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【上海科技奖励项目专递】优势互补造就神奇材料

——记上海市技术发明一等奖项目“基于界面增容的多相协同改性聚合物复合材料及制品开发”

  稿件来源: 党委宣传部  |   作者:卞慧  |  摄影:莫辉 获奖者提供  |  编辑:流韵  |  访问量:9005

    当前,材料领域的科技创新日新月异,超导材料、碳纤维以及陶瓷基、树脂基复合材料等等让普罗大众应接不暇,“材料”正向智能化、微纳化、可设计化方向发展。华东理工大学李春忠教授项目组在聚合物复合材料领域钻研多年,通过多种材料间的优势互补,造就了很多性能优异的新材料,其项目“基于界面增容的多相协同改性聚合物复合材料及制品开发”近日获评2017年度上海市技术发明一等奖。

性能+功能:复合材料应用广

    电梯、无线基站、汽车,都会用到李春忠教授项目组研发的聚合物复合材料。他们研发的材料既有具有介电或阻燃等功能特性的环保聚氯乙烯,也有力学性能优异的聚丙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯等复合材料。

    其成果之一——电梯平衡补偿链的包裹材料具有绿色、阻燃的特性。电梯平衡补偿链是保持电梯平稳运行的重要安全部件,通常用聚氯乙烯包裹。但现有的材料含有一些欧盟法规禁用的物质,燃烧过程中烟密度大,且易产生有毒气体。项目组研发的高氧指数、低烟密度无卤阻燃聚合物弹性体满足欧盟法规要求,其阻燃和力学性能均超过德国和美国著名产品。

    无线通信所用的基站,其射频天线需要天线罩的保护,免受紫外线、风雨、温度的影响。项目组研发的材料能承受80度温度,抗紫外线、耐老化、抗风等功能强大,适合长期在户外使用,并且还是可循环使用的环保材料。

    在汽车的车身大梁、发动机周边等所有焊接的地方,都会用到堵块。堵块材料要具备优异的综合性能,包括回弹性、密封性、刚性韧性平衡等。项目组通过研究,把这么多功能和性能都集中到一种材料身上。他们改变了以前不同部位用不同堵块的状况,让车身周边、大梁等处用上一样的堵块,避免了装配失误带来的安全隐患。

企业+高校:协同创新成果多

    要提升聚合物复合材料的性能(韧性、刚性、强度等)和功能(阻燃、耐寒、耐高温、回弹性、密封性等),就需要在聚合物中加入不同的物质。加什么?怎么加?如何使这些物质在聚合物中的分布、物质间的磨损消耗等朝着项目组设计的方向发展?项目组内企业与高校的研发人员密切合作十多年,找到了界面增容、多相协同、成型设备结构设计与工艺优化3个突破点,发明了系列具备高性能和特定功能的无机改性聚合物材料与制品。

    其成果在第三方的评价中可窥见一斑——上海市科学技术委员会主持的验收中,验收专家认为项目组制备的聚丙烯和尼龙等聚合物复合材料“性能指标达到并部分超过国外同类产品”。耐紫外线射频天线挤出外罩类材料经江苏省产品质量监督检验研究院等单位测试,认为其性能指标达到或超过了国际同类产品美国吉安Geon87364,现已替代进口材料。低气味和低散发车用聚丙烯复合材料经上海泛亚技术中心等机构多轮评估,被认为达到行业领先水平。尼龙复合材料在瑞士通标标准技术服务有限公司的检测报告中,被认为综合性能优良,部分指标优于德国朗盛公司的产品……

    项目实施过程中,得到国家自然科学基金重点项目、上海市重点科技攻关项目、上海市纳米科技专项和江苏省科技成果转化专项等的支持。项目组获得了授权中国发明专利26项,申请PCT专利2项,发表SCI和EI论文32篇。

节能+环保:经济社会效益佳

    未来的竞争是材料的竞争。港珠澳跨海大桥、贵州“天眼”大口径射电望远镜……建设这些“超级工程”,先进材料功不可没。企业掌握功能强大的先进材料,往往能在市场竞争中轻松胜出。国家鼓励新材料的研发和应用,也容易在节能、环保等方面取得很好的社会效益。

    项目组研发的电梯平衡补偿链产品,不仅可以减少摩擦噪声、增加运行平稳性,而且有阻燃、抑烟作用,售价还比国外同类产品降低20%。

    他们研制的一种聚酰胺材料具有很高的刚性和长期耐热性,满足了起动机齿轮高刚性、耐热、耐磨的要求,可以替代金属齿轮。这对汽车轻量化是一大利好,也能更好地节约能源。另一种PBT/PET/杂化增强体复合材料由于具有优异的耐热性和力学性能,部分指标超过了国外同类产品,已在中高档国产轿车中应用。据新华社消息,2017上半年,全国机动车比2016年底增加938万辆。简单一算,就能看出新材料蕴含多么显著的经济和社会效益。

    “复合化是材料发展的必然趋势之一。聚合物基复合材料是目前用量最大的品种。”项目组的老师表示,他们会在新材料的研发之路上不懈奋进,开发新的功能特性,满足人们生产生活的需求。

发布日期:2018年03月28日17时10分
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