新材料

1. 高效石墨烯導(dǎo)熱膜

隨著電子器件的輕薄化、集成化，電子器件的散熱成為制約其發(fā)展的重要因素。聚合物具有良好的耐腐蝕性、機(jī)械性能、加工性能等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子封裝和襯底材料中。然而，由于聚合物的熱導(dǎo)率較低，限制了其在電子設(shè)備導(dǎo)熱領(lǐng)域的應(yīng)用。通過在聚合物中加入石墨烯填料以提高聚合物的導(dǎo)熱性能，我們解決了石墨烯在聚合物中團(tuán)聚的難題。石墨烯在聚合物中可形成三維聯(lián)通網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使得石墨烯在聚合物中形成良好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，電子器件運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量可通過石墨烯導(dǎo)熱膜快速導(dǎo)出。實驗結(jié)果表明加入石墨烯填料后聚合物導(dǎo)熱系數(shù)可提高10倍以上，如環(huán)氧樹脂添加石墨烯填料后導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)2.6 W·m^-1·k^-1以上（環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱系數(shù)0.26 W·m^-1·k^-1）。在實際散熱效果測試中，石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合導(dǎo)熱膜可將基板溫度從90 ^oC降低到60 ^oC（圖1）。將石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合導(dǎo)熱膜置于手機(jī)電池背部，手機(jī)連續(xù)高強(qiáng)度使用2.75小時后，手機(jī)背部溫度并無升高。與未使用導(dǎo)熱膜手機(jī)相比，二者溫差可達(dá)11^oC（圖2）。且使用石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合導(dǎo)熱膜后，手機(jī)背部溫度分部更為均勻。

2. 超高比表面積活性炭及活性炭再生

活性炭化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸堿、不溶于水和有機(jī)溶劑，廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、食品加工、冶金、藥物精制、化學(xué)防護(hù)等領(lǐng)域。本項目以煤為原料，采用化學(xué)活化的方法制備活性炭。通過優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)（如活化溫度、活化時間等），制備得到超高比表面積活性炭。在最佳條件下制備得到的活性炭孔隙以微孔為主，有少量中孔，比表面積為4200 m²/g，總孔容為2.624 cc/g，微孔孔容為1.761 cc/g。依據(jù)《國家危險廢物名錄》規(guī)定，活性炭使用后納入危險廢棄物管理。因此，必須對使用后的活性炭進(jìn)行再生利用。通過對使用后的活性炭進(jìn)行再生，植物基活性碳再生后比表面積可達(dá)1500 m²/g以上。

3. 鋁合金硬質(zhì)陽極氧化

鋁合金硬質(zhì)陽極氧化可在鋁合金表面形成硬質(zhì)氧化膜，膜層具有硬度高、耐磨性好、耐高溫、優(yōu)良電絕緣性和抗蝕性等優(yōu)點(diǎn)。采用低溫硫酸法對3003鋁合金進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化，得到3003鋁合金低溫硬質(zhì)陽極氧化的最佳工藝參數(shù)。在最佳工藝參數(shù)條件下，得到的氧化膜表面平整均一、致密，無明顯坑蝕、色差現(xiàn)象。氧化膜的最大硬度可達(dá)400 HV以上，同時氧化膜具有良好的耐腐蝕性（中性鹽霧試驗?zāi)透g時間>1500 h）。

4. 高純煤系針狀焦

我國鋼產(chǎn)量世界第一，但優(yōu)質(zhì)鋼和特種鋼依然依靠進(jìn)口。電爐煉鋼是生產(chǎn)特鋼的主要方法，而電爐煉鋼離不開高功率和超高功率石墨電極，針狀焦是制備高功率和超高功率石墨電極的主要原料。此外，針狀焦也是鋰電池重要的負(fù)極材料。目前，我國針狀焦大部分依靠進(jìn)口。本項目以中溫煤焦油為原料，自主開發(fā)出煤基瀝青完全凈化技術(shù)，通過凈化、延遲焦化和煅燒三個工段制備得到針狀焦，推動碳素產(chǎn)品向高附加值和高效清潔轉(zhuǎn)變，替代進(jìn)口針狀焦。本項目設(shè)計能力為年處理中溫煤焦油瀝青12.5萬噸，年產(chǎn)5萬噸針狀焦。項目技術(shù)成熟，已通過論證，可直接建設(shè)投產(chǎn)。

5. 高效天然氣制芳烴（甲烷無氧芳構(gòu)化）

在無氧條件下，甲烷在Mo/HZSM-5催化劑作用下脫氫芳構(gòu)化可直接轉(zhuǎn)化為高附加值的苯和其他芳烴類產(chǎn)品，同時得到大量氫氣。解決了在高溫和高空速下催化劑的積碳和再生問題，通過甲烷-氫氣循環(huán)切換的方法，可長時間保持催化劑的高活性。并對催化劑進(jìn)行了優(yōu)化，使得催化劑具有高活性和高選擇性。日本明電舍公司對催化劑的長時間壽命進(jìn)行了中試驗證，通過甲烷、氫氣循環(huán)切換對催化劑進(jìn)行再生，催化劑可穩(wěn)定運(yùn)行1100小時，完全達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的要求。

6. 硅基太陽能電池前電極銀漿料

目前，我國硅太陽能電池前電極銀漿料市場幾乎全部被國外公司所壟斷。2015年前銀漿料需求量約為1300噸，產(chǎn)值約為150億元。開發(fā)出前銀漿料用高振實密度（3.6-4.9 g/cm³）銀粉，并實現(xiàn)了20噸/年的量產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，成功開發(fā)出太陽能光伏電池前電極銀漿料。并在光伏企業(yè)生產(chǎn)線上進(jìn)行測試，光電轉(zhuǎn)化效率與進(jìn)口漿料相當(dāng)，個別指標(biāo)優(yōu)于進(jìn)口漿料，并完成了10公斤級銀漿料軋制的工業(yè)化放大實驗。本項目生產(chǎn)的前銀漿料成本低于進(jìn)口漿料20-30%，極具價格優(yōu)勢和市場競爭力，市場前景廣闊。

7. 高阻氧聚合物薄膜