化工新型材料

日本研发出世界第一款碳纤维增强复合材料超轻泵

据报道，日本浪速泵制造所日前开发了一款由碳纤维增强复合材料（CFRP）制成的超轻型船用泵。这款高耐用性的船用泵也是“世界第一款”。它是为川崎重工制造的水翼喷射船“SEVEN ISLANDS YUI”提供的。

该CFRP泵的研发得到了日本财团和日本舶用工业会的资助。这项拨款于2014年启动，是专门为发展轻质复合材料泵的技术而设立的。在得知这个新建项目后，浪速泵制造所建议用其最新开发的CFRP模式来代替“传统”铝泵。它超轻重量通常是用于海船的标准青铜铸造泵重量的四分之一（1/4）。同时，CFRP泵的耐用性和可维护性也是以往安装在川崎JetFoil系列上的铝制泵无法比拟的。

经过反复进行的大量组件测试，证实其可以承受最苛刻的使用环境，从而达到所需的耐压性和耐用性。浪速泵与客户川崎重工以及船舶运营商东海汽船紧密合作进行了为期两年的开发工作，于2020年6月30日交付了该船舶。“SEVEN ISLANDSYU I”将在竹芝（东京）与伊豆岛地区之间的航线上进行客运。

川崎重工计划在未来的川崎水翼喷射船系列改造中也安装这种CFRP泵。浪速CFRP泵已经成为浪速不断发展的产品系列中的又一个成员。高耐用性和超轻量化泵的研发仍在继续。（JEC）

德国研究联合会资助量子材料领域特别研究项目

據报道，德国研究联合会（DFG）计划将在4年内资助跨区域合作研究中心（sFB TRR）特别领域研究（sFB）项目——“物质的电子量子态弹性调整和弹性反应”约1000万欧元。项目所研究的量子材料通过弹性变形其性质可以发生根本性改变，牵头单位为法兰克福大学。

量子材料的物理特性只能借助量子理论来解释，如超导性，即在临界温度下电阻消失。具有易于调节电子特性的量子材料是未来量子技术的关键。许多材料通过改变其电子或磁性特性而对机械变形做出反应。例如在特定氧化物或针对高温超导体在超导跃阶温度下机械诱导倍增，而一些材料具有特殊超弹性，可恢复达到近20%的延伸率。

参与该项目单位除法兰克福大学、卡尔斯鲁厄理工学院，还包括美因茨大学、马克斯·普朗克聚合物研究所、马克斯·普朗克固体化学物理学研究所。

德国研究联合会总共设立了10个特别研究领域（sFB），其中6个属扩区域合作研究中心SFB/TRR（即项目由多所高校联合申请），新的SFB将从2020年7月1日开始，为期4年，合计资助金额达1.14亿欧元。（科技部）

科学家设计出新型高韧性复合材料

据报道，受自然界“螳螂虾锤击贝壳”的捕食现象启发，中国科学技术大学教授倪勇、教授何陵辉研究团队与合作者将螳螂虾内的“扭转”结构与贝壳珍珠层内的“砖泥”交错结构相结合，利用3D打印技术设计了一种高断裂韧性和对裂纹取向不敏感的非连续纤维扭转复合结构，并提出断裂力学模型揭示了裂纹取向不敏感、裂纹扭转和纤维桥联协同的增韧机制，给出了具有最优断裂韧性的此类复合材料结构的参数化设计策略。

中国科大研究团队将“扭转”结构与“砖泥”交错结构组合，3D打印设计了一种非连续纤维扭转（DFB）复合结构。实验表明，该结构优异的断裂耗能对初始裂纹取向不敏感，同时在临界螺旋角下断裂耗能最优。断裂力学分析表明，对裂纹取向不敏感的高断裂韧性，源于DFB结构中的裂纹偏转和桥联协同的混合增韧机制;存在临界螺旋角，裂纹偏转和桥联模式间的协同导致最优断裂耗能。通过调控螺旋角、纤维长度、扭转角分布和桥联韧性参数，可实现适应各方向载荷的高韧性纤维复合结构设计。

该工作不仅揭示了生物材料优异断裂韧性的一种微结构起源，也为高性能先进复合材料制备提供了新的仿生设计思路。（中国科学报）

新技术能让二氧化碳捕集材料“深呼吸”

据报道，日前，天津大学大气环境与生物能源团队针对“膜分离法捕集二氧化碳”取得重大进展，成功研发出新型混合基质膜制备技术，该技术制备的膜材料具备优异的二氧化碳捕集性能。

“温室效应”是当今困扰人类发展的重大环境问题，二氧化碳排放则是造成“温室效应”的元凶。如何高效捕获并利用人类排放的二氧化碳是科学家关注的焦点。“膜分离法”是一种新兴的二氧化碳捕集技术。顾名思义，这是一种在膜材料帮助下分离二氧化碳气体的技术，具有高效节能、操作简单的特点。

如何让膜材料“深呼吸”，提高气体分离效率，是采用膜分离法捕集二氧化碳的瓶颈难点。天津大学环境学院大气环境与生物能源团队创新思路，打破了以水和乙醇作为聚醚嵌段聚酰胺膜材料制备溶剂的常规做法。他们反复实验，探究不同溶剂对膜气体分离性能的影响。实验结果表明，以N-甲基吡咯烷酮作为制备溶剂，生成的膜材料中碳纳米管分布更加均匀，“更透气”，有效提升了膜材料气体分离效能和速率。用这种新技术制备的混合基质膜，二氧化碳分离性能接近目前此类膜材料的理论分离上限。“新技术为膜分离法捕集二氧化碳提供了新思路。”天津大学大气环境与生物能源团队成员李润表示，“我们希望这种技术能够为未来燃煤电厂和化工企业处理烟气提供有力支持，在控制温室气体排放等领域发挥重大作用。”（科技日报）

高性能聚乙烯纤维专利获奖

据报道，近日，南京化工研究院有限公司的“一种提高超高相对分子质量聚乙烯（uHMWPE）纤维性能的方法”专利技术，获得2020年南京市优秀专利奖。

该专利针对现有高性能聚乙烯干法纺丝纤维中出现的纤维性能不稳定、纤度不均的情况，采用特殊方法和技术实现纤维性能品质的整体提升。该技术先后经过扩试以及工业化验证，产品性能指标稳定，溶剂回收率在99%以上。采用该专利技术生产出的产品，在军工、民用等各行业得到应用，在港珠澳大桥建设中也用到该专利技术生产的产品，经济和社会效益显著。

近年来，该公司专利年申请量保持160件左右，年授权量50件以上，每年该院知识产权运营中心均会选择优秀项目专利申报相关的专利奖项。（中国化工报）

燕山石化与北汽集团携手氢能领域

据报道，7月22日，燕山石化与北汽集团战略合作框架协议签约仪式在北京汽车产业研发基地举行。框架协议约定，燕山石化作为氢能战略能源供应商将同北汽集团加强合作，共同推动氢燃料电池汽车研发推广和车用氢气燃料的生产供应，助力2022年北京冬奥会实现“绿色冬奥”目标。

氢能作为零排放、可再生的纯绿色能源，被誉为人类社会的终极能源，是解决能源资源危机和环境危机的最佳途径之一。随着近几年全球氢能源发展的不断加速，国内持续加大氢气新能源在交通领域的研发和投入，北京市正积极加快氢燃料电池汽车的推广，并寻求廉价的氢气能源。

中国石化高度重视清洁能源生产，在2020年年中工作会议中提出了“打造世界领先洁净能源化工公司”的愿景目标。结合国家能源发展战略规划与首都北京的城市功能定位，燕山石化积极探索适合自己的转型发展之路，重点依托原有扎实深厚的科研技术和邻近石化新材料产业研发基地的独特优势，在个性化油品生产，新能源、新材料的研发等方面进行了有益尝试，在氢气新能源项目开发建设方面取得可喜突破。1月2日，中国石化与北京冬奥会官方战略合作项目——燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目中交。3月26日，2000m²/h氢气提纯装置试生产，成功产出合格高品质氢气产品，为满足北京市氢燃料电池汽车的用氢需求，推动北京市氢能产业快速发展奠定坚实基础。

燕山石化和北汽集团有着深厚的合作基础，此次以战略合作框架协议签署为契机，双方将进一步深化在氢燃料电池汽车等领域的务实合作，充分发挥双方在科技创新、能源应用等方面的优势，携手打造氢燃料电池汽车示范应用产业集群，推动氢燃料电池汽车在北京市的推广应用，助力2022年北京冬奥会实现“绿色冬奥”目标，推动国家氢燃料电池汽车产业发展。（中国化工报）