所属分类：新型材料产业

所属单位：华中师范大学

成果简介：技术指标研究绿色建筑3D打印创作及物理环境，包括数字化模拟、热工、声学、光学等的物理性能及节能等方面；研究3D打印建筑“油墨”的材料特性及结构的力学性能及结构整体的抗震性能。控制打印建筑的体形系数≤0.40；外墙围护结构的传热系数K≤0.45，满足节能的基本要求。隔声及噪声控制严格执的规范的要求。应用领域节能环保中的绿色建筑与建筑工业化

所属分类：新型材料产业

所属单位：华中师范大学

成果简介：工程陶瓷材料如Al2O3、ZrO2、SiC等除具有高强度、高硬度、耐磨、耐高温、抗氧化、抗腐蚀、低密度等性能优点，还兼有一定的功能特性，如Al2O3陶瓷绝缘性好，ZrO2陶瓷具有高温离子导电性，单晶SiC为第三代半导体，而金属材料（如纯金属、钢铁材料、高温合金等）等具有优良的塑性和韧性，将两种材料连接形成复合部件，能够充分发挥该两种材料的各自优势，广泛应用于航空航天、能源化工、冶金机械等领域。然而，由于该两类材料的化学键组成的不同（陶瓷主要由离子键和共价键组成，金属主要由金属键组成），使得两种材料物性差异很大，将他们连接难度很大。目前，陶瓷与金属的焊接方法主要包括钎焊、扩散焊和瞬间液相连接技术，钎焊又包括金属化钎焊和活性钎焊，其中与后两种连接技术相比，钎焊具有工艺方便灵活，生产效率高，对氧化物和非氧化物陶瓷均适用等优点。顾名思义，金属化钎焊，就是需要对陶瓷进行预先金属化，如Al2O3和SiC的烧结（或熔烧）金属化，然后再钎焊。近十余年来，本课题组（刘桂武和乔冠军）致力于陶瓷金属化和焊接工艺研发工作，基于Al2O3陶瓷金属化钎焊、ZrO2的陶瓷改进活性钎焊（TiH2活性金属法）、SiC陶瓷金属化和高温液相连接可进行陶瓷与金属材料或陶瓷的高可靠性连接。已申请和授权相关发明专利10项（如ZL201310140262。3、ZL200710018637。3、ZL200910003519。4、ZL201110211637。1、ZL200910219183。5、ZL200910219188。8、ZL201310112166。8、201310392098。5、201410493272。X、201310111621。2）。产品性能、指标利用Al2O3金属化钎焊技术（如活化Mo-Mn、W-Y2O3金属化）可进行各种Al2O3（如95%Al2O3、99%Al2O3和Al2O3单晶）的无压或低压钎焊。利用ZrO2陶瓷改进活性钎焊技术（TiH2活性金属法）可易用于ZrO2陶瓷与金属的针封和套封结构焊接。利用SiC陶瓷的低反应高温液相连接技术可实现了SiC陶瓷与SiC陶瓷或高温金属材料的高可靠性连接。工艺特点：工艺方便灵活，生产效率高，对连接表面的加工和连接设备的要求低。适用范围、市场前景陶瓷金属化和连接技术在有关行业用途广泛，如用于研制各种真空高压绝缘子、真空管座、真空组件、微波器件、传感器、高温复合部件等。本项目氧化物陶瓷的金属化钎焊或改进的活性钎焊技术，工艺简单，焊接时不需要施加压力，适于平封、对封、管封、针封、套封等各种焊接结构连接，易于实现Al2O3、ZrO2陶瓷与同种或异种陶瓷或金属之间高可靠性连接。本项目的SiC陶瓷金属化和高温液相连接技术可实现SiC陶瓷与SiC陶瓷或各种高温金属材料之间连接，工艺相对简单、经济，结构可靠，相关技术预期对国内技术市场一定会产生积极影响，市场效应也将显著。

所属分类：新型材料产业

所属单位：华中师范大学

成果简介：根据我国交通现状，铁路运输己远远超过航空业及其它运输行业成为我国国民经济的大动脉，是我国基础建设的重中之重。2009年全世界爆发经济危机，我国领导人果断利用大量资金投入国民基础建设之中，拉动经济发展，其中对铁路及其相关运输业的投入尤为明显。受电弓滑板作为一种在电力机车与动车组中消耗量大且更换频繁的零部件，直接影响铁路交通运输的成本及经济效益，，所以对受电弓滑板材料的研究与开发有重大的现实意义及广阔的市场前景。但是，作为电力机车从接触网上输入电能的关键部件即受电弓滑板在制备技术的改进和性能的改善等方面仍没有得到很好的解决，国内使用的受电弓滑板大多依赖进口，急需开发出符合实际使用工况的、性能优异的电接触滑动材料。滑板按材质主要分为金属基滑板和炭系滑板两大类，金属基滑板包括纯金属滑板和粉末冶金滑板；炭系滑板包括纯炭滑板和渗金属炭滑板。其中，纯金属滑板由于和接触导线材质相近，亲和力强，对接触导线磨耗十分严重，目前已淘汰。粉末冶金滑板分为铁基和铜基两种。铁基适用于钢铝接触导线，铜基适用于铜接触导线。粉末冶金滑板机械强度高，抗冲击性能较好，电阻率低，有一定的自润滑性，自身耐磨性好，使用寿命较长，一般可达3。5-7万公里，目前被广泛采用。但是，由于粉末冶金滑板的基材仍是金属体，与接触导线材质类似，粉末冶金滑板对接触导线磨耗仍十分严重。纯炭滑板的最大优点是自润滑性能优良，对接触导线磨损小。炭滑板滑动时电磁噪声小，且耐高温，耐弧性强，不易和接触导线发生焊附现象。但是炭滑板机械强度低，耐冲击性差，运行中遇到导线硬点易折断和破碎，炭滑板固有电阻大，接触温度高，有可能引起导线过热氧化，加速导线磨耗。浸金属炭滑板具有纯炭滑板对导线磨耗小和耐弧性强的特点，同时导电性和机械强度比纯炭滑板均有所提高。但是，浸金属炭滑板的机械强度，尤其是抗冲击强度有待进一步提高。炭纤维针刺预制体增强热解炭、树脂炭、石墨基、铜基复合材料，简称C/C-石墨/Cu复合材料，是一种多组元、多种物相组成的复合材料。这种材料同时结合了炭纤维增强炭基（C/C）复合材料高强度、高抗热震性、高断裂韧性、高导热率、低热膨胀系数及耐磨损等优异性能，石墨良好的导电性能和自润滑性能以及金属铜（Cu）良好的导电、导热性能，并且具有良好的性能可设计性，这种结构的复合材料是最具前景的高性能滑动导电耐摩擦材料，对于电力机车受电弓滑板来说是一种具有高可靠性、高强度、高耐磨性和具有良好的导电性能的重要材料。本项目充分利用具有高强度的C/C复合材料作为骨架，热解炭和树脂炭的耐磨性作为基体，Cu的高导电性以及石墨的自润滑性和高导电性填充料，各种具有优异性能的组分复合，制成一种具有良好性能的C/C-石墨/Cu复合材料。本项目拥有的专利：（1）“电力机车用炭/炭受电弓滑板的制备方法”（已授权）发明专利ZL200710017899。8，2011-02-16。（2）“一种电力机车用炭/炭-石墨/铜受电弓滑板的制备方法“（已受理）发明专利：201410788801。9。产品性能、指标电力机车用C/C-石墨/Cu受电弓滑板的主要性能指标如下：密度≤3。0g/cm3，孔隙率≤3%，压缩强度≥320MPa，弯曲强度≥160MPa，冲击韧性≥1。30J/cm2，电阻率≤12。0μΩ。m，磨损率≤12。0mm/10000km。适用范围、市场前景C/C-石墨/Cu复合材料主要用于高速列车受电弓滑板、电机用电刷以及电力机车闸瓦材料等。受电弓滑板是用在高铁上，被称为是高速列车高压接触网获取牵引电力的“咽喉”部件，属于消耗性关键部件。根据中国铁路发展规划，在未来3到5年，国内受电弓滑板的市场需求将达到90万条/年。同期，国外受电弓滑板市场需求将超过200万条/年，市场前景广阔。

所属分类：新型材料产业

所属单位：华中师范大学

成果简介：该项目是由黑龙江科技大学石墨烯研发团队研究出一种发热均匀、电热转换效率高等优点的石墨烯发热膜。石墨烯制作的加热膜与传统的取暖方式相比，不仅加热速度快，电热辐射转换效率高（经第三方检测，电-热辐射转换率达到67%）与电暖气相比节能30％。而且石墨烯加热膜是整个面加热，温度均匀分布；石墨烯加热膜的加热方式主要是远红外光波，所产生的远红外光波，具有良好的保健理疗作用。

所属分类：新型材料产业

所属单位：华中师范大学

成果简介：研制开发具有自主知识产权的高性能Al2O3-Ti（C，N）、Al2O3-Ti（C，N）-TiNi、等系列的纳米陶瓷复合材料刀具。其中，Al2O3-Ti（C，N）-TiNi三维网状纳米陶瓷复合材料体系的抗弯强度达到600-1000MPa，断裂韧性为7-13MPam1/2，维氏硬度为20-24GPa，明显高于普通Al2O3陶瓷刀具材料（400~500MPa）和常用的Al2O3-TiC陶瓷刀具材料（MPa）。Al2O3-ZrO2纳米复合材料的抗弯强度为820MPa，断裂韧性为7。8MPam1/2。纳米陶瓷复合材料性能均显著超过了国际上陶瓷刀具的标准。对45#淬火钢的加工实验表明，纳米陶瓷刀具具有良好的切削性能。本项目产品可实现高效率以车铣代磨加工，用单一工序代替多道工序，大大缩短工艺流程，并可实现高效率、高质量的车、镗和铣削加工，以及精密孔的加工，提高了加工效率和质量，减少机床占有率，特别有利于实现自动化切削加工，最终实现节能降耗的目标。应用领域本项目的目标市场之一为汽车制造行业。用纳米技术制备的纳米陶瓷复合材料刀具耐用度为硬质合金的几倍，对有代表性的45钢、不锈钢、高合金耐磨铸铁、冷硬铸铁、合金钢等被加工材料制成的零件，如汽轮机转子、缸体、电机转子、中环，冶金机械轧辊，轴承零件，飞机零件，球磨机衬板，汽车的箱体件、刹车毂、活塞、喷焊棍子、轧辊、导辊等可实现高效、大切削量的切削，提高切削效率2-10倍。

所属分类：新型材料产业

所属单位：华中师范大学

成果简介：由于蠕墨铸铁具有非常优良的力学性能和物理性能，在汽车发动机、刹车鼓、玻璃模具等行业获得了非常好的应用前景。但是，目前的冲入法和喂丝法蠕墨铸铁处理工艺很难保证其质量的稳定性。本项目开发了“两步法”蠕化处理新工艺以及独立自主研制的智能调控系统，用于蠕墨铸铁件的铸造生产，可以稳定控制蠕化率在80～100%范围内，并保证蠕墨铸铁件的其他冶金质量指标完全满足要求。本蠕墨铸铁智能控制系统的技术参数：蠕化率80～100%，孕育指数30～70，共晶指数0.5～3.3，缩松指数0.5～0.9。本项目获得了本市重点科技支撑计划项目与本大学重点新兴交叉学科培育计划项目的支持。

所属分类：新型材料产业

所属单位：华中师范大学

成果简介：本发明涉及一种粒状防板结酸碱两用三元微电解填料及其制备方法。该填料粒径为1~5mm，由铁粉、铝粉和石墨粉按质量比（2~6）∶（2~6）∶1混合造粒，隔绝空气烧结制得。该微电解填料适合酸性污水或碱性污水微电解处理。污水微电解效率高，填料区不易板结，反冲洗周期长。应用本发明三元微电解填料进行污水处理可在短时间内有效降低污水的CODCr并提高污水可生化性。本发明三元微电解填料原料易得，制备工艺简单，即解决了传统微电解技术存在的填料板结问题，又适合碱性污水处理。

所属分类：新型材料产业

所属单位：哈尔滨工业大学

成果简介：本项目以优良的陶瓷粉体为原料，设计添加多元体系的烧结助剂和分散剂、增塑剂、粘结剂等多种功能性助剂，采用先进的流延成型工艺技术和烧结工艺，制备出高性能氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化锆增韧氧化铝(ZTA)、氮化铝(AlN)和氮化硅(Si3N4)电子陶瓷基板。具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀以及良好的导热性、较低的介电常数和介质损耗、绝缘性能高、化学稳定性好等特性，广泛应用于LED灯、覆铜板、打印机、IGBT及MOSFET功率模块封装、射频/微波通讯、半导体晶圆加工设备、固体氧化物燃料电池等行业用的大功率电路基板、电子元器件封装陶瓷基板和散热基板等领域。 陶瓷基板厚度在0.25~2.0mm,尺寸最大可至5.5in×7.5in,平整度高(翘曲度≤0.3%),瓷质致密，表面粗糙度小,热震稳定性优良，激光加工性好，加工精度高。AlN电子陶瓷基板的热导率≥170W/(m-k)，抗弯强度≥400MPa；Si3N4电子陶瓷基板的热导率≥80W/(mk)，抗弯强度600MPa。该成果技术成熟度已达到7级。

所属分类：新型材料产业

所属单位：哈尔滨工业大学

成果简介：针对目前气相法制备硅碳材料的首次库伦效率低、体积膨胀大、循环寿命短等瓶颈问题，团队研发了兼具高首效和高强度的多孔碳基体、离子/电子双导界面包覆层等技术，系统掌握硅碳电池失效分析方法及失效机理，提升了材料的首次库伦效率、抑制了体积膨胀并改善了循环寿命。 2025年，按照EV动力电池25%的渗透率，材料市场规模可达百亿-千亿级，是推动动力电池产业升级的关键材料。

所属分类：新型材料产业

所属单位：哈尔滨工业大学

成果简介：针对严寒地区负温环境下传统水泥基材料无法正常水化应用的技术难题，提出以磷酸镁水泥体系替代传统胶凝材料体系，实现了负温水化硬化，同时研制出了基于磷酸镁水泥的超高性能混凝土材料，拓展了磷酸镁水泥体系的应用范围，为严寒地区负温环境下基础设施建设提供了新的材料和技术体系。共发表学术论文6篇，其中SCI论文4篇。 研究成果可广泛应用于极寒和严寒地区的基础设施建设。其技术优势使其特别适用于应急抢修与快速建设等项目场景，在大幅缩短建设周期迅速恢复关键基础设施的功能同时降低因极端气候引发的安全风险和经济损失,。

所属分类：新型材料产业

所属单位：哈尔滨工业大学

成果简介：一种含三维网络石墨烯的镁合金增材制造丝材的制备方法和应用，它涉及镁合金增材制造丝材的制备方法和应用。本发明为了解决镁及镁合金在增材制造过程由于镁合金黏度过低，造成熔池不稳定，从而影响成型能力的问题，首先将镁合金在坩埚中加热，利用原位制备工艺，或搅拌铸造方法在镁合金熔体中产生一定含量的石墨烯，当石墨烯体积分数足够高时，石墨烯在材料内部形成相互交联的三维网络结构。然后对复合材料铸锭进行挤压或拉拔成所需直径的增材制造丝材。本发明的方法是一种工艺简单、成本低廉，可应用于大规模工业化制造的新型镁合金的增材制造丝材。本发明应用于有色金属材料制造领域。

所属分类：新型材料产业

所属单位：哈尔滨工业大学

成果简介：一种含石墨烯细化剂的镁合金制备方法及应用，它涉及一种细化剂的制备方法及应用。本发明为了解决镁及镁合金中晶粒细化方法局限，晶粒容易长大的问题;首先将镁及镁合金在六氟化硫和二氧化碳的混合气氛的保护下在坩埚中加热，金属熔化后，将CO2气体通入到镁合金熔体中，并保持机械搅拌，通过镁热反应产生的石墨烯及其表面的纳米氧化镁即晶粒细化剂。将含有晶粒细化剂的镁及镁合金凝固，然后将制备好的含有晶粒细化剂的合金置入所需的镁合金体系中，细化合金熔体，在凝固过程中石墨烯以及表面的氧化镁形成更多的形核质点，同时阻止晶粒的长大。从而获得具有细小晶粒结构的铸态镁合金。本发明应用于有色金属材料制造领域。