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研究成果在潤揚(yáng)大橋、蘇通大橋和南京地鐵工程、青海地區(qū)電力工程和江蘇省市政工程等國家重大工程中應(yīng)用，申請(qǐng)發(fā)明專利13項(xiàng)，共發(fā)表論文222篇，其中有100篇被SCI或EI收錄，該項(xiàng)目研究成果在近五年的推廣應(yīng)用中，共制備高性能砼1500多萬方，工業(yè)替廢渣取代水泥203萬噸，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤19.88萬噸，減少二氧化碳排放量142萬噸，工程使用壽命延長產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益更為可觀，預(yù)計(jì)總的社會(huì)效益累計(jì)超過13億元。并于2006年獲得江蘇省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

該項(xiàng)目屬于粉末冶金學(xué)科。高性能特種材料具有其他材料不具備的特殊性能，在高技術(shù)領(lǐng)域中具有不可取代的關(guān)鍵作用。然而，這類材料往往硬度高、脆性大，難以采用傳統(tǒng)技術(shù)加工制備，成為許多國防和民用高技術(shù)裝備發(fā)展的瓶頸。為此，項(xiàng)目基于粉體流變成形原理，研發(fā)了難加工材料的近終形制造新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國防和民用高技術(shù)領(lǐng)域。

2018年國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng) 電網(wǎng)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，架空輸電導(dǎo)線作為電力輸送的“血管”是電網(wǎng)中用量最大、最關(guān)鍵的組成部分之一。導(dǎo)線的導(dǎo)電率每提升1%IACS，全國每年節(jié)約線損超70億千瓦時(shí)。特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量輸電和清潔能源利用的發(fā)展，對(duì)架空導(dǎo)線的導(dǎo)電率、強(qiáng)度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升導(dǎo)電率與同時(shí)提高強(qiáng)度和耐熱性之間存在矛盾，導(dǎo)致我國電網(wǎng)建設(shè)急需的特種導(dǎo)線難以滿足工程需求。上海交通大學(xué)孫寶德教授團(tuán)隊(duì)與江蘇中天科技集團(tuán)合作，經(jīng)十余年研究，取得以下創(chuàng)新性成果： 1.發(fā)明了耐熱高導(dǎo)Al-Zr-Y合金材料及微結(jié)構(gòu)調(diào)控工藝，解決了耐熱相粗大和溶質(zhì)鋯(Zr)原子析出不充分的難題，使導(dǎo)電率從60% IACS提高到60.8%IACS，耐熱溫度從150℃提高到210℃。研制的耐熱鋁合金導(dǎo)線電網(wǎng)改造工程中獲得大量應(yīng)用，占國內(nèi)耐熱導(dǎo)線40%市場份額； 2. 發(fā)明了高強(qiáng)抗疲勞Al-Mg-Si導(dǎo)線，解決了強(qiáng)化相調(diào)控和超細(xì)夾雜去除的難題，顯著提高了材料的抗疲勞性能，在運(yùn)行張力增大的條件下，振動(dòng)疲勞壽命超過3000萬次。研制的特種大跨越導(dǎo)線和全鋁合金節(jié)能導(dǎo)線，占國內(nèi)30%市場份額，特別是大跨越導(dǎo)線，幾乎包攬了國家電網(wǎng)大跨越工程； 3. 發(fā)明了高效除氫、活性涂層陶瓷過濾和新型細(xì)化劑制備等導(dǎo)線冶金質(zhì)量控制技術(shù)，解決了微量雜質(zhì)元素與氣體去除的難題，實(shí)現(xiàn)了電工鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電率從61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型節(jié)能導(dǎo)線在特高壓工程中獲得大量應(yīng)用。 上述成果依托國家973項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、上海市節(jié)能減排專項(xiàng)等項(xiàng)目，共獲得19項(xiàng)中國發(fā)明專利，1項(xiàng)美國專利和25項(xiàng)實(shí)用新型專利，發(fā)表論文49篇。成果在特高壓電網(wǎng)建設(shè)、電網(wǎng)增容改造、新能源并網(wǎng)發(fā)電、電網(wǎng)領(lǐng)域節(jié)能減排中發(fā)揮重要的作用，并且出口到歐美及一帶一路沿線國家，海外累計(jì)架線超2萬公里，打破國際壟斷，成為中國制造和中國電力走出去的“國家名片”。 導(dǎo)線性能測試實(shí)驗(yàn)室 超細(xì)夾雜物去除-現(xiàn)場試驗(yàn) 加拿大奧爾茲灣跨海大跨越——世界拉力最大的輸電跨越工程 晉東南-南陽-荊門 1000kV 黃河大跨越

國家“863”支持項(xiàng)目。采用一種新的制造技術(shù)，制造<110>軸向取向多晶棒材，在5MPa預(yù)應(yīng)力和500 Oe磁場下的磁致伸縮系數(shù)達(dá)l//=950-1150ppm，重復(fù)性好，一致性高，工藝易于控制，成品率高。已獲國家發(fā)明專利，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 材料的應(yīng)用領(lǐng)域及市場前景預(yù)測 (1) 國防、航空航天和高技術(shù)領(lǐng)域：主要用于制造聲納用水聲換能器與水聲對(duì)抗換能器、線性馬達(dá)、燃油噴射器、傳感器、噪聲與振動(dòng)控制系統(tǒng)等，可用于航空飛行器、地面運(yùn)載工具和武器等。據(jù)預(yù)測2015年此領(lǐng)域的世界市場額將達(dá)到3.3億美元。 (2) 運(yùn)輸領(lǐng)域：主要用于反噪聲、減振和消振、剎車系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)、閥門、泵和線性馬達(dá)等。預(yù)測2015年世界需求量將達(dá)到10.5億美元，是本世紀(jì)初用量最大的領(lǐng)域。 (3) 現(xiàn)代高技術(shù)領(lǐng)域：主要用于超聲波技術(shù)、波動(dòng)采油技術(shù)、海洋通訊、海洋開發(fā)與勘察、海洋捕撈等。預(yù)計(jì)2015年此領(lǐng)域的世界市場額將達(dá)到3.3-4.0億美元。

新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室噴射成形技術(shù)研究室現(xiàn)有副教授以上研究人員4人，其中教育部長江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃特聘教授1人，留學(xué)回國人員3人，長期從事噴射成形及其它材料制備成形技術(shù)和新材料的研究開發(fā)，在相關(guān)理論和應(yīng)用研究方面取得了一定的成果，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。已經(jīng)發(fā)表相關(guān)論文100余篇，申請(qǐng)國家發(fā)明專利3項(xiàng)。 噴射成形是一項(xiàng)21世紀(jì)新材料開發(fā)和傳統(tǒng)材料性能提升的先進(jìn)制備技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。 噴射成形高性能鋁合金研究與應(yīng)用： (1)高硅鋁合金：具有良好的綜合力學(xué)性能以及高溫耐磨性能，廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械和電子工業(yè)。 (2)超高強(qiáng)度高韌性鋁合金：室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到850MPa以上，同時(shí)具有良好的塑韌性和抗應(yīng)力腐蝕能力，在航空航天工業(yè)、核工業(yè)、交通運(yùn)輸工業(yè)等領(lǐng)域有重要作用。 噴射成形電子材料研究與應(yīng)用： (1)Cu-Cr電觸頭材料：合金中Cr相顆粒的尺寸明顯細(xì)化，觸點(diǎn)的開關(guān)性能明顯提高，使其成為高性能大容量真空開關(guān)的優(yōu)良材料。 (2)輕質(zhì)Si-Al封裝材料：具有低密度、高導(dǎo)熱率和與半導(dǎo)體材料相近的熱膨脹系數(shù)，是理想的新型電子封裝材料，尤其適用于航空航天等需要輕質(zhì)低膨脹封裝材料的應(yīng)用領(lǐng)域。 新型高溫（>1200℃）抗氧化耐磨材料研究與應(yīng)用： 在高溫磨損條件下可以保持良好的抗氧化性能，廣泛適用于高溫加熱爐等應(yīng)用領(lǐng)域。

導(dǎo)電聚合物不僅在國家安全、國民經(jīng)濟(jì)，而且在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活等領(lǐng)域都有極大的應(yīng)用價(jià)值。導(dǎo)電聚合物具有防靜電的特性，可以用于電磁屏蔽。導(dǎo)電聚合物具有摻雜和脫摻雜特性，可以做可充放電的電池、電極材料；它對(duì)電信號(hào)的變化非常敏感，因此可以做傳感器；能夠吸收微波，因此可以做隱身飛機(jī)的涂料；利用導(dǎo)電聚合物可以由絕緣體變?yōu)榘雽?dǎo)體再變?yōu)閷?dǎo)體的特性，可以使巡航導(dǎo)彈在飛行過程中隱形，然后在接近目標(biāo)后絕緣起爆；與納米技術(shù)相結(jié)合，導(dǎo)電聚合物可以制成分子導(dǎo)線材料，制作分子器件和其它電子元件。 利用介孔硅為模板，在其孔道里封裝導(dǎo)電高分子聚吡咯，形成了新的核-殼型導(dǎo)電高分子納米復(fù)合材料。復(fù)合材料中聚吡咯的分解溫度分別比純樣（240度分解）高出50-80度，其熱穩(wěn)定性提高了約20%-30%。在加電場誘導(dǎo)下，聚吡咯分子鏈上的自由電子或空穴載流子遷移而產(chǎn)生界面極化引起高的電流變效應(yīng)。 采用嵌段共聚物（P123）為結(jié)構(gòu)定向劑，分別在碳納米管（CNT）及納米Fe3O4存在下，以原位化學(xué)氧化聚合的方法制備出良好導(dǎo)電、磁性能的聚吡咯基納米復(fù)合材料。當(dāng)碳納米管的含量超過20%時(shí)，其導(dǎo)電率已經(jīng)達(dá)到7.0 S/cm。隨Fe3O4含量的增大，復(fù)合材料的磁化強(qiáng)度可達(dá)24.6emu/g。

地聚合物(Geopolymer)是一種以無機(jī)SiO4、AlO4四面體為主要組成，結(jié)構(gòu)上具有空間三維網(wǎng)狀鍵接結(jié)構(gòu)的新型無機(jī)硅鋁膠凝材料。/line原材料（高嶺土、堿性激發(fā)劑溶液、硅鋁質(zhì)材料）來源廣泛，室溫條件下養(yǎng)護(hù)，生產(chǎn)能耗低，CO2排放量低。/line快硬、早強(qiáng)，且長期強(qiáng)度高；低收縮；高抗?jié)B；耐高溫、防火性能好；對(duì)重金屬離子的固封效率高；具有非常優(yōu)異的耐久性能/line高抗?jié)B/line耐高溫、防火性能好，可抵抗1000~1200℃高溫的熾烤而不損壞，導(dǎo)熱系數(shù)為0.24～0.38W/m?K/line對(duì)重金屬離子的固封效率高，對(duì)Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg和Cd等重金屬離子的固封效率在95%以上/line具有優(yōu)異的耐久性能，與同強(qiáng)度等級(jí)硅酸鹽水泥的抗酸、硫酸鹽和氯鹽侵蝕能力相比，壽命可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。

項(xiàng)目成果/簡介:2018年國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)電網(wǎng)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，架空輸電導(dǎo)線作為電力輸送的“血管”是電網(wǎng)中用量最大、最關(guān)鍵的組成部分之一。導(dǎo)線的導(dǎo)電率每提升1%IACS，全國每年節(jié)約線損超70億千瓦時(shí)。特高壓、遠(yuǎn)距離、大容量輸電和清潔能源利用的發(fā)展，對(duì)架空導(dǎo)線的導(dǎo)電率、強(qiáng)度、耐熱性能和疲勞性能提出了更高的要求。但提升導(dǎo)電率與同時(shí)提高強(qiáng)度和耐熱性之間存在矛盾，導(dǎo)致我國電網(wǎng)建設(shè)急需的特種導(dǎo)線難以滿足工程需求。上海交通大學(xué)孫寶德教授團(tuán)隊(duì)與江蘇中天科技集團(tuán)合作，經(jīng)十余年研究，取得以下創(chuàng)新性成果：1.發(fā)明了耐熱高導(dǎo)Al-Zr-Y合金材料及微結(jié)構(gòu)調(diào)控工藝，解決了耐熱相粗大和溶質(zhì)鋯(Zr)原子析出不充分的難題，使導(dǎo)電率從60% IACS提高到60.8%IACS，耐熱溫度從150℃提高到210℃。研制的耐熱鋁合金導(dǎo)線電網(wǎng)改造工程中獲得大量應(yīng)用，占國內(nèi)耐熱導(dǎo)線40%市場份額；2. 發(fā)明了高強(qiáng)抗疲勞Al-Mg-Si導(dǎo)線，解決了強(qiáng)化相調(diào)控和超細(xì)夾雜去除的難題，顯著提高了材料的抗疲勞性能，在運(yùn)行張力增大的條件下，振動(dòng)疲勞壽命超過3000萬次。研制的特種大跨越導(dǎo)線和全鋁合金節(jié)能導(dǎo)線，占國內(nèi)30%市場份額，特別是大跨越導(dǎo)線，幾乎包攬了國家電網(wǎng)大跨越工程；3. 發(fā)明了高效除氫、活性涂層陶瓷過濾和新型細(xì)化劑制備等導(dǎo)線冶金質(zhì)量控制技術(shù)，解決了微量雜質(zhì)元素與氣體去除的難題，實(shí)現(xiàn)了電工鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電率從61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型節(jié)能導(dǎo)線在特高壓工程中獲得大量應(yīng)用。上述成果依托國家973項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、上海市節(jié)能減排專項(xiàng)等項(xiàng)目，共獲得19項(xiàng)中國發(fā)明專利，1項(xiàng)美國專利和25項(xiàng)實(shí)用新型專利，發(fā)表論文49篇。成果在特高壓電網(wǎng)建設(shè)、電網(wǎng)增容改造、新能源并網(wǎng)發(fā)電、電網(wǎng)領(lǐng)域節(jié)能減排中發(fā)揮重要的作用，并且出口到歐美及一帶一路沿線國家，海外累計(jì)架線超2萬公里，打破國際壟斷，成為中國制造和中國電力走出去的“國家名片”。導(dǎo)線性能測試實(shí)驗(yàn)室超細(xì)夾雜物去除-現(xiàn)場試驗(yàn)加拿大奧爾茲灣跨海大跨越——世界拉力最大的輸電跨越工程晉東南-南陽-荊門 1000kV 黃河大跨越知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:與企業(yè)合作獲得政府支持情況:國家級(jí)計(jì)劃/專項(xiàng)類別:國家973項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、上海市節(jié)能減排專項(xiàng)等

混凝土結(jié)構(gòu)因其脆性大的弱點(diǎn)，在工程應(yīng)用中往往不可避免產(chǎn)生開裂。混凝土結(jié)構(gòu) 因開裂導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)水密性下降、滲漏，影響工程的使用壽命，甚至無法正常使用。 目前，防水材料眾多，可分為柔性防水與剛性防水兩大類。從國外內(nèi)多年的實(shí)踐證明， 傳統(tǒng)的柔性防水材料雖然具有柔性特點(diǎn)，耐久性也較好，但與基面混凝土粘結(jié)力弱，尤 其在基面潮濕或有滲水的情況下無法使用，不宜作背水面和潮濕基面的防水。剛性水泥 基防水材料具有柔性材料無法比擬的性能而廣泛應(yīng)用。但目前普遍使用的水泥基防水材 料大部分屬表面密封防水劑，存在防水效果只作用在表面，不能自動(dòng)、深入地滲透到結(jié) 構(gòu)內(nèi)部；防水效果不持久，隨著時(shí)間開始持續(xù)的退化過程；一旦防水涂層遭到破壞，防 水能力隨之喪失等弱點(diǎn)。從混凝土結(jié)構(gòu)開裂原因、工程應(yīng)用特點(diǎn)與防水特性分析認(rèn)為， 開發(fā)出具有微細(xì)裂縫自愈合、滲透結(jié)晶、可在背水面施工等特點(diǎn)的永久性水泥基滲透結(jié) 晶型防水材料十分必要，而且應(yīng)是無毒、無污染，符合可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)品。 本發(fā)明專利是一種水利、水電、橋梁、隧道、地下、建筑等工程中水泥、砂漿、混 凝土防水、防滲漏的高性能水泥基滲透結(jié)晶型防水涂層材料。 本發(fā)明是一種由活性化學(xué)物質(zhì)、硅酸鹽水泥、石英砂等配制而成的粉狀防水材料， 是有機(jī)化學(xué)物質(zhì)與無機(jī)化學(xué)物質(zhì)的混合體，通過深入結(jié)晶過程對(duì)混凝土進(jìn)行有效防水。 當(dāng)本產(chǎn)品與水拌和后，形成具有一定觸變性、流態(tài)漿體，涂刷在潮濕的混凝土基層上， 活性成分滲透進(jìn)混凝土內(nèi)部，并反應(yīng)生成不溶性的晶體。其活性化學(xué)物質(zhì)與混凝土中未 水化的水泥顆粒發(fā)生水化反應(yīng)，并促進(jìn)水泥水化，形成水泥水化晶體，生成的大量晶體 填充、封堵混凝土的孔隙和毛細(xì)管，使水無法進(jìn)入混凝土從而達(dá)到防水的目的。混凝土 干燥時(shí)，活性化學(xué)物質(zhì)處于休眠狀態(tài)；有水滲入時(shí)，該物質(zhì)繼續(xù)水化生成新的結(jié)晶自動(dòng) 修補(bǔ)，從而達(dá)到永久防水作用。可廣泛用于水泥混凝土工程的防水、防滲漏、防潮。

該項(xiàng)目屬于粉末冶金學(xué)科。高性能特種材料具有其他材料不具備的特殊性能，在高技術(shù)領(lǐng)域中具有不可取代的關(guān)鍵作用。然而，這類材料往往硬度高、脆性大，難以采用傳統(tǒng)技術(shù)加工制備，成為許多國防和民用高技術(shù)裝備發(fā)展的瓶頸。為此，項(xiàng)目基于粉體流變成形原理，研發(fā)了難加工材料的近終形制造新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國防和民用高技術(shù)領(lǐng)域。主要發(fā)明點(diǎn)如下：1. 發(fā)明了高性能特種材料的粉末注射成形新工藝，實(shí)現(xiàn)了金屬鎢、氮化鋁、含氮不銹鋼等難加工材料制品的近終形制造；發(fā)明了專用注射成形機(jī)、側(cè)抽芯新結(jié)構(gòu)模具等關(guān)鍵工藝裝備；創(chuàng)立了基于機(jī)器視覺的粉末注射成形產(chǎn)品尺寸和外觀質(zhì)量在線自動(dòng)檢測、工業(yè)機(jī)器人動(dòng)態(tài)抓取和分揀軟硬件系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化生產(chǎn)和高質(zhì)量穩(wěn)定性控制，生產(chǎn)效率提高 6 倍以上。2. 首創(chuàng)了適合注射成形的近球形微細(xì)特種粉體制備和改性新技術(shù)。提出基于酸根離子的化學(xué)推進(jìn)劑理論，創(chuàng)立了可控溶液燃燒合成難熔金屬和氮化物反應(yīng)體系和工藝，制備出粒徑小于 50nm 的高分散近球形氮化鋁和鎢基粉體。創(chuàng)立了“氣流分級(jí)分散-等離子球化”粉體改性技術(shù)，制備出滿足精密多孔陰極需要的細(xì)粒徑窄分布（5±2μm）球形鎢粉。3. 發(fā)明了適合不同材料的粘結(jié)劑體系及成形和高效脫脂工藝。提出基于聚合物功能基團(tuán)的多組元粘結(jié)劑設(shè)計(jì)原理，創(chuàng)立了兩相流協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)模型，闡明了兩相分離和缺陷產(chǎn)生的不確定性機(jī)制，發(fā)明了殘?zhí)夹汀⒌蜌埩粜秃透哒承哉辰Y(jié)劑體系，有效解決了坯體兩相分離、變形、增氧、缺陷等控制難題，產(chǎn)品尺寸精度達(dá)到±0.2%。4. 發(fā)明了多孔脫脂坯強(qiáng)化燒結(jié)致密化和組織性能精確調(diào)控技術(shù)。提出金屬鎢的低溫?zé)o壓活化燒結(jié)致密化理論和鈍化處理孔隙結(jié)構(gòu)精確調(diào)控技術(shù)，突破了高致密度鎢的細(xì)晶化和多孔鎢的孔隙均勻化技術(shù)瓶頸，燒結(jié)金屬鎢電極的晶粒尺寸僅 570nm，抗電子轟擊性能提高 2 個(gè)數(shù)量級(jí)，多孔鎢的活性物質(zhì)填充量提高 20%；綜合利用液相燒結(jié)和殘?zhí)肌懊撗酢痹恚鉀Q了氮化鋁高致密化、晶界相控制和晶格凈化等難題，熱導(dǎo)率高達(dá) 248W·m-1·K-1。項(xiàng)目授權(quán)中國發(fā)明專利 60 項(xiàng)、實(shí)用新型專利 65 項(xiàng)，申請(qǐng) PCT 專利 2 項(xiàng)，軟件著作權(quán) 6 項(xiàng)，合作出版著作 5 部，發(fā)表 SCI 論文 104 篇。項(xiàng)目引領(lǐng)了粉末注射成形行業(yè)發(fā)展，建成了世界規(guī)模最大的粉末注射成形生產(chǎn)線。科技成果評(píng)價(jià)專家組認(rèn)為：“創(chuàng)新性強(qiáng)，屬于重要的軍民兩用技術(shù)”；“為我國國防先進(jìn)武器和民用工業(yè)領(lǐng)域研制和生產(chǎn)了多種關(guān)鍵零件”；“應(yīng)用成效明顯，整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。獲教育部技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 2 項(xiàng)、中國有色金屬工業(yè)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 1項(xiàng)。成果推廣應(yīng)用于 20 余家企業(yè)，建成生產(chǎn)線 47 條。近三年，新增銷售 54.09億元，新增利潤 7.05 億元，多種產(chǎn)品解決了國防裝備建設(shè)和研發(fā)的“卡脖子”問題，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。