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電池高性能低鉑電催化劑研究首先合成含有高指數(shù)面的Pt3Fe 多級(jí)納米線，再通過(guò)煅燒得到含有兩個(gè)原子層厚的 Pt-skin結(jié)構(gòu)，并評(píng)估了該材料在酸性介質(zhì)中的氧還原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理論計(jì)算結(jié)果證明含有高指數(shù)面的 Pt-skin表面對(duì)反應(yīng)中間體的吸附能優(yōu)化，有利于電催化反應(yīng)的進(jìn)行。該工作首次將 Pt-skin和高指數(shù)面結(jié)合，在催化劑活性和穩(wěn)定性方面有了很大提升，為高性能電催化材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)指出了新方向。

具有微納多孔結(jié)構(gòu)的聚四氟乙烯（PTFE）微孔材料在高效過(guò)濾、防水透聲、高端織物、醫(yī)療器械等國(guó)民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。但是，由于PTFE材料極難加工，近五十年來(lái)，只有美國(guó)Gore公司開(kāi)發(fā)的拉伸法實(shí)現(xiàn)了PTFE微孔產(chǎn)品的大規(guī)模商品化生產(chǎn)，產(chǎn)值高達(dá)百億。但是，拉伸法存在的一些頑固問(wèn)題仍然沒(méi)有得到解決，如產(chǎn)品均勻性、產(chǎn)品孔徑與孔隙率的。本成果顛覆傳統(tǒng)拉伸法，創(chuàng)造性地提出了基于剪切誘導(dǎo)原位成纖工藝，巧妙地解決了存在半個(gè)多世紀(jì)的問(wèn)題，可制備具有高孔隙率、小孔徑、高強(qiáng)度的高性能PTFE微孔材料，并且可根據(jù)生產(chǎn)需求靈活調(diào)整產(chǎn)品宏觀性狀與微觀結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝參數(shù)調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)具有不同微觀結(jié)構(gòu)的平板膜、纖維、中空纖維膜、微孔泡沫等批量化生產(chǎn)。與拉伸法相比，本成果工藝靈活、設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗顯著降低、無(wú)環(huán)境污染，具有良好的產(chǎn)業(yè)化潛力。此外，本成果提供了一種具有普適性的PTFE微孔材料改性方法，可以通過(guò)先進(jìn)的復(fù)合工藝實(shí)現(xiàn)具有高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱等功能化PTFE材料，有效填補(bǔ)市場(chǎng)空白。圍繞本成果，已發(fā)表多篇國(guó)際論文、申請(qǐng)四項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利、兩項(xiàng)海外專利，在油水/固液分離、先進(jìn)織物等領(lǐng)域具有良好應(yīng)用前景，相關(guān)產(chǎn)品已成功驗(yàn)證并得到多方行業(yè)內(nèi)專家認(rèn)可。

有關(guān)新冠肺炎疫情防護(hù)，在專家給出的眾多建議中，除了戴醫(yī)用口罩和N95口罩外，還有一項(xiàng)最重要的方法，就是“注意手衛(wèi)生，勤洗手，使用洗手液或肥皂，流水洗手或使用含酒精成分的免洗洗手液”。疫情發(fā)生后，華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院王利民教授立即帶領(lǐng)“化學(xué)與藝術(shù)”課程團(tuán)隊(duì)，投入到“華理香”免洗手消毒液的研發(fā)中，并依托產(chǎn)學(xué)研合作企業(yè)投入生產(chǎn)，目前產(chǎn)品已面市。“華理香”洗手液是化學(xué)與藝術(shù)的一次碰撞，是產(chǎn)學(xué)研深入結(jié)合的范例，更是華理師生將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與抗擊疫情相結(jié)合的一次實(shí)戰(zhàn)。在王利民教授開(kāi)設(shè)的“化學(xué)與藝術(shù)”系列課程中，“十二花神——香文化與化學(xué)”等主題將同學(xué)們帶入了一個(gè)化學(xué)與藝術(shù)交融的世界。在王利民的指導(dǎo)下，同學(xué)們動(dòng)手、動(dòng)腦，不僅將課堂上所學(xué)的日用化學(xué)品專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為抗疫急需的產(chǎn)品，同時(shí)賦予產(chǎn)品人文情懷，使其變成有溫度的“藝術(shù)品”。“化學(xué)與藝術(shù)”課程強(qiáng)調(diào)將化學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)與人文修養(yǎng)結(jié)合起來(lái)，做到理工滲透、文理藝結(jié)合，善于發(fā)現(xiàn)化學(xué)化工中蘊(yùn)藏的美，同時(shí)挖掘日常生活中的美。對(duì)此，課程中的學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)將化學(xué)與藝術(shù)結(jié)合起來(lái)，將消毒洗手液與香文化結(jié)合起來(lái)，在王老師的指導(dǎo)下，研發(fā)出富有東方韻味的“華理香”消毒洗手液。殺菌率99.99%、75%酒精、免水洗……“華理香”消毒洗手液具有哪些特色？據(jù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹，洗手液的配方系團(tuán)隊(duì)新研發(fā)，其中組分有性能獨(dú)特的助劑，可達(dá)到洗護(hù)合一的效果。洗手液體系中的酒精和水共同存在時(shí)，破壞蛋白質(zhì)分子間的各種作用力，蛋白質(zhì)會(huì)失去生理活性，從而達(dá)到殺菌的目的。不過(guò)，過(guò)高濃度的酒精會(huì)很快沉淀蛋白質(zhì)形成一層保護(hù)膜，反而阻礙其透入深層發(fā)揮殺菌作用。若酒精濃度過(guò)低，雖可進(jìn)入細(xì)菌，但不可將其體內(nèi)的蛋白質(zhì)凝固，同樣也不能將細(xì)菌徹底殺死，所以75%的濃度最為合適。團(tuán)隊(duì)產(chǎn)學(xué)研的合作單位廣東好順歐迪斯科技股份有限公司是一家大型日化企業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備好，工藝先進(jìn)，管理嚴(yán)格，確保產(chǎn)品的質(zhì)量符合要求。在研發(fā)的各環(huán)節(jié)，院士工作站給予了強(qiáng)大技術(shù)支持。據(jù)王利民介紹，無(wú)論是從有效成分含量、消毒抑菌效果，還是保濕護(hù)理效果、pH值等各個(gè)方面看，該款自主研發(fā)的酒精消毒洗手液都是抗疫防疫必備的防身利器。屈原《離騷》中有許多香的詠嘆：“扈江離與辟芷兮，紉秋蘭以為佩”“朝飲木蘭之墜露兮，夕餐秋菊之落英”。我國(guó)香文化歷史悠久，發(fā)源于春秋戰(zhàn)國(guó)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期歷史演變，逐步融入中華民族精神、價(jià)值觀念和美學(xué)觀念等。王利民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)傳承中華傳統(tǒng)香文化，結(jié)合現(xiàn)代香氛技術(shù)，研發(fā)出了“華理香”系列品牌。該款免洗手消毒液即為系列品牌的第一款茶香產(chǎn)品。據(jù)王利民介紹，這款產(chǎn)品是以課題組最新的日用化學(xué)品技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合公司先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，再賦予產(chǎn)品東方茶香香氛而形成的，也是學(xué)生積極回報(bào)社會(huì)，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和時(shí)下的社會(huì)需求相結(jié)合的“好作業(yè)”。在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)曾多次到企業(yè)考察交流，將實(shí)驗(yàn)技術(shù)成果和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，與企業(yè)進(jìn)行溝通，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和使用效果。在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)后，團(tuán)隊(duì)立即將免洗手消毒液送到抗疫的一線工作人員手里，為他們多提供一道安全防護(hù)。

1）在國(guó)內(nèi)外首次研究開(kāi)發(fā)了對(duì)鎂合金具有陰極保護(hù)作用的富鎂涂層，通過(guò)優(yōu)化的微弧氧化技術(shù)獲得高度孔隙率表面，并通過(guò)硅烷處理使涂層與鎂合金的結(jié)合力從6MPa提高到12MPa。利用純鎂顆粒的犧牲陽(yáng)極作用及氧化鈰顆粒的控制活化作用，得到對(duì)AZ91D鎂合金具有高度屏蔽作用、陰極保護(hù)作用和高結(jié)合力的耐蝕富鎂涂層，耐蝕顯著提高，耐鹽霧2200小時(shí)以上。 2）在富鎂涂料的基礎(chǔ)上，通過(guò)以部分鋁粉代替鎂粉，研制開(kāi)發(fā)了適用于鋁合金基體的新型高性能鎂鋁復(fù)合涂料，該復(fù)合涂層對(duì)鋁合金具有高結(jié)合力、兼?zhèn)淦帘巍㈥帢O保護(hù)和緩蝕等多種功能，極大提高了鋁合金的耐蝕性，其耐鹽霧性能達(dá)到4000小時(shí)以上。 主要技術(shù)指標(biāo)：涂層具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能、耐蝕性。特別適合于苛刻的腐蝕環(huán)境中。鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在軍機(jī)、衛(wèi)星、導(dǎo)彈等航空航天器中具有極重要的應(yīng)用價(jià)值，在汽車、民航機(jī)、電器產(chǎn)品等有很廣泛應(yīng)用。但由于鎂合金在自然環(huán)境和各種腐蝕性介質(zhì)中腐蝕速率皆很高，腐蝕已成為制約其應(yīng)用的主要問(wèn)題之一。我們開(kāi)發(fā)的適用于鎂合金的富鎂涂層，大大提高了鎂合金的耐蝕性，其成本與目前使用的高分子類涂層相當(dāng)，但耐蝕性顯著提高。在各種軍、民用鎂合金的應(yīng)用場(chǎng)合都具有明顯的推廣應(yīng)用前景。鋁合金是應(yīng)用最廣泛的有色金屬材料之一，但在苛刻的腐蝕性環(huán)境中（如海水及海洋氣候等），鋁合金皆需要采用涂層保護(hù)技術(shù)，我們開(kāi)發(fā)的適用于鋁合金的鎂鋁復(fù)合涂層，其成本與目前使用的高分子類涂層相當(dāng)。

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(guó)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(guó)防和民用高技術(shù)領(lǐng)域。

“高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)技術(shù)”項(xiàng)目是以北京市科委經(jīng)費(fèi)支持為起源、以國(guó)家“十二• 五”科技支撐計(jì)劃為發(fā)展，以北京科技大學(xué)與美國(guó)波音公司國(guó)際合作開(kāi)發(fā)高性能稀土鎂合金等為基礎(chǔ)，逐步形成的一項(xiàng)特色科技成果。通過(guò)系統(tǒng)地研究鑄軋、擠壓板坯熱軋、鑄錠熱軋和熱處理過(guò)程中鎂合金組織演變機(jī)理與性能控制技術(shù)等，研發(fā)出具有高成形性能的稀土鎂合金；實(shí)現(xiàn)了高精度鎂合金板成卷軋制過(guò)程自動(dòng)化控制及精整、表面處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并完成了高精度鎂合金專用軋機(jī)機(jī)組及控制裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)及應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上研發(fā)出高性能稀土鎂合金薄板帶生產(chǎn)工藝技術(shù)。

開(kāi)發(fā)了一系列高效聚丙烯成核劑以及相關(guān)的生產(chǎn)工藝，并應(yīng)用所開(kāi)發(fā)的高效成核劑開(kāi)發(fā)了高性能聚丙烯專用料。具體成果如下： （1）開(kāi)發(fā)了具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的山梨醇類聚丙烯透明成核劑，應(yīng)用此類成核劑可以開(kāi)發(fā)高透明聚丙烯專用料，可以應(yīng)用在食品包裝、日用品以及醫(yī)用注射器等領(lǐng)域。目前此類成核劑已經(jīng)小批量生產(chǎn)。 （2）開(kāi)發(fā)了制備有機(jī)磷酸鹽類成核劑NA-40的一步法新工藝，將傳統(tǒng)工藝中的三步反應(yīng)集于一釜完成，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品的總收率達(dá)到86%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。制備了納米有機(jī)磷酸鹽類成核劑，對(duì)聚丙烯的力學(xué)性能和光學(xué)性能都有比較明顯的改善，具有良好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。納米成核劑與市場(chǎng)未納米化的同類產(chǎn)品相比，在達(dá)到相同改性效果時(shí)，成核劑的應(yīng)用量可減少一半，具有較好的推廣價(jià)值。應(yīng)用這類成核劑可以開(kāi)發(fā)高透明、高剛性、高耐熱的聚丙烯材料。目前，此類成核劑已經(jīng)批量生產(chǎn)（上海科塑高分子材料有限公司）。 （3）開(kāi)發(fā)了一種新型高效羧酸金屬鹽類聚丙烯β晶型成核劑，結(jié)構(gòu)屬國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)，已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家專利。這種成核劑具有較高的成核效率和選擇性，能夠誘導(dǎo)聚丙烯產(chǎn)生高含量的β晶型，聚丙烯的抗沖擊強(qiáng)度提高3-4倍，熱變形溫度提高10-15℃，解決了聚丙烯一直存在的抗沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度不能同時(shí)提高的矛盾，應(yīng)用這種成核劑能夠開(kāi)發(fā)高抗沖高耐熱的聚丙烯材料。目前，此類成核劑目前處于中試階段。

2018年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng) 電網(wǎng)是我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)耐熱導(dǎo)線40%市場(chǎng)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(guò)3000萬(wàn)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(guó)內(nèi)30%市場(chǎng)份額，特別是大跨越導(dǎo)線，幾乎包攬了國(guó)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(guò)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(guó)家973項(xiàng)目、國(guó)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(guó)發(fā)明專利，1項(xiàng)美國(guó)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(guó)家，海外累計(jì)架線超2萬(wàn)公里，打破國(guó)際壟斷，成為中國(guó)制造和中國(guó)電力走出去的“國(guó)家名片”。 導(dǎo)線性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室 超細(xì)夾雜物去除-現(xiàn)場(chǎng)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(yáng)-荊門 1000kV 黃河大跨越

國(guó)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(chǎng)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(guó)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(chǎng)前景預(yù)測(cè) (1) 國(guó)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(cè)2015年此領(lǐng)域的世界市場(chǎng)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(cè)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(kāi)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(chǎng)額將達(dá)到3.3-4.0億美元。

新金屬材料國(guó)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(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃特聘教授1人，留學(xué)回國(guó)人員3人，長(zhǎng)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(kāi)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(guó)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(kāi)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(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)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(kāi)關(guān)性能明顯提高，使其成為高性能大容量真空開(kāi)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。