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2022年科技成果推介第26期(华南理工大学)

发布时间:2022-06-03 16:23

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成果126:红外传感器用高性能热释电陶瓷材料与高精密宽温区热 释电系数测试系统

技术领域:新材料(新技术)

项目简介:

2020 年我国热释电红外传感器行业市场规模近10亿元,年均复合增长率超20%,作为核心元件材料的热释电陶瓷材料相关技术获得了业内的普遍关注。热释电红外传感器可用于遥感、制导、夜视、主动雷达、热成像、气体分析、辐射计、测温等军事和工业领域,随着近年来消费电子的功能多样化,其在消费电子电器产品中的应用正迅猛增长。

产业化背景及预期介绍:

本团队研发了热释电陶瓷材料,掌握了其关键材料配方和制备工艺,具有与企业进行产品合作开发的经验,对热释电红外传感器行业市场熟悉。

该产品具有很好的产业化前景,瞄准市场为热释电红外传感器的核心元件——“高性能热释电陶瓷晶片”,预计产业化后将整合配方设计、块体热释电陶瓷制备、切片、抛光等全套生产工艺,批量化制备高性能热释电陶瓷晶片。作为热释电红外传感器的核心材料,单片热释电陶瓷晶片的售价约为 0.1-0.15 元,按目前技术需求方的销售市场预期,前期年销售量约为3000万只传感器元 件,销售额约为 300-450万元/年,作为典型的高科技密集型产业,产品利润率将超过 50%。

成果127:低分子量甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物扩链剂制备技术

技术领域:新材料(新技术)

项目简介:

扩链剂常用于提高聚酰胺、聚酯等工程塑料的熔体粘度和力学性能,可弥补熔融加工过程中降解导致的性能下降,对工程塑料的回收利用意义重大。含有丙烯酸缩水甘油酯结构单元的共聚物是重要的扩链剂种类,其扩链效果随其分子量的降低而提高。目前市售的丙烯酸缩水甘油酯类扩链剂的重均分子量通常在8.0×103 左右,扩链效果较差。在自由基聚合中,添加链转移剂是有效降 低聚合物分子量的方法,但当链转移剂添加量过高时,聚合产率 下降明显、生产成本提高。该技术采用溶液聚合法,以甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯为主要共聚单体,加入低自由基活性的α-甲基苯乙烯作为第三单体,并添加适量的链转移剂,成功将共聚物的重均分子量降低至 6.0×103 以下,将反应产率保持在 90%以上。所得甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物高反应环氧官能团含量高、分子量低,用于聚酯、聚酰胺的扩链,具有易分散、反应活性高、扩链效果优异等特点。由于共聚物中存在甲基苯乙烯结构单元,在加工温度下易发生解聚,分子量降低,可进一步增加扩链效果。

产业化背景及预期介绍:

随着“白色污染”的日益加剧,工程塑料的回收利用成为可持续发展的重要方向。在众多的回收方法中,熔融回收法经济有效。但回收工程塑料的降解严重、加工性能、力学性能不佳,无法满足实际使用需求。开发高效扩链剂可有效解决上述问题,拓宽回收工程塑料的应用领域,具有广阔的市场前景和积极的社会意义。该技术采用溶液聚合法合成低分子量甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚 物扩链剂,主要合成原料获取容易、储存方便、成本低廉、合成线路短、工艺简单、设备投入小、连续化程度高、易于生产工业化,且其产品售价为原材料价格的2-3倍,经济效益较高。此外,该技术合成的扩链剂与市场上的主流扩链剂相比,扩链效果更为优异,市场竞争力强。

成果128:渗入-固结型材料

技术领域:新材料(新技术)

项目简介:

渗入-固结型材料由华南理工大学特种工程材料团队研发,具有低粘度、高润湿、可反应等特性,适用于混凝土设施的便捷筑、防、修。该材料具有优异的渗入性能,能够自渗入于混凝土的裂缝、孔隙中并原位交联固化,将受损失效的混凝土牢固粘结于一起,形成等效于互穿网络结构的三维空间固结体,实现混凝土的快速修复加固。该材料还能将细砂、软泥、碎石等直接固结成岩(抗压强度〉100 MPa)。用于表面防护时,该材料不仅在混凝土表面形成涂层,更能深入结构层内形成“植根式”固结增强层, 使混凝土表面的防腐层厚度达到毫米级,将混凝土表面强度提高两倍以上,具有优异的耐腐蚀、抗渗透性能。该材料已在四川龙羊峡水电站、锦屏水电站等水利工程的基础加固、港珠澳大桥等桥梁工程的混凝土补强中应用,有效解决了低渗性软弱地质及微细混 凝土裂缝难以加固补强的技术难题。该材料还在近十个城市的地铁盾构管片、“南水北调”输水管道、高速公路及军港码头的防护中使用超过 10 年以上,效果优异。

产业化背景及预期介绍:

混凝土已广泛应用于基础建筑、道路桥梁、水利水电、海洋工程等多个领域,然而混凝土具有多孔结构,水和离子可通过孔隙渗入其内部,造成腐蚀,严重缩短其使用寿命。因此,混凝土的长效、便捷筑、防、修是关系到国计民生、工业发展和国防建设的重要问题。我国混凝土加固、修复、防护材料市场巨大,但大部分被国外厂家掌控,国外厂家在我国混凝土防护涂料市场占比高 达60%,部分功能性长效防护涂料市场占比甚至高达90%。渗入固结型材料打破了国外长期的技术封锁,攻克了混凝土工程领域的长效、便捷筑、防、修难题,在港珠澳大桥、龙羊峡水电站等多个大型混凝土工程的筑、防、修技术难题中得到有力验证。该材料的工程化与产业化具有良好的应用前景,且成本较低,具有价格优势,市场敏感性、产品灵活性等方面均明显优于外资品牌, 预计产业化后年产值可达20亿元以上,具有巨大的市场前景。

成果129:纳米活性黏土的批量化干燥和分散改性技术

技术领域:新材料(新技术)

项目简介:

纳米黏土是聚合物和涂料的理想填料,通常采用湿法介质搅拌磨研磨的方法制备。作为填料使用前,需要对纳米黏土浆料进行干燥处理。由于纳米黏土颗粒具有极高的表面积、表面能和表面活性,在干燥过程中易发生团聚,团聚体尺寸往往达数微米以上,影响纳米黏土的使用性能。该技术通过对纳米黏土浆料干燥前胀化处理来解决上述问题,并与新型工业化干燥技术集成,缓解纳 米黏土在干燥过程中的团聚现象,配合干燥后改性处理技术,对纳米黏土进一步解聚改性,还原干燥后黏土的纳米颗粒特性,生产的产品可作为高端填料使用。

产业化背景及预期介绍:

目前,工业化加工活性粉体多存在产品颗粒较粗、应用性能不足等问题。该技术可实现高度自动化完成纳米黏土浆料制备、干燥、 纳米黏土颗粒改性解聚和活性纳米粘土粉体包装过程:

(1)针对纳米粉体制备,采用了高能量密度的新型加工设备,可实现纳米粉体浆料的批量化制备;

(2)针对纳米粉体浆料干燥的难题,提出了一种新型工艺技术;

(3)对干燥后的颗粒进行改性处理,使其解聚并提高活性。目前已建立中型示范线进行活性纳米高岭土的生产销售,产品售价可达到5000 元/吨以上。纳米高岭土产品颗粒粒度小于1μm,其中100nm以下的颗粒占50 wt.%以上。

除了黏土行业,该技术还适用于其他高附加值活性纳米粉体产品 的加工生产。

成果130:球形亚微米二氧化硅粉体的低成本批量制备技术

技术领域:新材料(新技术)

项目简介:

超细球形/类球形二氧化硅粉体是一种现代工业的无机精细化学原料。该材料有严格的超微细粒度(一般为小于 1 微米的胶体颗 粒)要求,颗粒形貌必须为球形或类球形。以作为电子封装材料的无机填料为例,要求其达到超微细粒级、放射性元素含量低、 纯度高、颗粒形貌球形化。目前,制备超微细球形或类球形二氧化硅颗粒的方法主要包括火焰成球法、高温熔融喷射法、溶胶凝胶法及化学沉淀法等,工艺复杂、成本较高。该技术基于介质搅拌磨中研磨介质对颗粒表层的剪切剥离研磨及添加某种盐溶液对二氧化硅颗粒表面进行化学溶蚀的耦合作用,将化学溶蚀辅助超细研磨应用于类球形二氧化硅颗粒的制备中,得到颗粒更细、粒 径分布更窄、分散稳定性良好的亚微米粒级类球形二氧化硅粉体。

产业化背景及预期介绍:

球形超细颗粒在众多领域具有独特的优势,探索球形超细颗粒制备技术一直是工业界关注的热点。目前,工业化的球形超细颗粒制备技术普遍存在工艺复杂、能耗高、成本高的问题。该技术将机械研磨制备超细二氧化硅颗粒与盐溶液对二氧化硅颗粒的溶蚀作用集成,提出了一种工艺简单、技术可靠、易于实现批量化生 产的技术路线,适用于类球形亚微米二氧化硅颗粒的处理及类球 形亚微米氧化锌和氧化铝颗粒的制备。


院校简介:

华南理工大学地处广州,是直属教育部的全国重点大学,正式组建于1952 年全国高等院校调整时期,为新中国“四大工学院”之一;1960年成为全国重点大学;1981年经国务院批准为首批博士和硕士学位授予单位;1993年在全国 高校首开部省共建;1995年进入“211工程”行列;2001年进入“985 工程”行列;2017年进入“双一流”建设 A 类高校行列,2020 年进入上海软 科“世界大学学术排名”前200强。

如今,华南理工大学已经发展为一所以工见长,理工医结合,管、经、文、 法等多学科协调发展的综合性研究型大学。轻工技术与工程、建筑学、食品科学 与工程、化学工程与技术、环境科学与工程、材料科学与工程、机械工程、管理科学与工程等学科整体水平进入全国前10%;10个学科领域进入ESI全球排名前1%,其中,工程学、材料科学、化学、农业科学4个学科领域跻身全球排名前 1‰,达到国际顶尖水平。

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