浙江大学科技成果——结构隔热一体化复合耐火材料技术
浙江大学科学技术研究院
心理与行为科学系
2017年1月-2019年12月
18
2017QNA4001
双机械臂协调操控的负载及力矩优化分配技术研究
王进
机械工程学院
2017年1月-2018年12月
19
2017QNA4002
表面吸附式水下作业机器人的关键技术研究
黎鑫
机械工程学院
2017年1月-2018年12月
20
2017QNA4003
聚合物光学零件注射成形中控形控性的基础研究
赵朋
机械工程学院
2017年1月-2018年12月
21
2017QNA4004
基于鱼骨形双端固定音叉谐振元件的高灵敏度MEMS谐振式加速度计研究
谢金
机械工程学院
2017年1月-2018年12月
22
2017QNA4005
基于柔性感知和嵌入式电子的软体机器人研究
杨赓
44
2017QNA4029
金属纳米材料的晶界变形行为
王江伟
材料科学与工程学院
2017年1月-2018年12月
26
2017QNA4009
贵金属/钙钛矿复合结构合成与性能研究
杨士宽
材料科学与工程学院
2017年1月-2018年12月
27
2017QNA4010
有机-无机复合稀土上转换发光纳米材料的可控制备及发光机理研究
邓人仁
材料科学与工程学院
自复位钢连梁体系的试验研究
许贤
建筑工程学院
2017年1月-2018年12月
42
2017QNA4027
UHPFRC动态性能的多尺度实验和模拟
杨贞军
建筑工程学院
2017年1月-2018年12月
复合材料结构-功能一体化技术与吸能结构的研究
复合材料结构-功能一体化技术与吸能结构的研究
这项研究旨在研究复合材料结构-功能一体化技术和吸能结构。
主要研究复合材料中结构功能一体化的机理、吸能结构的设计和制造以及结构-功能一体化有效性的实验验证。
通过对这些结构及吸能能力的特性研究，研究团队力求开发出可用于各种应用的新型结构、材料。
研究成果将有助于新型复合结构和材料的发展以及各行各业安全性能的提升。
为了提高和优化复合材料结构-功能一体化技术和吸能结构的性能，研究团队还需进行实验，通过高性能计算技术及自下而上的设计辅助，实现其尺寸、形状、孔隙空间、功能性等参数优化。
利用模拟实验和运动控制等技术，让新型结构和材料在某些特定环境情况下拥有更优的性能，如低频噪声和孤立地面振动等。
最终，新型结构材料将被应用于工程中，改变和完善传统建筑设计与施工方式，实现优质性能的提升。
水泥窑用节能耐火材料的研究进展
水泥窑用节能耐火材料的研究进展赵瑞【摘要】采用节能效果好的耐火材料可以减少水泥窑表面的散热损失,降低能耗.本文对近年来在水泥窑用节能耐火材料的研究与应用的进展进行总结,并对节能耐火材料种类、性能、应用效果进行详细论述,并讨论未来水泥窑用节能耐火材料的研究方向.【期刊名称】《水泥工程》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】7页(P1-6,19)【关键词】水泥窑;节能;耐火材料;复合砖【作者】赵瑞【作者单位】中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司,河南洛阳471039【正文语种】中文【中图分类】TQ172.6水泥生产需要的能源消耗量约占全国能源产量的7%～8%[1]，其节能减排效果对完成我国能源消耗目标和实现工业可持续发展起着举足轻重的作用。
在水泥生产中，主要的能耗是熟料的烧成，其约占水泥工业能耗的70%～80%。
新型干法预分解窑的热效率已提高到50%以上[2]，其热损失主要有三部分构成：窑系统表面的散热损失、系统排出废气的热损失、出冷却机熟料的热损失。
由于立磨和低温余热发电技术逐渐成熟，系统排出废气的热损失基本上已得到充分利用；而第三代和第四代篦式冷却机的出现，使冷却机的效率得到显著提高，因此，降低窑系统表面散热的热损失就显得尤为重要。
降低窑系统表面散热损失的关键措施是采用高效长寿的低导热节能耐火材料。
经过多年的研究开发，在水泥窑用节能耐火材料的开发与应用方面取得很大的进展。
开发与应用的节能耐火材料产品主要包括三类：（1）低导热耐火材料；（2）单层隔热耐火材料；（3）复合砖（多层耐火材料）。
1.1 低导热抗剥落砖抗剥落高铝砖是以铝矾土和锆英石为主要原料，加入一定量的复合结合剂和添加剂，通过控制泥料的颗粒级配，经成型和高温烧成制得。
在20世纪80年代，中国建筑材料科学研究院开发的第一代抗剥落高铝砖在淮海、宁国、冀东、珠江、江西等新型干法水泥厂使用，取得良好的效果[3]；在20世纪90年代，又研制出了第二代抗剥落高铝砖[4，5]。
学用成果转化典型案例
学用成果转化典型案例科技发展日新月异，学术成果在推动现实社会发展中发挥重要作用。
学术成果的转化，是将学术成果的技术和理论转化为实用产品的过程，有利于促进学术成果落实社会效益，更好地满足社会实际需求。
在学用成果转化过程中，有一些典型案例值得学习和借鉴。
其中，第一个典型案例就是浙江大学的水泥减碳技术案例。
技术团队联合国家关键实验室，研发出利用电熔技术对矿渣和煤灰有机混凝土等可替代传统水泥，打造无碳再生建筑材料的技术。
该技术可以有效减少水泥的消耗量，延长水泥的利用寿命，并实现零排放，同时可以缓解和控制环境污染，减少碳排放。
这一技术的研发，有利于提高水泥的使用效率，减少水泥的用量，减少二氧化碳排放量，实现绿色建设。
第二个典型案例是国家级重大科学研究计划项目“智慧供热”。
本项目提出了一种基于大数据分析的“智慧供热”技术，通过自动化控制采暖系统，提高供热系统的节能效率，改善用户的室内温度，最大限度地提高室内热能效率，实现节能减排。
这一技术的研发，有助于提高供暖系统的效率，实现节能减排，改善用户的室内温度，实现智能供暖系统智能管理。
第三个典型案例是中国科学院“氢能技术开放与创新”项目。
该项目以技术创新为基础，充分发挥氢能技术节能减排的功效，解决了汽车、航空、电力等领域的节能减排问题。
氢能技术的应用不仅可以提高汽车燃料的综合效率，减少尾气排放，而且可以改善航空飞行的燃料综合效率，实现汽车、航空等行业的零排放。
这一技术的研发，有助于推进氢能技术的开发，实现行业技术创新，推动汽车、航空、电力等行业的节能减排。
回顾上述几个典型案例，学术成果的转化有助于更好地满足实际社会需求，改善现实生活，实现节能减排与技术创新，开创社会发展新局面。
但是，学术成果转化也存在一些制约因素，主要表现在资金筹措能力不足、缺乏政策支持、创新团队构成不稳定、技术存在缺陷等方面。
为解决这些问题，应加强科技投入，积极支持学术成果的转化，加大政府的投入力度，发挥市场机制的作用，进一步促进学术成果的落地和实施，把学术成果转化成实际收益，促进经济和社会发展。
浙大实验室诞生超轻气凝胶堪称世界上最轻的固体材料
浙大实验室诞生超轻气凝胶堪称世界上最轻的固体材料记者从浙江大学获悉，该校高分子系高超教授的课题组成功制备出一种超轻气凝胶，取名“碳海绵”。
该成果刷新了目前世界上最轻固体材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜，被《自然》杂志重点配图评论。
据了解，气凝胶是入选吉尼斯世界纪录的最轻的一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气，故而得名。
2011年，由美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备的一种镍构成的气凝胶，密度为0.9 mg/cm3，创下了当时最轻固体的纪录。
“你看，把这种材料放在蒲公英花朵上，柔软的绒毛几乎没有变形。
”高超指着这张入选《自然》杂志年度十大图片的照片说道。
图片给高超留下了深刻印象，“当时我就在想，能不能制备出一种材料，挑战这个极限。
”高超告诉记者，课题组这些年一直从事石墨烯宏观材料的研发，两年前，他们打算把石墨烯（碳的二维形态）做成三维多孔材料来冲击这一纪录。
在浙江大学的实验室里，记者看到了这些大小不等的“碳海绵”：大的如网球，小的如酒瓶塞。
在电子显微镜下，碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙。
“值得欣喜的是，这种气凝胶实现了批量合成，可控性也大大提高。
”高超告诉记者，以往科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法来制备气凝胶。
“前者可以批量合成，但可控性差；后者能产生有序的结构，但依赖于模板的精细结构和尺寸，难以大量制备。
”课题组另辟蹊径，探索出无模板冷冻干燥法，将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干，便获得了“碳海绵”，还可以任意调节形状。
“不需要模板，只与容器有关。
容器多大，就能制备多大。
”高超说。
记者了解到，高超课题组制备的“碳海绵”密度只有0.16 mg/cm3，是最轻纪录保持者。
《自然》杂志点评说：它高弹，被压缩80%后仍可恢复原状；对有机溶剂具有超快、超高的吸附力，是已报道的吸油力最高的材料。
采访时，高超表示对申报吉尼斯世界纪录兴趣不大，他说：“轻并不是它最大的新意所在，这项成果的价值在于其简便的制备方法，以及材料所展现出来的优越性能。
浙江大学科技成果——新型空心球型精炼预熔渣
浙江大学科技成果——新型空心球型精炼预熔渣
成果简介
在已有的电熔精炼渣工艺基础上，采用新工艺制备空心球型精炼渣，产品为空心球结构，产品具有密度低，与钢水接触面积大的特点，吸收钢液中杂质的能力大，产品为不同熔点的CaO-Al2O3或CaO-Al2O3-MgO材料组成，其能在不同的阶段熔化，并可控制熔化速度，并引入部分高熔点空心球，其在炼钢过程中不熔化，可快速上浮，带出大量的夹杂物，并在钢液上形成空心球保温层，防止钢液接触空气氧化，同时具有保温作用，形成稳定的隔热层。
产品如下图所示：
图为从0-1mm，0.2-1mm，1-2mm，2-3mm，3-5mm等尺寸的球体精炼渣。
技术特点
1、预熔型精炼渣的原料混合比烧结型和混合型精炼渣更充分、均匀、化学成分也比较均匀，可以大幅度缩短精炼时间；
2、预熔型精炼渣的熔点低、成渣速度快，可以增加效益；
3、预熔型精炼渣的密度较烧结型和混合型的要高的多，易于保
存和运输；
4、预熔型精炼渣有效防止增氢、增氧；
5、流动性非常好，由于采用快速冷却技术，其保留了大量的非晶态玻璃体，在钢液中比已有的精炼渣溶解更快，反应更迅速，能够在更短的时间内实现均匀溶解，然后与钢中的夹杂碰撞吸附，不断长大可以被不溶解的高熔点空心球和自身的密度低而上浮，高熔点空心球在钢液表面形成覆盖层不需引入各种造泡剂就行实现表面保温和埋弧冶炼，引入杂质低，具有更低的电耗和更好的制品质量。
技术指标。
A. 纳米材料与能源
A 纳米材料与能源分会主席：彭慧胜曲良体张加涛A-I-01石墨烯纤维超级电容器高超, 寇亮, 黄铁骑, 郑冰娜, 许震高分子合成与功能构造教育部重点实验室，浙江大学高分子科学与工程学系，杭州310027 310027石墨烯纤维是由石墨烯片定向组装而成的新型碳基纤维，具有强度高、韧性佳、导电性好、密度低等特性，开拓了从石墨出发室温制取碳基纤维的新路线。
本团队发现了氧化石墨烯的液晶性和丰富的液晶相，提出液晶湿纺策略，实现了连续的纯石墨烯纤维和石墨烯-聚合物仿贝壳层状结构纤维。
石墨烯纤维可直接用作电极，组装成纤维超级电容器。
通过同轴湿纺，可以方便地制备聚合物电解质包覆的石墨烯纤维及石墨烯-碳纳米管纤维。
由于石墨烯和碳纳米管的协同作用及同轴纺丝带来的独特收缩结构，使这种同轴纤维组装的双股线形超级电容器性能优异，面积电容达到177 mF cm-2，能量密度达到3.84 mWh cm-2。
还可以用不同的石墨烯纤维组装成非对称线形超级电容器，为新型高性能可穿戴电子器件设计制备提供了新思路。
A-I-02基于大面积有序聚合物纳米线阵列的柔性储能器件魏志祥国家纳米科学中心 100190大面积聚苯胺纳米结构阵列是一种性能优异的超级电容器电极材料。
我们从控制纳米结构的成核和生长过程出发，发展了一种简便、可靠的化学和电化学方法，制备了大面积、高有序导电聚合物纳米线阵列。
进一步以布负载的碳纳米管或三维孔状结构的石墨烯为基底生长纳米线阵列，组装了柔性超级电容器；以碳纳米管纤维为基底生长纳米线阵列，制备了纤维状的柔性超级电容器；在碳纳米管膜上原位聚合制备了聚酰亚胺纳米片阵列，可用于柔性锂离子电池的高性能电极材料。
这种纳米结构阵列可以通过化学或电化学聚合的方法在不同基底上制备，从而为功能导向的材料设计提供了巨大的空间。
A-I-03三维多孔碳纳米管海绵及其复合结构的制备和应用曹安源北京大学工学院材料科学与工程系 100871碳纳米管海绵是由化学气相沉积法直接合成的自组装多孔材料，其稳定、柔性的网络框架是一个天然模板，可以通过负载各种无机或有机物等方法制备多功能复合材料。
耕耘在功能材料及其应用领域——记浙江大学高分子科学研究所工程中心主任徐又一教授
成 了国家 “ 五” 九 攻关项 目， 建立 了 日处理 １０ ２ 吨氨 ／ 水
分 离中试工程 ，并通过 了中石化长 岭炼化公 司的中试鉴
定， 获得联合国技术信息促进会“ 发明创新科技之星奖” 。
４ ６
中国科技奖励
２０ 年 筝６期 ０８
维普资讯
管式 合金超 滤膜 的研 制 与垃 用 与海南 立 Ｎ 净水 科技 实业 有 限公 司合 作 完成 聚氯
维普资讯
ｎ 科技新锐
麓
耕耘 在功能材料及其应用领域
记 浙 江 大 学 高分 子科 学 研 究 所 工 程 中心 主 任 徐 又 一 教授
文 ／张正 斌
“ 熔纺 一拉 伸法 ”研制 聚烯 烃 中空纤 维微孔 膜新 材料 对聚 丙烯 （Ｐ 、聚 乙烯 （Ｅ Ｐ） Ｐ ）采用 应 力致 孔的 新工 艺 ， 究 了分子 链在 应 力场 下 的结 晶与取 向行 为 ， 讨 了 研 探 “ 硬弹 性 ”与 “ 力致 孔 ”的机 理 ，建立 了 “ 晶体 取 向” 应 双 模 型 ，制 得 了性 能优 异 的微 孔膜 材料 ，并 实现 了产 业 化 （ 备年 产 ５ 万 ｍ２ 具 ０ 中空纤 维膜 的生 产能 力 ） 。 膜 接触 器氨 ／水 分离 与 回收氯 在膜接 触器的机 理研究 中首次应 用疏水性微 孔膜进 行
务 院 “ 府特 殊 津贴 ” 徐 又一教 授 共 发表论 文 ２ ９ ，获 中 国专利 ３ 项 （ 中发明专利 ２ 政 。 ３篇 ２ 其 １ 项 ，实用新 型 专利 １ 项 ，外观 设 计专利 １ ） 省 部 级 鉴 定成 果 １ 项 。徐 又一教授 在 《 分 ０ 项 ， ８ 膜 离技 术及 其应 用》专著 中撰 写 两章 ，共 ３５ ． 万字 （ 学工业 出版社 ，２ ０ 年 １ 化 ０２ ２月） ，主 编 《 高分子 膜材 料》 ５ ． 万 ，９ ６
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浙江大学科技成果——结构隔热一体化复合耐火材料技术成果简介
采用重质/轻质复合制备结构/隔热一体化复合耐火材料，以降低回转窑用耐火材料整体导热系数的方式减少筒体散热而实现节能降耗；采用电熔空心球作为轻质部分骨料，解决普通水泥回转窑烧成带用耐火材料在超高温度下烧结轻质部分易收缩的难题，确保高强度，取得超高温烧结梯度复合材料的重大突破。
技术特点
1、电熔法制备低成本高性能空心球实现系列化；
2、采用振动成型工艺方法实现密度梯度复合耐火材料结构与性能可控；
3、采用耐高温空心球作为轻质结构骨料，实现超高温烧结重质/轻质复合耐火材料。
应用领域
结构/隔热一体化复合砖在直接使用重质砖的回转窑上使用，可降低筒体温度，减少回转窑筒体热辐射损耗2.5-3%，延长耐火内衬使用寿命10-25%；使用重质砖和轻质隔热层的回转窑上，可延长寿命30-40%。
采用结构/隔热一体化复合砖可使回转窑整体重量降低15-25%和降低外部温度70-120℃，减少回转窑筒体变形和延长筒体和设备整体寿命。
除在回转窑上使用之外，可在电熔炉上使用，节能在5-10%之间，在钢铁冶金炉上使用，节能率在2-8%，应用范围非常广泛。
在陶瓷、耐火材料行业上使用，能有效延长设备的使用寿命和降低建
筑费用。
整个市场使用量可达120亿元人民币。
主要产品
硅莫结构隔热一体化复合砖、镁铝尖晶石结构隔热一体化复合砖、高铝结构隔热一体化复合砖、镁铁铝结构隔热一体化复合砖等。
结构化一体砖使用过程中稳定性分析
从图上可以看出，复合砖的损耗主要是通过剥落的方式进行，磨损非常少，因此提高产品的抗热震性对延长产品寿命有好处，此外，高铝复合砖重质部分剥落以后，在表面形成一个非常完整的界面层，其界面层由部分致密工作层和轻质隔热层突出部分组成，能抵挡石灰的腐蚀和磨损，并且其抗热震好，可长时间使用，并能保证整体回转窑的正常运转，并可延长使用寿命，得到现场应用证明。
因此界面处由重质和轻质复合在一起，在具有耐磨的同时，还具有更高的抗热震特性，不怕剥落损坏。
效益分析
通过在安徽博瑞德钙业有限公司石灰回转窑上应用，节能效果达到16%，表面温度为270-290℃，比原有最高温度390℃低100℃。
此外，还在首钢水城钢铁（集团）石灰回转窑上应用，效果显著。
复合砖应用过程中产生的经济效益和社会效益：
1、节约能源
比较：可节约能耗5%，其中镁铝尖晶石运行时间按1年计，高铝复合砖运行时间按2年计；2年内可节约煤3960吨，而实际消耗耐火材料为311万元，节约的煤的价值就超过耐火材料价值，此外，在已有的石灰回转窑上应用表明，最高节能效果达到16%，高温带长期表面温度为270-290℃，比原有长期温度360℃低70℃，我们现在制备出了的轻质隔热层密度为1.2g/cm3，隔热性能更好，节约能耗更多。
2、回转窑筒体表面温度降低可延长回转窑使用寿命
3、回转窑筒体减轻可降低电价
比较：筒体减轻（439.6-316.7）/439.6=27.9%，可节约电耗10%；不需要冷风冷却。