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化工新型材料

2017-04-23

新材料产业 2017年10期
关键词:材料

英国研制出人造蜘蛛丝

蜘蛛丝是最强韧的天然纤维之一,制造出媲美天然蛛丝的人造纤维,是材料学的重要研究方向。2017年7月,英国剑桥大学成功研制出一种高弹性、超强韧的液态线状纤维,性质与天然蜘蛛丝相似,可以黏着并且富有弹性,有着广泛应用前景。研究人员揭示了人造蛛丝是如何实现多次拉伸后还保持紧绷不变形的原因。科学家们依靠这一特性,成功发现了纤维弹性与液滴表面张力的平衡点,现在他们使用油滴和塑料纤维就能够完成这一研究。与现有生产方法相比,这项新技术能耗低,不需要使用有毒溶剂,而且在室温下就能运作,可用于改进人造蛛丝及其他各种合成纤维的生产。科研人员表示,这种纤维有着与蛛丝一样的特性,将来在防弹装甲、增强纤维织物等军事应用领域拥有着广阔的前景。(航空工业发展研究中心)

科学家发明碳纤维“扭曲发电机”

据报道,近日,一个中外联合研究团队报告说,他们开发出一种高科技纱线,只要拉伸或者扭转它就能产生电能。研究人员将这种由碳纳米管制成的新材料称作“扭曲发电机”,并表示未来它或有助于人们减少对化石能源的依赖。相关论文发表于《科学》杂志。

美国得克萨斯大学达拉斯分校、韩国汉阳大学、中国南开大学等机构的研究人员合作研发了该材料。研究人员表示,这种纱线需要先在盐水等电解质溶液中浸泡,使电解质中的离子附着到碳纳米管表面。当纱线被拧紧或拉伸时,碳纳米管之间的距离变小,离子聚集到一起密度变大,就会将拧紧或拉伸过程中的机械能转化为电能。

结果表明,每千克纱线可产生250W的峰值电能,比其他将机械能转换为电能的技术高出100倍以上。而且当许多纱线被聚集在一起时,发出的电量更多。研究人员还利用这种纱线采集海浪运动产生的能量。他们把纱线浸泡在海水里面,上面连着一个气球,下面连在一块沉在海床的装置上。每次海浪过来时,气球上升,拉长纱线,便产生了电能。

由于这些纱线具有可扩展性,研究人员表示,它们可以在任何有可靠动能的地方使用,并适合为物联网传感器提供电能。

尽管能产生足够的能量,但该设备成本过于昂贵,无法立即进行商业转化。而且,纱线的生产十分困难,需要大量的时间和金钱。研究人员希望这些问题在未来能有所改善。“这是人们发现的第一个基于扭动发电的‘发电机,它只是一个婴儿,我们还有很多东西需要了解。”参与该研究的美国得克萨斯大学的Ray Baughman说。(中国科学报)

太空最耐熱聚合物材料kapton 首次实现3D打印

据报道,弗吉尼亚理工大学研究人员首次成功使用kapton材料进行了3D打印,kapton是一种广泛用于卫星和航天器绝缘隔热的高性能聚酰亚胺材料。

Kapton是一种芳族聚合物,具有极高的热稳定性和化学稳定性,其分子结构导致很难用该材料制造复杂零部件。因此采用传统工艺只能以大型薄片的形式进行加工,这些金箔似得薄片被层叠在一起,用于卫星和航天器的绝缘层以抵御极端高温和寒冷环境。该3D打印材料的成功制备,意味着理论上可以用Kapton为原材料3D打印出任意形状的零部件,拓展该材料在太空探索、电子和航空工业的应用。

研究人员称,kapton是目前3D打印最耐高温的聚合物,其变形温度比其他可打印聚合物要高出285华氏度。通常3D打印聚合物在300华氏度左右就开始失去其力学强度,而Kapton材料可以在高达1020华氏度的温度下仍保持性能。同时,该3D打印Kapton材料与传统工艺制造出的Kapton薄膜相比具有同样的热性能。这种材料未来可以用来3D打印卫星部件,如高温过滤器或高温喷嘴等。

经过一年的测试和对打印方式的微调,研究人员为该材料申请了专利。目前,几家大公司表达了对这种材料的兴趣。(北方科技信息研究所)

柔性医用3D打印热塑性复合塑料被开发

据报道,近日,英国公司Torc2开创性地开发出一种耐用的柔性3D打印塑料。它是一种热塑性复合材料,在37℃下是固体,在55℃左右时则具有很好的延展性,可以重塑。这意味着可以直接在患者身上调整和改变由这种材料制成的3D打印医疗设备,这可能会改变肢体损伤等病情的治疗方式。

据开发者介绍,这种材料可以用来制造治疗脑瘫和髋关节发育不良的夹板和支撑物,也适合用来为下肢假肢制造可重塑的衬套,有潜力替代熟石膏在医疗领域的应用。“这种材料的关键特性是它可以在低温下软化。温度在55℃左右时,医疗专业人员可以直接在患者身上重塑它。这既减少了浪费,降低了成本,因为制造一个可轻松重塑的设备就够了,而不是之前的好几个类似的设备,同时也节省了安装时间,提升了患者体验,”Torc2解释说。

这种3D打印材料的应用并不局限于脑瘫和髋关节发育不良,许多情况下都需要一整套的支撑物和夹板,其中很多都需要经常调整和改变,而Torc材料改变起来很快、很容易。随着它的进一步发展,还会有更多可能性。目前,Torc2正在计划升级其实验室规模的3D打印工艺,以生产用于临床试验的全尺寸设备。(3D虎)

ENOC推出新型生物柴油产品

据报道,迪拜酋长国国家石油公司(ENOC)宣布在阿联酋市场推出一种新型绿色柴油产品——“生物柴油5号”(Biodiesel 5)。

“生物柴油5号”是由植物油、烹调废油及动物油脂等为原料制成。由于生物柴油来源于可再生资源,同时使用生物柴油可减少一氧化碳、烟尘和不充分燃烧碳氢化合物排放,因此推广使用生物柴油将有利于实现地区环境保护和可持续发展。

该产品已在阿联酋经过测试,可像传统柴油一样被泵送、储存和燃烧。产品目前主要用于货车和重型建筑施工设备,使用时无需对原有设备发动机和燃料储存设施进行升级。(商务部网站)

陶氏杜邦将扩充深圳工厂产能

据报道,近日,陶氏杜邦特种产品业务部旗下的交通运输与先进材料事业部宣布,将扩充其深圳工厂的产能,以满足汽车、消费品和电子产品市场的客户对于工程聚合物的强劲需求。

陶氏杜邦特种产品业务部将投资约4 200万美元,用于安装三条全新的生产线以实现产能扩充。这3条生产线预计将于2019年第2季度前安装完成,并于同年年底前全面投产。

此次扩能投资将助力杜邦特种树脂产品日益增长的市场需求,包括:杜邦Zytel聚酰胺尼龙(PA)、杜邦Zytel HTN(高温尼龙)、杜邦Zytel特种尼龙以及杜邦Hytrel热塑性聚酯弹性体。值得一提的是,这是杜邦首次在亚太区具备Hytrel热塑性聚酯弹性体的共混产能。

陶氏杜邦交通运输与先进材料事业部总裁石睿先生表示,“此次投资并扩充深圳工厂的产能体现了我们致力于通过提供满足客户及市场需求的创新材料和解决方案,来应对客户迅速增长的需求的承诺。”(新华网)

新型过滤纸可高效清除空气PM2.5

据报道,最近,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员朱英杰带领的科研团队在可用于高效清除空气PM2.5细颗粒物的新型过滤纸的研究中取得新进展。该团队在之前羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的研究工作基础上,成功研制出一种可高效清除空气PM2.5细颗粒物的新型羟基磷灰石超长纳米线基过滤纸,以及以该材料作为滤芯的过滤口罩。该新型过滤纸生物相容性好、环境友好、无毒无害、柔韧性高、纳米线之间可自组装形成三维网络纳米多孔结构、表面吸附能力强,可有效拦截、吸附和过滤空气PM2.5细颗粒物,过滤效率高。另外,为显著改善新型过滤纸的透气性,该团队采用羟基磷灰石超长纳米线作为主要构建材料,再与植物纤维复合,从而形成多级复合孔道结构,实现了在保持空气PM2.5细颗粒物高过滤效率的同时,还可大大提高过滤纸的透气性。

新型过滤纸对空气PM2.5和PM10颗粒物的过滤效率均高于95%,并且具有良好的透气性,过滤效率优于多种商品化口罩。更为重要的是,该新型过滤纸在中度、重度、严重污染等不同程度的空气污染环境中,对PM2.5细颗粒物的过滤效率均高于95%,可作为核心过滤材料嵌入日常过滤口罩中,实现在各种雾霾天气环境中个人的有效防护。此外,该新型过滤纸还可多次重复和长时间使用。该新型过滤纸还有望作为高效滤芯材料应用于空气净化器、空调等产品中。

该团队还研制出一种具有抗菌功能的新型羟基磷灰石超长纳米线基过滤纸,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等常见细菌具有高效抗菌活性,有望应用于高效抗菌过滤口罩。(中化新网)

中国高透明聚丙烯产品首次打入日本市场

据报道,日前,宁波梅山保税港区,STAR SKIPPER号远洋货船鸣笛起航,镇海炼化12t透明聚丙烯M26ET发往日本。这不仅是中国石化高透明聚丙烯产品首次出口日本,也是中国高透明聚丙烯产品首次打入日本市场,为聚丙烯产品大步“走出去”奠定坚实基础。

2014年11月,镇海炼化高端产品透明聚丙烯M26ET研发成功,熔指达到26g/10min,突破了当时国产环管工艺聚丙烯无规共聚牌号的熔指上限。独特的加工工艺使该产品具有极高的硬度、刚性和透明度。产品主要应用于注塑包装和吹塑成型等加工领域,用于加工医疗器皿、家用品及食品容器等制品,应用非常广泛。

因其极好的综合性能,M26ET问世以来广受市场追捧,成为创效较好的聚丙烯产品牌号。在中国石化提前布局聚烯烃产品海外市场的战略指导下,2016年5月,镇海炼化配合相关单位试料推广9个牌号产品。2017年6月,镇海炼化派出技术力量到日本進行技术指导。M26ET产品特别有利于日本工厂注塑成型,产品质量优于其本土原料,获得日本5大综合商社之一丸红PLAX株式会社的青睐并签署订单。(中国石化报)

康得集团高性能碳纤维生产线投产

据报道,8月8日,康得新控股股东康得集团旗下子公司中安信碳纤维项目在河北廊坊新兴产业示范区投产。作为国内首条单体规模最大的高性能碳纤维生产线,该项目的建成投产将打破多年来的国际垄断,为国内碳纤维行业赶超国际先进水平奠定坚实基础。

康得集团、中安信科技有限公司董事长钟玉表示,中安信碳纤维项目的投产,将为康得集团以及旗下上市公司康得新集团打造碳纤维轻量化生态平台,对中国新能源汽车轻量化产业发展、实现弯道超越具有重要意义。

钟玉透露,该生态平台将为全球的整车企业提供从轻量化设计、研发、样件试制、检测、小批量生产到大规模供货的一站式整体解决方案。目前,平台核心企业康得复材已与北汽、蔚来汽车、上汽、广汽、长安汽车等14家整车厂商形成战略联盟,建成了具有合作共赢特色的商业生态平台,共同推进新能源汽车产业加速发展。

公开资料显示,中安信碳纤维项目总投资50亿元。此次建成投产年产5 000t原丝、1700t碳丝,是中国单体规模最大的高性能碳纤维生产线,可生产ZA50X、ZA55X以及ZA40M、ZA50M、ZA55M等一系列世界领先的高性能碳纤维产品,满足民用航空、高端工业对高性能碳纤维的需求。(蒋洁琼)

中国建材成功下线世界首块大面积碲化镉薄膜弱光发电玻璃

据报道,近日,中国建材集团有限公司旗下成都中建材光电材料有限公司生产的世界第1块大面积碲化镉薄膜弱光发电玻璃在四川成都成功下线,标志着中国首条具有国际先进水平的年产80MW碲化镉薄膜弱光发电玻璃工业4.0示范生产线正式投产。现已实现实验室转换效率17.8%,小组件转换效率14.5%,达到国内领先水平。

此次成功下线1.2m×1.6m的薄膜弱光发电玻璃产品,是在普通玻璃上镀上碲化镉光电材料,让普通玻璃从绝缘体变成可导电的导体,进而变成可发电的建筑材料,实现了玻璃与材料的有机结合。该产品即便在弱光条件下也可通过光电转化产生电能,是一种绿色可回收可发电的多功能建筑材料,可替代砖头、幕墙等建材,为大规模光伏建筑一体化的实施奠定了坚实基础。

此项技术的突破,标志着中国建材不仅掌握了全球领先的大面积碲化镉发电玻璃自主核心技术,而且也打破了国外巨头的垄断。(中国建筑材料集团公司)

新型高透光玻璃阻隔9成红外光

一块厚度为6mm、泛着淡蓝色光泽的玻璃,既没有贴膜也没有任何遮挡,在强烈阳光照射下竟能阻隔90%的红外光,同时还能保持70%的高透光率……南京安达玻璃技术有限公司研制成功一种具有自主知识产权的新型高透光高隔热浮法玻璃,节能指标刷新世界纪录,并通过国家住建部建材联合会技术鉴定。

这种新型隔热浮法玻璃采用了独特的本体添加配方和工艺,通过在玻璃熔制过程中添加氧化物复配配方的复合材料,使得其具有高透光高隔热的性能,隔热效果较传统隔热玻璃提升了40%。

“其独特之处是在把90%以上产生热量的近红外线阻隔的同时,可见光透过率能保持在70%以上,光热比大于1.36,这一指标在国内外大大领先。”南京安达总经理安永峰介绍,这项技术历经3年研发成功,与美国企业垄断的同类产品相比,这项技术无需新建生产线,在传统玻璃企业的窑炉中添加复合材料即可生产,大大降低了生产成本,突破了工艺瓶颈,是国内外玻璃技术的一大创新。

目前,这种新型透光隔热玻璃已在云南滇凯节能科技有限公司昆明海口浮法玻璃生产基地的一号线成功投产,日产520t浮法玻璃。(科技日报)

新型高效薄膜蒸发器研发成功

据报道,浙江万享科技股份公司(以下简称“万享科技”)与美国企业合作开发成功BMF系列高效薄膜蒸发器,一问世便受到市场欢迎。

万享科技副总经理叶军告诉记者,BMF新型高效薄膜蒸发器是一款高效换热器,其突出特点是物料液体沿加热管壁呈膜状流动而进行蒸发换热,换热效率高,蒸发速度快;物料停留时间短(约10~20s),减少了制冷剂的充注量;同时换热器内部采用防腐钛材设计。与传统蒸发器相比,该产品具有体积小、占地少、安全性高、运输和安装方便、使用寿命长等优点。

据叶军介绍,BMF新型高效薄膜蒸发器应用升膜蒸发原理,制冷剂经蒸发器底部供液分配系统喷射进入并蒸发,蒸发后的气体在上升过程中夹带细小制冷剂液滴向上运动,液滴接触到换热管壁面后形成高效蒸发,能够达到很大的换热系数,实现高效传热。在相同的换热条件下,采用薄膜蒸发器可比传统壳管式蒸发器节省大量的换热面积。同时,该产品采用钛材料制造,耐腐蚀性能优异,可大大延长设备的使用寿命,性价比大幅提升。(中国化工报)

耐高温密封型同轴电缆组件研制成功

据报道,从中国航天科工集团二院203所获悉,该所近日研制出一种耐高温、密封型射频同轴电缆组件,它在耐受高温环境的同时,具有较好密封性能,装配简单、结构可靠。该组件将应用于航空、航天、高能物理、量子通信等行業,为国家重大专项建设提供保障。

射频同轴电缆组件用于传输射频和微波信号能量,是一种分布参数电路。作为特种电缆组件的耐高温系列产品,它的需求量不断增加。单高温高湿环境下水蒸气容易进入电缆内部,使电缆绝缘、耐压指标降低,功率容量降低,严重时会造成短路,导致系统损坏,因而其研制一直是业界的难题。

2016年年底,中科院某研究所提出了耐高温密封电缆组件的使用要求。203所通过技术攻关,实现了高温电缆组件和密封型连接器的有效结合,研制的产品可耐受400℃高温以及95%以上湿度,改变了过去此类产品需要进口的局面。

目前该所已开展研制耐受温度可达800℃的新型耐高温密封型转接器和电缆组件。(科技日报)

萧山将规划10.8km2化纤新材料产业生态区

化纤纺织作为萧山主导产业,对实体经济发展有着举足轻重的作用。目前萧山区化纤产量超过745万t,占全国化纤总量的19.5%,占世界化纤总量的12.3%左右;涤纶长丝、粘胶短纤、锦纶和氨纶产能均居全国前列,是全国乃至世界最大的化纤纺织产业基地。2017年,萧山的化纤制造业被列入全省“传统制造业改造提升省级试点名单”,对萧山化纤纺织行业转型升级注入了更大的动力和活力,传统经济的“老树”也将不断萌发出创新发展的“嫩芽”。

目前,萧山正奔跑在从传统工业大区向创新创业新城加速转变的最佳跑道上,他们将以全省传统制造业改造提升省级试点为契机,加快化纤产业整合集聚,推进化纤企业转型升级。萧山规划布局了总面积10.8km2的化纤新材料产业生态区,着力打造“国家高端纤维产业集群示范区”和“国家新型工业化(装备制造)产业示范基地”。萧山还将大力发展“总部 智能样板车间生产性服务业”模式,积极打造化纤纺织企业总部基地,积极培育第三方“机器换人”服务平台,为产业上下游提供专业的数据应用服务。(杭州日报)

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