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成果（技術）簡介： 聚醚/酯熱塑性聚氨酯彈性體（簡稱 TPU），是由聚醚、聚酯、二異氰酸酯和 低分子二醇通過本體聚合方法制得。TPU 的性能介于橡膠和塑料之間，在常溫下 顯示出橡膠的彈性、耐磨性，而在高溫下又體現了塑料的加工性能，所以 TPU 又稱“彈性塑料”。它具有硬度范圍廣、高強度、高伸長、高耐磨、耐低溫，耐霉菌、耐油和化學介質等優異 性能，使之成為合成材料領域中多才多藝的高聚物。 本技術通過溶液造球法實現了 TPU 的微粒化，可使其與其它材料均勻混合。 項目來源：

成果與項目的背景及主要用途： 泡沫鋁材是一種新型的功能材料，一般孔隙率在 45％～98％之間，根據孔 隙特點分為開孔與閉孔兩種，各國學者早在 40 年代后期就對泡沫金屬材料有所 研究，但由于發泡工藝與孔的尺寸很難控制，一直未得到發展，直到 80 年代中 期以后才取得長足進展，開發出了一些有工業價值的生產工藝。目前，日本與德 國在研究、生產與應用泡沫鋁材與其他金屬泡沫方面居世界領先地位。我國對泡 沫鋁材的研究始于 80 年代后期，并取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破 性的成就，仍處于起步階段。 目前，泡沫鋁的應用主要有：防火和吸音板、沖擊能量吸收材料、建筑板、 半導體氣體擴散盤、熱交換器、電磁屏蔽物等方面。還應用于冶金、化工、航空 航天、船舶、電子、汽車制造和建筑業等領域，應用范圍還在不斷擴大。 技術原理與工藝流程簡介： 本課題采取的是傳統的粉末冶金工藝，把鋁粉和造孔劑混合后，壓制成預制 件，在熱水中將造孔劑溶解掉，然后在真空爐中對預制件進行真空燒結，就得到 了開孔泡沫鋁。本試驗方法具有以下優點： 1.采用的粉末冶金法可以制備復雜形狀的試樣，工藝簡單容易實現。 2.通過改變工藝參數可以十分容易地控制孔隙率、孔形狀及孔的大小。這一 點是其它方法難以做到的。 3.采用的造孔劑為尿素、碳酸氫銨，成本低、形狀可控且容易去除。 技術水平及專利與獲獎情況： 1. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, J.J. Li. Processing of open cell aluminum foams with tailored porous morphology. Scripta Mater 53(2005)781-785.(JCR 工程技術 二 區，2004 年影響因子 2.112,檢索號：952BD.同時被 Ei 檢索，檢索號：05289206237) 2. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, X.W. Du, J.J Li, H.C.Man. A novel method for making open cell aluminum foams by powder sintering process. Mater lett 59(2005)3333-3336. (JCR 工程技術 三區，2004 年影響因子 1.186) 113天津大學科技成果選編 3. 姜斌，趙乃勤. 泡沫鋁的制備方法及應用進展.金屬熱處理. 30(2005)36-40. （Ei 檢索，檢索號：05279197817） 應用前景分析及效益預測： 泡沫鋁以其獨特的結構而具有許多優異的性能，它不僅具有多孔材料所具有 的輕質特性，還具有金屬所具有的優良的力學性能和熱、電等物理性能，如滲透、 阻尼、能量吸收、高比表面積、電磁屏蔽等性能。目前，泡沫鋁材已經廣泛應用 于防火裝飾材料、沖擊能量吸收材料、熱交換器等。由粉末冶金法制備的泡沫鋁 工藝簡單，成本低廉，可以制備復雜形狀的試樣。并且通過改變工藝參數可以容 易地控制孔隙率、孔形狀及孔的大小，這一點是其它方法難以做到的。所以本方 法有推廣應用價值。 應用領域： 泡沫鋁的應用主要有：防火和吸音板、沖擊能量吸收材料、建筑板、半導體 擴散器盤、熱交換器、電磁屏蔽物等方面。還可廣泛應用于冶金、化工、航空航 天、船舶、電子、汽車制造和建筑業等領域。 合作方式及條件：合作開發 7、高附加值尖晶石結構鐵酸鎳/鐵酸鎂/鐵酸鋅納米粉的制備方法 成果（項目）背景、簡介及應用領域： 據市場調查公司(富士經濟)的調查，納米技術最先實現商業化的就是材料領 域。納米材料的世界市場規模到 2015 年預計可達 15000 億美元，其中電子學領 域最高可達 8000 億美元；生物技術領域最高可達 3000 億美元。 納米材料(又稱超細微粒、超細粉末)是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區域 的一種典型系統，其結構既不同于體塊材料，也不同于單個的原子。其特殊的結 構層次使它具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應等，擁有一系列新穎的物理 和化學特性，在眾多領域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應用 價值。 尖晶石結構的納米NiFe2O4作為一種陶瓷材料具有耐高溫，高硬度，高強度， 114天津大學科技成果選編 熱穩定性好等優點。NiFe2O4 是一種常用的軟磁材料，可用作磁頭材料、矩磁材 料和微波吸收材料，同時也是制備性能優良的磁電轉換復合材料所選用的磁致伸 縮材料，在電子工業上具有極廣闊的應用前景。NiFe2O4 還是好的氣敏傳感材料， 還可以作為鋰電池的負極材料。 本技術是一種新穎的納米化合物的制備方法，該法用水和熱能替代傳統的草 酸鹽、碳酸鹽等，與傳統共沉淀法制備超微粉相比，由于直接利用了萃取過程中 的物料，降低了粉末的生產成本，并得到了更高純度的產品，減少了化工原料的 消耗和廢水的排放，是制備高品質超細金屬氧化物材料經濟便捷的綠色化學工藝。 因此，這種結合溶劑萃取制備高級無機材料的新過程是極有發展前途的新方法。 這個過程容易將沉淀粒子的大小控制在納米范圍內，從而克服了直接水解法難以 控制氧化物粒度的弊端。 成果（項目）技術特點（技術優勢及主要指標）： 本項目采用先進的新方法，合成一些售價在 500~2000 元/公斤的高附加值的 納米材料，該新技術吸收和繼承了液相法的優點并解決了現有合成方法中存在的 一些不足。本技術采用低成本的原料，降低了能耗，且容易產業化。 該新技術為一步合成方法,吸收和繼承了液相法的優點并解決了現有合成方 法中存在的如下問題： 1）解決了固相法中產物粒度不易控制、批次間分布不均勻，產品粒徑大、 形貌不規則的問題，通過改變工藝條件，可以調節產品的形貌、粒度大小和性能。 2）本技術為一步合成法，反應在短時間內就能完成，且省去了濕化學法后 續工藝的高溫煅燒和球磨過程，能直接合成納米級或微米級的粉體。 3）通過使用有機萃取劑對亞鐵離子的萃取提高了產品的純度，通過萃取劑 的循環，降低了生產成本、減少了化工產品的消耗和排放，屬潔凈工藝。 4）容易實施對產品的改性。 5）原料來源廣泛、制備工藝簡單、流程短、耗能低、工藝條件容易掌握、 易于工業化生產。 技術水平及專利與獲獎情況： 1) 申請了國家專利，并獲授權：尖晶石結構鐵酸鎳納米粉的制備方法， 115天津大學科技成果選編 申請號: CN200710057617.7，授權號: CN100506749，授權日: 2009.07.01 尖晶石結構鐵酸鎂納米粒子的合成方法， 申請號: CN200710057615.8，授權號: CN101070192B，授權日: 2010.10.13 2) 該技術在實驗室已取得決定性突破。通過與企業的合作，進一步研究開 發，可望達到或超過國際同類產品的水平。 3) 該產品已完成放大實驗，經中試后，便可進行試生產和生產。 應用前景分析及經濟效益預測： 本技術采用的液相合成新方法優勢明顯，如反應時間短，后處理簡單等。而 且樣品為納米級，粒徑也較均勻，這對產品的性能有很大影響。此外，有機體系 中還可以直接用純水做反應物，無廢堿排放，有機萃取劑也可以循環使用，屬于 綠色工藝，具有重要的實際應用價值。 本技術的原料成本低于其它方法，設備投資小：主要設備是低壓反應釜，反 應在中性的介質中和低于 150OC 的溫度下進行，因而對設備的耐腐蝕性要求不 高，與目前的固相法相比設備的投資小。 本項目按照年生產能力 100 噸、原料成本 5 萬元/噸、產品銷售價 20 萬元/ 噸計算，毛利收入 1500 萬元。 技術轉化條件：（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規模） 1.原料，具體如下： ①鎳鹽：可以選用工業級的硫酸鎳、氯化鎳等，通過溶劑萃取提純 Ni2+。 ②少量氨水和萃取劑(循環使用)。 2.主要設備：低壓反應釜、過濾機、干燥箱、粉碎機。 3.生產用房高 4 米，其它為普通房。 4.投資規模：根據投資確定，如本年產總量 500 噸，項目開發總投資約為 2000 萬元，利稅可達到 3000-4000 萬。 合作方式及條件：面議。

本發明涉及一種橋梁拱上填料用泡沫混凝土，所述泡沫混凝土由以下質量份組成，ＰⅡ５２．５或４２．５水泥５００?６００份，鋰渣６０?２４０份，水２５０?３００份，發泡劑２?４份，減水劑３?４份，耐堿玻璃纖維１０?３０份，乳液防水劑２?５份，苯丙乳膠粉１２?１００份，增稠劑１?３份。待泡沫混凝土澆筑２８ｄ后，在泡沫混凝土混凝土表面浸漬硅烷雜化有機硅防水涂料。本發明涉及的橋梁拱上填料用泡沫混凝土與普通泡沫混凝土相比沉降率低、吸水率低、耐久性更好，同時采用鋰渣作為填料，解決了廢棄鋰渣的污染問題。

聚苯乙烯泡沫塑料是一種價廉、質輕、來源豐富的石油副產品，用途廣泛，在包裝、裝飾及廣告領域有著重要的地位。特別是近年來，我國制造業中真空實型消失模鑄造技術的飛速發展，需要應用大量的聚苯乙烯消失模；在廣告、裝飾裝潢領域，應用日趨廣泛。目前國內外聚苯乙烯材料成形加工技術，有兩種方法：對大批量生產，采用一次發泡聚苯乙烯泡沫珠粒，在模具中發泡成型的方法。這種方法除需

本項目團隊基于泡沫除塵機理和激光散射測塵原理,以粉塵實時監測技術、除塵劑智能配置技術、粉塵自動捕捉技術和系統智能調控技術等為核心，研發了一套智能化泡沫除塵系統。 一、項目進展 創意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 程丞 安全科學與工程學院/安全工程 2018/2022 劉蘇雨 安全科學與工程學院/安全工程 2018/2022 吳逸飛 安全科學與工程學院/消防工程 2018/2022 柴釧潤 安全科學與工程學院/安全工程 2019/2023 伍珊 安全科學與工程學院/安全工程 2019/2023 三、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 李堯斌 安全科學與工程學院/安全工程 碩導/副教授 煤礦瓦斯防治理論與技術 四、項目簡介 本項目團隊基于泡沫除塵機理和激光散射測塵原理,以粉塵實時監測技術、除塵劑智能配置技術、粉塵自動捕捉技術和系統智能調控技術等為核心，研發了一套智能化泡沫除塵系統。利用激光測塵儀和在線粒度分析儀對目標空間的粉塵濃度及粒徑分布進行實時監測，自動調節水箱、藥泵的水、藥比例，通過360°可調的泡沫噴射裝置和漩渦氣泵調節泡沫噴射的方位及壓力，進而實現對粉塵的高效、精準捕捉和沉降，除塵效率高達98%，解決了現有除塵裝置存在的工作方式耗能、工作效率低等痛點問題，實現了除塵工作的高度無人化、智能化。

300℃復合隔熱板是以聚氨酯（PU）預聚體為基體材料，以中空玻璃微球（HGM）為增強材料，并且添加催化劑等助劑制備的一類PU耐高溫隔熱復合材料。采用預聚體法分別制備了改變PU交聯度和改變填料用量的2組PU/HGM復合材料；通過壓縮實驗、硬度實驗、導熱系數和TG-DTA測試，結果表明：當HGM用量在一定質量分數比例時，所制得復合材料壓縮強度為37.42MPa，彈性模量為9.96MPa，最大壓縮應變5.19%，導熱系數為0.1483Ｗ／ｍ·Ｋ，耐熱性（使用溫度）為２２０℃左右，３００℃時失重率為８０％。材料的綜合性能最優。 中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要從粉煤燃燒后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料來源廣泛、價格低廉。ＨＧＭ 具有諸多優良的性能，包括質輕、導熱系數低和抗壓能力強等。ＨＧＭ 在復合材料中廣泛應用，不僅可以降低復合材料的密度，而且還可以增加復合材料的力學性能、絕緣性和耐熱性等性能。中空玻璃微球（ＨＧＭ）主要從粉煤燃燒后的粉煤灰中提取出的和人工合成的，原料來源廣泛、價格低廉。ＨＧＭ 具有諸多優良的性能，包括質輕、導熱系數低和抗壓能力強等。ＨＧＭ 在復合材料中廣泛應用，不僅可以降低復合材料的密度，而且還可以增加復合材料的力學性能、絕緣性和耐熱性等性能。通過ＨＧＭ 對ＰＵ泡沫燃燒和力學性能的影響的實驗表明，ＰＵ泡沫中僅加入ＨＧＭ 對其氧指數和水平燃燒速度影響不大，但可改變其應力－應變過程：當壓力低于臨界值時，應變隨壓力增大而緩慢增加；而當壓力超過臨界值后，應變隨壓力增大而迅速增加。通過向硬質ＰＵ泡沫塑料中添加石墨和ＨＧＭ，實驗表明：１０％（ｗｔ，質量分數，下同）的ＨＧＭ、２０％的石墨和７０％的硬質泡沫塑料制得的復合材料具有最佳的阻燃性能，且復合材料的極限氧指數達到了３０％（體積比），并得到了最大耐壓強度和彈性模量。隨著ＨＧＭ 的含量增加，復合材料的拉伸強度增加，而其密度和溶脹比下降。密度為１２５ｋｇ／ｍ３ 的ＨＧＭ 對低密度（５４～９０ｋｇ／ｍ３）硬質泡沫塑料的性能影響，在微球含量為０．５％～５％的范圍內確定微球含量對該泡沫塑料熱膨脹系數、拉伸和壓縮性能的影響。

本聚氨酯（SMPU）材料相較于傳統高分子材料（PLA、PCL、PE、PP等）具有高力學性能、可記憶、可降解、低溫加工、X射線可透性等特性。應用領域包括：醫用和非醫用。醫用領域可用于骨修復材料，包括：可吸收骨釘、骨棒；脊柱：融合器；填充材料、修復再生材料，覆蓋50%以上骨修復材料應用場景。非醫用可用于膜材（包裝）、模擬手術假體、建筑材料、石膏板假體等。材料性能優勢如下： 1.力學性能突出 室溫下，模量可達約3500MPa，拉伸強度約40～58MPa，拉伸斷裂伸長率約32%。在人體內部生理條件下仍具有580～1200MPa的模量和25～35MPa的拉伸強度，拉伸斷裂伸長率超過200%。 2.形狀記憶 賦形和回復溫度不超過50°C，利于實際應用。形狀固定率大于97%，形狀回復率大于86%。高形狀回復應力：根據硬段的分子結構和硬段含量的不同，形狀回復力在0.1～15.0MPa之間可調，且持續時間長，可達280小時以上。 3.能夠完全填充 材料在形狀回復過程中還能“自適配”不規則的復雜形狀，使智能人工骨能夠自動填充不規則的骨缺損區域，解決骨缺損修復過程中骨不連的問題。 4.微創植入 與傳統的人工骨或其他骨科植入物以開放手術植入人體的實施手段不同，SMP制造的智能人工骨或其他智能骨科植入物（如椎間融合器、骨螺釘、夾骨板等）可以通過微創手術植入人體，然后在體內擴充。這種方法利用SMP及微創手術獨特的優勢，可以很大程度上減輕病人的痛苦并取得理想的醫療效果。 5.降解速率可調 通過調節硬段的分子結構和含量，可獲得降解速率不同的線性SMPUs。     6.低溫加工性能優異 擠出和注塑加工溫度在110～130°C之間，遠低于目前已經商品化的可降解醫用高分子材料聚乳酸、聚乙二醇和聚乙醇酸的加工溫度，加工難度和加工成本更低。

聚苯乙烯泡沫塑料是一種價廉、質輕、來源豐富的石油副產品。聚苯乙烯泡沫塑料的用途廣泛，在包裝、裝飾及廣告領域有著重要的地位。 傳統聚苯乙烯泡沫塑料成形加工技術，主要有二種方法：1）發泡成形技術，適合大批量生產。采用一次發泡聚苯乙烯泡沫珠粒，在模具中發泡成型的方法。這種方法除專用發泡成型設備外還需要價格昂貴的金屬模具。2）熱絲手工切割技術，適合單件、小批量生產。這種方法加工效率低、精度及表面光潔度差，只能完成無精度要求切割任務。

聚苯乙烯泡沫塑料(PS)又稱為發泡聚苯乙烯，因其具有易成型、價格低、使用性能佳等優點而被廣泛用于新型包裝材料、建筑保濕材料、隔音絕熱材料等，但使用后的聚苯乙烯泡沫塑料大量被廢棄，加上其難以自行降解而造成了眾所周知的“白色污染”。聚苯乙烯分子中苯環具有較高活性,可以通過化學改性向苯環中引人其它官能團, 如磺酸基、羧酸基、羥基等, 使其轉變成具有目的功能性的高分子材料，如用作水處理助劑、膠黏劑，或催化裂解制備苯乙烯單體、燃料等。廢聚苯乙烯泡沫塑料經磺化改性后，可制備混凝土減水劑和油井水泥外加劑等。聚苯乙

本發明涉及用于鐵路路基基床底層的泡沫輕質混凝土材料。本發明針對由散粒巖土體材料填筑而成的鐵路路基存在的缺點，公開了一種替代常規鐵路路基基床底層填料的工程材料。本發明的技術方案是，用于鐵路路基基床底層的泡沫輕質混凝土材料，由適當配比的水泥、水、發泡劑及外加劑，采用混凝土工藝經物理化學反應硬化形成。本發明的泡沫輕質混凝土材料可替代常規鐵路路基基床底層填料，其主要特點是：輕質、整體性強、強度高、性能穩定、無塑性變形、施工周期短、地基層處理深度減少等。可保證列車運行的平穩與舒適性，減少路基病害，節約運營期間的維護成本。本發明的泡沫輕質混凝土材料特別適合高速鐵路路基填筑。