lǐng)域）十大科技進(jìn)展。

04 碳包覆金屬納米顆粒的高效規(guī)模化制備技術(shù)及應(yīng)用

納米復(fù)合材料的研發(fā)與應(yīng)用符合國(guó)際綠色工業(yè)發(fā)展和我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的要求，是先進(jìn)綠色化工新材料的最佳選擇。其中，納米金屬/碳復(fù)合材料兼具了納米尺寸金屬與功能碳材料的性能優(yōu)勢(shì)，賦予其特殊的光學(xué)、熱學(xué)、催化等功能，是催化污水降解處理、防腐涂層和電池隔膜的關(guān)鍵增強(qiáng)材料。本項(xiàng)目成果基于選擇成核與限域生長(zhǎng)的雙金屬/碳層狀復(fù)合球的一步快速制備方法，與國(guó)際上報(bào)道的傳統(tǒng)bottom-up路徑完全相反；該專利技術(shù)既可實(shí)現(xiàn)對(duì)納米粒子尺寸、數(shù)密度的控制，又能夠?qū)αＷ釉谌S空間的分布位置進(jìn)行調(diào)控；產(chǎn)物純度高，具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，反應(yīng)速率快、產(chǎn)率高；反應(yīng)可控性好，技術(shù)適用范圍廣。團(tuán)隊(duì)以此為核心技術(shù)聯(lián)合多家企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，研發(fā)出了材料規(guī)模化低能耗新工藝和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了雙金屬/碳層狀復(fù)合球公斤級(jí)的批量化生產(chǎn)。

該項(xiàng)目成果榮獲了第二十三屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。

05 用于綠色節(jié)能建筑的輕質(zhì)高安全軟瓷材料產(chǎn)業(yè)化

采用固廢無機(jī)粉改性，通過反應(yīng)交聯(lián)的方式進(jìn)行有機(jī)-無機(jī)復(fù)合，在低交聯(lián)劑含量情況下達(dá)到很大的交聯(lián)強(qiáng)度，從而提高材料強(qiáng)度、耐老化和阻燃性能；軟瓷特殊的成型工藝，能夠對(duì)任何石材、凹凸面裝飾品進(jìn)行模仿，表面也可以任意修飾，輕質(zhì)、長(zhǎng)久耐形變；生產(chǎn)過程能源消耗低，無三廢排放。自主研發(fā)出粉體表面改性和插層技術(shù)、梯度控溫及低溫烘烤交聯(lián)等技術(shù)、連續(xù)一體化成型技術(shù)。

項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)成果已獲授權(quán)發(fā)明專利8項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文4篇；

獲得江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目支持；

項(xiàng)目成果已在華新建工、蘇美、藤格建材公司等單位推廣應(yīng)用。

成果榮獲2021年度江蘇省建設(shè)科技創(chuàng)新成果獎(jiǎng)、南通市科技進(jìn)步獎(jiǎng)。

06 高性能輻射降溫節(jié)能薄膜材料的規(guī)模化技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化

傳統(tǒng)的主動(dòng)降溫系統(tǒng)（如空調(diào)）在冷卻降溫時(shí)，往往伴隨著大量的能量損耗以及對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞的溫室氣體排放，尋求低能耗、環(huán)境友好的降溫方式成為人們致力追求的目標(biāo)。輻射冷卻降溫能夠在不消耗任何不可再生能源的情況下，將熱量以電磁波的形式輻射到外太空去，被認(rèn)為是最有前景的被動(dòng)降溫方式。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)制備出一種由微米孔聚合物單面定向富集SiO₂微球構(gòu)筑的新材料，其獨(dú)特新結(jié)構(gòu)賦予該材料優(yōu)異的輻射降溫性能。太陽光反射率均96~97%，高于當(dāng)前國(guó)際最新報(bào)道值，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。不考慮非輻射傳熱，夜間的理論降溫值高達(dá)~28 oC，白天太陽光照下的理論降溫值高達(dá)~18 oC。特別是，該材料在應(yīng)用時(shí)不僅能夠自支撐成膜，還能夠像涂料一樣，在各種不同的基體材料（如金屬、木材、塑料等）表面沉積成膜實(shí)現(xiàn)高效降溫節(jié)能；成本低、工藝簡(jiǎn)單、適合大規(guī)模生產(chǎn)。目前，正在推進(jìn)這種高性能輻射降溫節(jié)能薄膜材料的產(chǎn)業(yè)化。

07 光伏余熱回收/降溫系統(tǒng)及熱管理提質(zhì)增效技術(shù)研發(fā)

為了更高效地實(shí)現(xiàn)光伏組件的降溫和余熱回收，提高光電轉(zhuǎn)化效率、延長(zhǎng)服役壽命，項(xiàng)目首創(chuàng)性地設(shè)計(jì)了光伏電池的余熱回收/降溫系統(tǒng)，將溫差發(fā)電片和隔熱膜貼合在光伏背板上，成功實(shí)現(xiàn)了光伏組件的降溫和余熱回收。相比傳統(tǒng)的風(fēng)冷降溫法和液冷降溫法，本項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)了10～15℃的降溫效果，不僅在降溫效果上表現(xiàn)更出色，而且提供了額外的能量收益，大幅提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率。

項(xiàng)目技術(shù)成果已獲得多項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。與合作公司開展技術(shù)攻關(guān)，正在推進(jìn)相關(guān)材料和技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

08 全降解殼聚糖止血棉的產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用

出血失控是外傷以及醫(yī)院手術(shù)中導(dǎo)致死亡的重要原因，因此，對(duì)病人和傷員的出血進(jìn)行快速、有效控制具有重要的臨床意義。該項(xiàng)目通過自主研發(fā)出一種殼聚糖納米纖維薄膜材料，并對(duì)其表面進(jìn)行改性，獲得了具有低毒、快速止血功能的止血材料。產(chǎn)品可用于有效愈合復(fù)雜形狀的傷口，加速血液凝結(jié)的速度并極大地抑制創(chuàng)面細(xì)菌繁殖，從而達(dá)到快速止血的目的。對(duì)動(dòng)脈出血具有極強(qiáng)的止血作用，可廣泛的應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)、急救、手術(shù)創(chuàng)傷恢復(fù)等方面。

已授權(quán)3項(xiàng)發(fā)明專利并發(fā)表多篇論文。

該項(xiàng)目正在和企業(yè)合作，推進(jìn)相關(guān)材料和技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

09 高性能鈉離子電池正極材料及規(guī)模化制備技術(shù)的研發(fā)

高性能鈉離子電池正極材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化是當(dāng)前能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。鈉離子電池作為一種新型儲(chǔ)能技術(shù)，具有高能量密度、相對(duì)低成本和鈉資源豐富等優(yōu)勢(shì)，被廣泛認(rèn)為是可替代鋰離子電池的候選者之一。本項(xiàng)目通過尋找具有高容量、高反應(yīng)活性的層狀氧化物電極材料，采用簡(jiǎn)單水熱法合成球形層狀氧化物，進(jìn)行Cu元素?fù)诫s提高材料的比容量。在后續(xù)的工作中也引入了多元素?fù)诫s，在提高比容量的同時(shí)，解決鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性的問題。

項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)成果已獲授權(quán)專利4項(xiàng)，并發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。

該項(xiàng)目正在和企業(yè)合作，推進(jìn)相關(guān)材料和技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

10 廢棄鋰電池綠色高效干法再生高值化利用技術(shù)研發(fā)

廢棄鋰電池的回收及其電極材料再利用是一項(xiàng)關(guān)鍵的環(huán)保技術(shù)。通過先進(jìn)的分選和處理技術(shù)，可以將廢棄的鋰電池中的有價(jià)值材料，如鈷、鋰、鎳等有效回收利用。這不僅減少了對(duì)原材料的依賴，還極大地降低了環(huán)境污染。本項(xiàng)目通過創(chuàng)新的電極材料回收方法，將這些廢舊電池中的電極材料轉(zhuǎn)化為再生材料，進(jìn)而制造出新的電池，實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)利用。這種回收技術(shù)解決了傳統(tǒng)回收工藝中會(huì)造成大量的溫室氣體 (GHG) 排放、環(huán)境污染及針對(duì)正極材料不適用的問題，有助于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，減少自然資源開采的能源使用，并減輕廢電池報(bào)廢造成的環(huán)境污染，使鋰離子電池更經(jīng)濟(jì)、更可持續(xù)。

該項(xiàng)目技術(shù)行業(yè)領(lǐng)先，具有顯著的性能和成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

該項(xiàng)目正在和企業(yè)合作，推進(jìn)相關(guān)材料和技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。