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历届之最!上海交大材料学院 七项新材料及工艺科技成果亮相高技术装备成果展
发布日期:2018-10-18  来源:上海交大材料学院  作者:第一压铸  浏览次数:640
核心提示:本届展览上海交通大学共十项科技成果入围,其中材料学院七项科技成果共计43件展品入围本届展览,学院入围参展项目及展品数量均达到四届展会以来之最,涵盖了“新材料、先进制造、新能源”等领域,所参展项目都具有较强的创新性和工业应用价值,并得到了军委领导的重点关注。

2018年10月8-15日,第四届军民融合发展高技术装备成果展在中国人民革命军事博物馆成功举办。本届展览由中央军民融合发展委员会办公室、中央军委装备发展部、教育部、工业和信息化部、财政部、国防科工局、全国工商联、中国科学院联合主办,共有302家单位、1349项展品参展,旨在着力打造军民融合“国家品牌”,协同推进战略基础性领域军民融合创新发展,加快构建一体化国家战略体系和能力。

本届展览上海交通大学共十项科技成果入围,其中材料学院七项科技成果共计43件展品入围本届展览,学院入围参展项目及展品数量均达到四届展会以来之最,涵盖了“新材料、先进制造、新能源”等领域,所参展项目都具有较强的创新性和工业应用价值,并得到了军委领导的重点关注。


项目一:高性能镁稀土合金及成型工艺
 

高性能镁稀土合金及成型工艺技术产品及应用

丁文江院士团队将我国镁与稀土二种优势资源相结合,在国家多个重大科研计划支持下,攻克了镁合金强度低、难变形、不耐热、易腐蚀等难题;突破了净化困难、成型性能差、性能不稳定等关键应用瓶颈,研制出了中国特色高性能镁稀土系列合金及其重要领域轻量化制品,并成功应用于多种重点航天航空装备,实现了重大突破。并将发明的镁稀土合金与创新的工艺结合,首次实现了高性能镁稀土合金航天与航空用大型复杂主承力结构部件设计与制造,实现减重25%以上。核心技术获国家发明专利权118项,所开发的合金均已列入国家标准,国际标准ISO-16220正在审定中,成功研制30余种大型复杂关键部件,为我国关键装备轻量化做出了重大贡献。

项目二:高纯铝定向凝固制备技术及装备


高纯铝定向凝固制备技术及装备技术产品及应用

孙宝德教授团队所开发的高纯铝定向凝固制备技术及装备,集成了一系列新发明、新技术:定向凝固过程中液固界面前沿边界层厚度控制方法,解决了超高纯铝提纯过程中杂质排出效率低的难题;控制平界面胞状晶生长方法与装置,在稳定提纯效率的基础上提高了生产效率;闭环温度自反馈自动控制系统。5N&5N5高纯铝制备技术共授权10项国家发明专利,获授权1项实用新型和1项软件登记,形成了自主知识产权的技术群,在国内首次制备出了5N5和6N超高纯铝锭,实现了直径150mm、纯度超过5N5的超高纯铝锭的规模化生产,杂质元素平均提纯效率超过75%,产品气体元素含量及夹杂含量均低于国外同类产品。5N&5N5高纯铝成功替代了国外同类产品,得到北京有色金属与稀土应用研究所、美国TOSOH公司和德国Heraeus等国内外著名公司的应用,相关企业累计创造产值超过1.5亿元,近三年新增利税2330.4万元,节支274万元。

项目三:仿生高强韧烯碳铝基复合材料

仿生高强韧烯碳铝基复合材料产品及应用

张荻教授研究团队,遵循“师法自然”的研究理念,从自然界贝壳中最典型的“珍珠母”层状结构汲取灵感,基于强度、韧性相匹配的结构仿生原理,开发出完全自主知识产权的“微纳叠片粉末冶金”仿生复合新技术,成功制备出具有仿贝壳结构的高强韧“烯碳铝基复合材料”,即先将铝制成微纳片状粉末,再与碳纳米管和石墨烯在微观尺度下均匀复合成“砖”,然后通过工艺控制形成具有类贝壳的“砖砌式”叠层结构的烯碳铝基复合材料。历时八年攻克了纳米碳与铝合金的均匀复合、构型与界面调控、塑性加工成型等关键技术,实现了烯碳铝基复合材料强度、刚度和韧性的匹配与统一。核心技术获得国家发明专利15项,并发布了1项企业标准。现已建成烯碳铝基复合材料小试平台,实现了200kg级粉末冶金锭坯和多种规格板材、棒材、复杂截面异型材的制备加工能力。将有助于我国航空、高铁、汽车等高端制造领域步入绿色、环保、节能的轻量化新时代。

项目四:喷射成形高性能铝合金


喷射成形高性能铝合金产品及应用

张豪副教授团队,自主开发出了喷射成形工艺和成套生产装备,已建成4条喷射成形生产线,其中SFZD-500获江苏省首台(套)重大装备认定。喷射成形其基本过程是将液态金属在惰性气氛中雾化,形成20~40μm颗粒喷射流,在半固态时高速沉积到收集器上,凝固形成致密锭坯,凝固速率是半连续铸造的1000倍,合金组织精细一个数量级,综合性能大幅度提升。研究团队主要研发和生产具有国际领先水平的各种牌号超高强度铝合金(700MPa级、800MPa级)、铝锂合金(性能高于AMS标准11%以上)、铝硅电子封装材料、铝基复合材料、高性能特钢等对关键领域有重要意义的高端合金材料和产品,为航空航天、兵器、电子通讯等领域提供了大量高端合金材料及其构件,行业优势突出。上海交通大学自主开发喷射成形产业化技术,包括喷射成形生产工艺、喷射成形成套设备和生产自动控制系统,技术指标达到国际领先水平,核心技术获得发明专利8项,实用新型专利20余项。主起草了3项国家标准及1项行业标准,均已颁布实施。

项目五:高能量密度镁基储氢材料及其燃料电池系统


高能量密度镁基储氢材料及其燃料电池系统产品及应用

丁文江院士团队成功研制高能量密度镁基储氢材料及其燃料电池系统。该技术主要解决氢能利用的关键瓶颈问题,即氢的高效安全存储与制取。传统的氢存储主要采用高压气态或低温液态,密度低、能耗高、安全性差,制约了氢能的大规模应用。固态储氢则具有密度高、安全高效的优势,其中镁的储氢量可达7.6wt%,是常用金属中最高的。研究团队利用气相合金化的方法来制备核壳结构镁基储氢材料粉体,在镁颗粒表面形成含催化剂保护层,从而无需活化快速制备氢化镁,克服了镁粉和氢气在高温高压环境中易燃烧爆炸以及金属固体材料氢化不完全、时间长、能耗大等一系列难题,具有安全可靠,产量高,产物纯,能耗低等优势。并成功开发出了氢化镁的可控水解产氢技术,可为1000W内的燃料电池供氢,水解度达到99%以上,用水量接近理论反应所需量。

项目六:大面积钙钛矿太阳能电池


大面积钙钛矿太阳能电池产品及应用

韩礼元教授团队在有机、无机光伏材料的设计、制备、表征以及大面积高效率光伏器件的制备方面拥有丰富的研究经验和成果。开发了宽光谱纳米薄膜钙钛矿材料和高效稳定有机电荷传输层材料的制备方法,提出了新型高性能功能层纳米结构,有效抑制了薄膜缺陷以及功能层缺陷导致的电荷复合,制备了大面积高效稳定钙钛矿太阳能电池,多次打破该型太阳能电池光电转换效率的世界记录。相关成果发表在Science和Nature等国际著名学术期刊上。目前团队已成功达成1cm2钙钛矿电池20%的能量转化效率,器件光照下的工作稳定性也达到3000小时;面积8*8cm2的小面积钙钛矿电池模块光电转换效率14%以上,器件光照下的工作稳定性也达到1500小时;初步确立完善了钙钛矿太阳电池模块制备技术与工艺。钙钛矿太阳电池为我们发展新型太阳电池器件提供了新的材料选择和新的可行途径,是具备产业化前途的低成本光伏太阳能技术,值得投入力量开展技术研究和器件开发,将会切实促进国家新能源、新材料等战略性新产业发展,带来新商业机会和经济发展动力,在全球能源技术竞争中为国家争得一席之地。

项目七:轻质耐烧蚀有机硅橡胶防热涂料/涂层

轻质耐烧蚀有机硅橡胶防热涂料/涂层产品及应用

赵晓峰特别研究员团队成功开发SR107有机硅/陶瓷基轻质隔热耐烧蚀涂层技术,属于双层复合涂层体系,由内层的SR107-TI隔热涂料和外层的SR107-TA耐烧蚀涂料,按照特定厚度比例复合而成,可以满足装备高热流防热(500KW/m2 量级和1MW/m2 量级短时)的需求。产品利用上海交大自主研制的低热导陶瓷隔热填料复合硅橡胶复合涂料制备而成,该涂料可室温喷涂固化形成连续防热涂层。该涂层在400-600 Kw/m2热流烧蚀235s后,涂层金属背底温升低于80℃,并且残余涂层理化性能未发生改变,可为空天飞行器提供有效的热防护保障。此外,轻质隔热耐烧蚀涂料密度低至0.55 g/cm3,具有独立的知识产权,防热涂层烧蚀后产物主要为H2O和CO2,绿色无污染。该防热涂料和涂层技术申请7项国内和国际发明专利,已获授权4项,1项国际PCT发明专利和1项国内专利实审。

此次参展第四届军民融合发展高技术装备成果展,展示了上海交通大学材料学院在“新材料、先进制造、新能源”等领域军民融合应用研究的重要进展,展现了学院将国家重大工程需求作为学院学科建设、科学研究及人才培养等方面发展的重要导向,未来学院将会继续深化军民深度融合发展,持续不断的将科学技术转化为现实生产力,支撑国家经济发展。

  作者:张兵、董樊丽

摄影:张兵、付彭怀

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