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二次电池的循环生产
本项目涉及所有工业化生产的二次电池,如铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池和镍镉电池。对每一种电池,指化学成分一致的电池(如:锂离子电池可以进一步分为磷酸铁锂电池和三元电池等),都有特定的废旧电池资源化方案。项目直接生产新电池的电极活性物质,不使用任何冶金技术,所有的电池成分(100[%])都得到了最有效的分离和充分利用。
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新型经皮通路及生物传感元件
本成果为能长期埋植于体内的羟基磷灰石生物陶瓷新型经皮通路装置,临床上可广泛应用于人体内外信息和物质的传输。通过材料体系选择、配方和工艺制度确定及加工性能研究,研制出了较致密的加工性能优良的羟基磷灰石(HA)基陶瓷,可直接用于复杂形状产品的制作; 通过仿生矿化法(蛋白调控),用磷灰石对硅橡胶等材料进行表面改性,解决陶瓷层稳定性及与基体结合强度的关键问题 ,发展了一种制备优异性能通路材料的新技术。设计制作了导尿和内窥用经皮元件,进行了经皮元件的生物学性能研究,包括动物体内植入及临床前期实验研究。利用多孔陶瓷的扩散作用作为给药途径,通过控制多孔陶瓷的孔径,实现液态药物可扩散进入体内而细菌和病毒不能进入体内的目的,制备可通过体外进行间断或连续给药的经皮长期埋植的药物输送装置。 本成果知识产权归属武汉理工大学
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有机硅修饰的脂肪族聚氨酯生物材料
聚氨酯弹性体不仅具有良好的力学性能还具有优良的生物相容性,因此作为生物材料在长期植入体内的医疗装置领域中有广泛的用途,其产品包括人工心脏瓣膜、烧伤敷料、人工血管等。 有机硅修饰的脂肪族聚氨酯是指体系中的有机硅含量5%—30%之间,能和聚碳酸酯型二元醇较好的融合,从而改善原聚氨酯材料的机械力学性能和生物相容性。本成果所得的有机硅修饰的脂肪族聚氨酯生物材料,由于添加了合适配比的端羟基有机硅,使得聚氨酯高分子间的键的连接区域网络化,异氰酸根和羟基的反应生成氨基甲酸酯更加多样化,从而提高了聚氨酯的模量和断裂伸长率,而端羟基的有机硅已经被证明是生物相容性良好的生物材料,将其用以脂肪族聚氨酯材料的改性有利于提高其机械性能和生物相容性。所得的生物材料按照GB/T528-2009进行测试,拉伸强度为15.11MPa,断裂伸长率为460%,杨氏模量为43.17N/mm2,性能改善明显。 本成果知识产权归属武汉理工大学
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深海照明
海洋照明涉及海面以上50米至海面以下11000米空间的照明灯具,主要涵盖海面照明-船舶照明-渔业照明-海洋牧场照明-深海照明-水下大装置照明-水下机器人照明-海洋国防照明-潜水器照明等多个环节的产品,在深海LED照明光源方面,已开发了耐压万米50W、100W,以及耐压6000米的200W多波段深海LED照明产品,主要技术指标赶上国际先进水平,已列装深海所设备使用。
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地砖铺贴机器人
目前国内外没有能取代人工的地砖铺贴机器人,市场迫切需求地砖铺贴机器人的出现。以目前的人工费用计,地砖铺贴费用35元/m2,全国房企恒大、万科、碧桂园等房地产企业,地砖铺贴一年的人工费用达到100亿。如果全部采用机器人进行瓷砖铺贴,人工费用可节约至少60亿元。市场潜力巨大。
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5V 高安全电解液
5V高安全电解液 电解液是锂离子电池关键技术之一,在正负极之间起着输送和传导电流的作用,是连接正负极材料的桥梁。它影响着电池的工作电压、安全性能等。目前, 锂离子电池的电解液采用有机溶剂,但有机溶剂沸点低、易挥发、易燃,使得锂离子电池/超级电容器在使用过程中易出现鼓胀,易于燃烧,存在着安全隐患。随着新型物理化学电源对高容量、高功率、长寿命、高安全性及绿色环保等特性的需求,新型电解液的开发将成为新能源、新材料等领域的研究热点。 目前开发 300Wh/kg 以上高能量密度锂离子电池新体系已经成为学术界和新能源产业界最关注的技术前沿,该体系除了需要采用高电压正极和高容量负极外, 必须突破高电压电解液技术,特别是需要开发可耐 5.0V 及以上高压的电解液, 本团队开发了能在高镍高压正极表面和硅碳负极表面形成稳定 SEI 膜的电解液, 同时引入功能化离子液体、阻燃添加剂、高低温添加剂、耐高压添加剂等,通过 多种新型锂盐和功能添加剂的协同作用,使电解液能 5.0V 的高压同时具备良好的阻燃性和环境适应性,保证在最大程度上发挥正负极材料的容量,实现新体系的高能量密度和高安全性。电解液室温电导率≥8mS/cm,自熄时间≤8s,水分 ≤10ppm,HF≤20ppm。此外本团队还优化了新型高压电解液规模化制备技术,并完成了万吨级电解液生产工艺包。 本项目寻求企业合作及转化落地。
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窗式照明白光LED平板灯研制与开发
  应用范围:人类的眼睛是在自然光下进化、发育、生长的,因此在自然光环境生活的正常人眼可以保持最佳视力。几十年来,由于人造光源的泛滥,使人们长期生活在光污染的环境中,造成人眼视力的严重下降,特别是青少年视力的严重下降。据最新抽样调查统计,中国青少年学生、儿童的近视率已居世界第二位,小学生近视为28%,初中生近视为60%,高中生近视为85%,大学生近视为90%。每年有上千万患有近视和弱视的儿童需要治疗,这种现象已引起社会和家长的严重关切。   对眼睛而言最舒适最健康的照明光源是散射的自然光,毫无疑问,自然光光源是保护视力的最佳光源。本项目成果窗式照明白光LED平板灯的室内照明效果犹如白天的窗户照明,舒适,自然,柔和,对青少年读书学习时减轻眼疲劳、预防近视很有益。可有效降低视觉疲劳,减少人造光源对眼睛的伤害,特别针对成长中的青少年,可预防近视、弱视和白内障等眼疾。   关键技术:窗式照明自然光型白光LED护眼平板灯根据自然光的物理特征进行设计。自然光的物理特征包括:1)光线连续不间断,无明暗变化,即无频闪。2)光色为包含红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色可见光按一定比例的组合,平均色温在4000~5000K左右;3)光谱连续,显色指数100;4)大面积的散射光,无眩光、无阴影。本项目产品的关键技术和有益效果包括:1)采用无导光板结构技术,灯内LED光束通过特殊投射器直接照射在前面板(扩散板)上,该技术可降低LED护眼平板灯的成本和重量,增大平板灯的发光面积,使光线柔和均匀接近自然光。2)采用光谱配光技术,将多种颜色的LED进行优化组合,使光源光谱接近自然光,显色指数RA接近100。3)采用无金属散热片结构,通过设计最佳气流“烟囱”(散热管道)形状,达到最佳散热效果,降低了平板灯的重量和成本。   项目产品:窗式照明自然光型护眼平板灯的突出特点就是完全模仿自然光,自然光型护眼平板灯与自然光相比的相同点和优点有:   1)无频闪无辐射。自然光型护眼平板灯采用直流供电,无辐射,光线连续不间断,与自然光完全相同。   2)大面积光源。自然光型护眼平板灯光线是由自然光型护眼平板灯柔光板发出的散射光和漫反射光,是大面积、彩色的面光源,完全模仿自然光。   3)显色性高。自然光型护眼平板灯光线由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色可见光按一定比例组合而成的混合全色光,光谱为连续光谱,显色指数可达RA=96以上,非常接近自然光的显色指数100。   4)无眩光。自然光型护眼平板灯光线柔和舒适,亮度适中,不刺眼,无眩光,视觉效果与自然光相同。   5)无紫外线、红外线。自然光型护眼平板灯采用可见光配光技术,去除自然光中的不可见光部分,包括紫外线和红外线,对眼睛更有益。   6)照度均匀。经过科学设计,使灯光在桌面上的照度均匀,与自然光无异。缔造一个光照充足、均匀的完美照明空间。   经过2年多的推广,项目产品已在厦门市和泉州市的几个中小学录播室、教室试用,效果显著。   打造安全光环境,保障青少年视力健康已得到政府相关部门的高度重视,教室照明改造工程正在逐步进行。全国中小学共计约41万所,自然光型护眼平板灯用于教室照明的应用前景可观。   
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己二酸二甲酯催化加氢制己二醇技术
研究背景 2017 年以来,我国己二酸产能大幅增长,传统下游需求增长趋缓,供需矛盾凸现, 行业利润下降,企业被迫拓展国外市场。然而国外市场需求增长平稳甚至逐渐萎靡下降,因 此新应用领域的拓展迫在眉睫。 1,6-己二醇(HDO)作为己二酸下游领域,是正在崛起的精细化工新产品,有有机 合成新基石之称。己二醇(HDO)具有环保、可生物降解、耐水性强、可用于高附加值产 品等特点。其应用主要集中在 UV 固化材料和聚氨酯领域。由 HDO 合成的 1,6-己二醇二丙 烯酸酯(HDDA)是一种重要的 UV 单体, 该单体低黏度、固化速度快,并具有低挥发性、 柔韧性、抗水解性、耐热性、耐化学试剂性等综合性能,在 UV 固化领域应用广泛。HDDA 为《重点行业挥发性有机物消减行动计划的通知》中重点推广的 UV 绿色涂料产品的重要原 料之一。HDO 在合成聚氨酯用聚酯多元醇时性能优良,并可赋予产品特殊的综合性能,目 前主要使用在性能要求较高的领域,可替代 1,4-丁二醇、乙二醇、聚己内酯等产品使用。其 作用主要用于改善产品的机械强度,提高产品抗水解、耐热、耐化学药品腐蚀等性能。 市场情况 2017 年全球 HDO 总产能在 13.5 万吨/年,主要集中在德国,产能占全球总产能 40%以 上,美国占 23%,中国占 22%,其他地区(日本、泰国和西班牙)占 15%。 2017 年国外 HDO 主要生产厂家有巴斯夫、朗盛、宇部兴产。其中,巴斯夫是全球 最大的 HDO 生产厂家,总产能在 5.4 万吨/年左右。朗盛在德国乌丁根的装置产能在 2.2 万 吨/年左右,主要供应欧洲本土以及北美市场。宇部兴产在日本、泰国以及西班牙分别建有 HDO 生产装置,总产能为 1.5 万吨/年。 2017 年国内 HDO 主要生产厂家仅山东元利科技(1.5 万吨/年)和浙江博聚新材料(1.0 万吨/年)2 家企业,总产能 2.5 万吨/年。辽宁天华 0.5 万吨/年装置、抚顺市天赋化工 0.5 万 吨/年装置和辽宁海泰科技 3000 吨/年装置目前已经停产。 2017 年国内 HDO 市场表观消费量在 2.5 万吨左右,近些年来,我国己二醇产量和需求 量快速增长,五年内总增长率高达 75%(图 2)。但即使如此,仍无法满足国内的己二醇消 费,仍需要部分进口。近年来随着经济社会的发展,居民生活水平提高,人们对于高品质产 品的需求也随之不断提升,与之相对应的UV光固化材料、新型聚氨酯材料等行业快速发展, 带动了 HDO 市场需求不断增加。有预计称 2018 年至 2022 年国内 HDO 消费量年均增长率 约为 20.00%,国外消费量年均增长率约为 10.00%。 技术路线与特点 己二醇的合成主要有三种路线:己二酸(酯)加氢法、生物质法和烯烃法。 当前,工业上普遍采取的是己二酸酯化加氢工艺获得己二醇(图 3)。该方法的主要优点是原料来源稳定,工艺成熟,利于大规模生产等。国外 HDO 的生产技术提供商有德国巴斯 夫、朗盛公司(原德国拜耳)和日本宇部等少数国外公司,各公司在核心的加氢工艺上形成 了不同的催化专利技术。国内各 HDO 生产公司(沈阳工业大学/辽阳天成化工有限公司、中 科院大连化物所/中国石油辽阳石化公司、山东元利科技股份有限公司、丽水市南明化工有 限公司工艺、郑州大学绿色化工研究所等)也都自主研发了己二酸二甲酯加氢法生产工艺。 这些工艺各自具有自己独特的工艺特点,技术壁垒高;难以单纯依靠资金实力引进成套设备 与技术来生产;生产工艺对安全环保要求较高;部分关键设备需加工定制,项目建设周期较 长,因此行业内近年来尚未出现新增产能。 图 3. 1,6-己二醇生产工艺示意图 己二酸直接加氢法该技术方案在理论上工艺简单、成本低廉。但该技术的关键是开发出 一种由羧酸直接加氢还原成醇的新催化剂。虽然日本宇部兴产和旭化成公司做了一些相关的 工作,且有一些相关专利,但尚没有采用该技术方案的工业化生产装置或中试装置。且己二 酸对设备腐蚀严重,能引起催化剂失活,该项工艺技术还处于探索之中。 生物质转化法主要以自然界中广泛存在的纤维素为原料,经酸催化反应生成 5-羟甲基糠 醛,然后经过后续的氢解开环等反应生成己二醇。该方法优点是原料来源广泛廉价易得,且 较为环保,缺点是转化途径比较复杂,距离实际的工艺设计和实现大规模生产还有一定的距 离。 烯烃法采用丙烯、丁二烯、环氧丁烯等烯烃为原料,经过氧化、氢化等过程,得到己二 醇。此类方法目前的研究较少,通常涉及较复杂的有机反应,流程长,生产成本高,仍需进 一步的探索。 技术特点 本研究团队在多元酯加氢制多元醇领域进行了长期的研发工作,在己二酸二甲酯催化加 氢制己二醇反应体系具有丰富的理论基础,开发了高性能铜基加氢催化剂,己二酸二甲酯转 化率达到 95%, 己二醇选择性接近 100%, 己二醇时空收率达到 700g/Kg.h,达到同类技术的 领先水平。在此基础上,课题组拟进一步进行催化剂的优化以提高转化率达到 99.9%以上, 并进行己二酸二甲酯加氢制己二醇工业催化剂与成套工艺关键技术开发,最终形成自主知识 产权的己二醇合成成套技术
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主动式抗血栓套筒
主动式抗血栓套筒是基于新型EAP软材料(Electro‐active Polymers,人工肌肉),并结合相关的柔性驱动及机电控制技术,制备的柔性可穿戴式运动辅助装置,旨在通过长时间、大量的、非刻意的康复运动,帮助行动障碍患者尽早恢复运动能力。
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