高性能功能材料及其应用技术重点实验室项目建设可研报告.docx
- 文档编号:26521719
- 上传时间:2023-06-20
- 格式:DOCX
- 页数:50
- 大小:70.65KB
高性能功能材料及其应用技术重点实验室项目建设可研报告.docx
《高性能功能材料及其应用技术重点实验室项目建设可研报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高性能功能材料及其应用技术重点实验室项目建设可研报告.docx(50页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高性能功能材料及其应用技术重点实验室项目建设可研报告
辽宁省“高性能功能材料及其应用技术重点实验室”
一、实验室的主要研发方向、内容
本实验室的主要科研思路是依托沈阳工业大学材料物理与化学和应用化学两个硕士学科点,针对当前国内和东北地区功能材料研发及应用技术的迫切需求,主要在以下4个方向开展研发工作。
1新型催化材料
本研究方向主要面向辽宁省和催化领域发展的重大战略需求,针对石油化工、新材料、环境等领域的重要科学问题和关键技术开展研究,在烯烃聚合新型高性能催化剂、光催化降解污染物、纳米粒子与纳米结构的合成及其在催化领域的应用等方面的研究形成了自己的特色,并在国内外产生一定影响。
多年来,本研究方向科研团队已承担多项国家自然科学基金2项、辽宁省自然科学基金,辽宁省科技厅以及教育厅科技计划项目8项;与中国石油化工股份集团燕山石化分公司,常州信昌化工有限公司,沈阳奥克集团等多家企业进行项目合作,在研项目经费达300余万元,研究成果转化直接经济效益1000余万元。
目前本方向拥有实验及科研办公场地共计500余平方米,现有教授3名,兼职博士生导师2人,副教授3名,具博士学位教师7名,归国留学人员2名,形成了一支学历结构、职称结构、年龄结构和专业结构合理、富有创新精神的学术科研队伍。
2低维材料磁和电性研究
低维材料磁和电性研究”依托于沈阳工业大学凝聚态物理硕士点、材料加工、电工理论与新技术两个博士点。
本研究方向主要从分子、原子角度出发,借助量子力学的研究问题的方法,先后开展了多子晶格、超晶格、多层系统、二维磁性系统及分子基磁性材料的磁性质和热力学性质的研究,取得了丰富的研究成果,本方向的研究对于加深人工低维磁性材料的相变及其物性的了解,对发展新型功能磁性材料具有重要的理论指导意义。
该研究方向曾参与了自然科学基金项目的研究工作,并承担了中国博士后科学基金、省自然科学基金、省育厅基金等,2006年《磁性材料微观理论研究》获沈阳市科技进步奖三等奖1项,目前在研项目经费50万余元,申请发明专利3项。
。
在美国物理评论(PhysicsReviewB)、欧洲物理学会PhysicaA、PhysicaB、PhysicsLettersA、JournalofMagneitsmandMagneticMaterial,英国物理(JournalofPhysics:
CondensedMatter)、德国(Phys.Stat.Sol.(b))等期刊发表被SCI检索论文40余篇,相关论文被国际同行他引170余次。
经过多年的发展,目前已形成了由姜伟博士生导师、邱荣科教授、权善玉副教授、张凡、王威讲师、博士研究生、硕士研究生组成的人员结构合理,年龄搭配适当、富有创新精神的学术科研队伍。
在研究领域,已经形成超晶格、薄膜磁性研究;分子基磁性材料研究等稳定且具特色和优势的学科方向
3功能高分子材料研究及其应用技术
本研究方向针对新型功能高分子材料的各种有特殊功能,如对电子、离子的优异传输性能、对金属离子优异的分离、吸附和解吸性能、相容性等一系列潜在的应用,重点在高性能高分子材料、液晶高分子、导电高分子、高分子食品添加剂、高分子功能膜材料方面,深入研究具更能适应新技术的特殊需要的高分子材料。
本研究方向的优势长时间开展是开展相关研究时间早,在上世纪90年代就已经全面开展功能高分子材料的制备方法、相关理论及应用研究。
在导电和液晶高分子的合成及其复合材料的制备与应用、天然高分子的改性、锂离子电池聚合物电解质膜、钒液流电池隔膜的材料设计、制备、结构分析、功能性和应用等方面取得了一定成果。
目前承担了国家教育部归国留学人员基金1项,省部级科研项目4项,与黑龙江北大荒集团等企业进行了相关科研或应用研究项目研究,成果转化直接经济效益超千万元。
已经完成的辽宁省教育厅基金项目“水性环保涂料”,“绿色粉丝增筋剂研究”“无铝鲜粉丝工业化关键技术研究与产业化开发”其中核心技术均涉及功能高分子产品的研发,分别达到国内领先和国际先进水平,获辽宁省科技进步三等奖;研究成果在一些企业得到了广泛的应用,发表相关论文20多篇,相关发明和实用新型专利7项。
已经完成的教育部留学回国人员科研启动基金项目“刚性聚合物合成及分子复合材料研究”,在相关研究领域发表高水平学术论文5篇,鉴定成果在企业密封件产品上得到广泛应用。
本研究方向目前已形成了一整套功能高分子材料的制备和应用研究方法和研究体系,建立了一支水平较高、力量较强学科梯队。
本方向目前拥有实验室及科研办公基地500平方米,在研科研经费200余万元。
同时,本研究方向长期从事理论与应用研究的教授3名,副教授2名,讲师1名,全部具有博士学位,硕士研究生9人,形成老中青结合的、经验丰富、具有创新精神的团队。
4纳米及其复合材料研究
纳米及其复合材料研究方向以纳米材料的制备、物性及应用为目标,结合目前纳米材料在磁记录介质、磁流体、吸波材料、医学、光学材料等应用领域的需求,应用凝聚态物理理论和现代材料分析手段,建立以电弧等离子体技术、电镀及化学镀技术等制备纳米及复合材料研究中心,将有利于推进和强化超微粉体材料、低维材料、涂层技术的应用开发。
建立完善的、在辽宁乃至全国具有较大影响的纳米材料制备基地,为推进纳米材料行业的快速稳定发展提供重要的理论与技术支持。
本实验室依托于沈阳工业大学超微粒子和电刷镀研究室,目前拥有实验及科研办公场地共计400余平方米,其中超微粒子研究室300平方米,科研办公面积100多平方米。
近年来承担省部级项目10余项,发表论文40余篇,申请专利9项,承担项目金额达300余万元。
经过多年的发展,目前已形成了多位教授、副教授、讲师、博士研究生、硕士研究生组成的人员结构合理,年龄搭配适当、富有创新精神的学术科研队伍。
在研究领域,实验室已经形成了纳米材料的物性及应用;磁性纳米材料的制备与应用;低维纳米材料制备、微结构与性能研究;涂层材料结构及性能研究等稳定且具特色和优势的学科方向,本实验室在学科建设和学位建设中发挥重要作用。
二、组建的目的及意义
功能材料是新材料领域的核心,是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。
当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破,诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、新型催化剂材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于迅猛的发展过程中,有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。
已经成为世界各国新材料研究和高技术发展中战略竞争的热点。
在国家攻关、“863”、“973”、国家自然科学基金等计划中,功能材料占有的比例之大也突显出国家对发展功能材料的重视。
在“九五”“十五”国防计划中特种功能材料还被列为“国防尖端”材料。
正是由于这些计划的实施,使我国在功能材料领域得到不断发展,在国际上占有了一席之地。
我省是石化行业大省,新型催化剂的开发研究对我省石化行业发展意义重大。
但我省石化行业的总体情况是企业数量多、规模小、技术装备水平低、产品结构不合理,特别是催化剂工业落后。
我省许多大化工企业在生产中需要多种品牌的催化剂,而催化剂生产企业寥寥无几。
现有催化剂生产企业在生产规模、品种、技术上与其它省份有较大差距。
同时,我省催化剂研究机构和人才分散,基础研究和投入严重不足,优势条件不能得到充分利用。
而在催化剂相关的一些领域内我们的研究力量在国内已达到领先水平,因此建设功能材料及其应用技术重点实验室新型催化材料研究室,利用重点实验室的技术和人才优势及管理机制,加快新型催化剂的理论研究,不仅对催化剂企业有更好的理论指导作用,而且对我省石化企业的发展及推动我省国民经济和社会发展将提供有力的支撑。
多层膜和超晶格、准一维和准二维材料、纳米晶等磁性材料表现出的量子特性日益引起人们的关注,由于低维材料具有相变的尺寸效应﹑薄膜的厚度效应等十分丰富的物理内容,因此低维磁性材料的研究成为科学发展最具活力的领域之一。
功能高分子材料是目前发展迅速在材料科学中占用重要地位的新兴材料,我国在此方面虽然起步较晚但随着化学工业产业机构的调整,加快功能高分子材料的研究与生产,满足高科技产业的需求,已经成为未来几十年化学工业发展的必然趋势,分析功能高分子材料领域产品的开发应用水平较为落后的一个重要原因是从事功能高分子材料产品研究开发的国家级专业队伍太少,对功能材料产品的关键性、基础性和共性关键技术问题缺乏深入研究,而且工程化、熟化程度低,科技成果向生产力的转化率低,导致我们在新型功能高分子材料领域的优势没有发挥出来。
加强功能高分子材料研发及其应用能力将有力增强辽宁省经济圈服务的技术创新体系,增强所在的应用化学学科和高分子材料学科的学科建设,对开发具有中国特色的、有中国自主知识产权的新型功能材料和相应的关键技术具有重要的牵动作用。
随着科技发展对新材料要求的不断升温,纳米材料的研究越来也受到全球研究者的普遍关注。
信息
生物技术
能源
环境
先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求,元件的小型化
智能化
高集成
高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小;航空航天
新型军事装备
先进制造技术等对材料性能要求越来越高。
新材料的创新,以及在此基础上诱发新技术。
新产品的创新是未来10年对社会发展
经济振兴
国力增强最有影响力的战略研究领域,纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。
实验室建设目标为在现有基础上,通过资源整合和进一步的建设发展,建成具有国际先进水平的集科技创新、技术研发和聚集、培养人才于一体的具有新型催化剂材料,磁性纳米材料,功能高分子材料等高性能功能材料及其制备技术的研究平台,将本实验室建设成为在国内特种功能材料及其制备新技术领域占重要地位和从事国际前沿课题研究的科研基地。
通过本实验室的建设,强化原始创新性研究,建立完善的、国内领先的功能材料研究与应用体系,将有力推进我省高性能功能材料研究领域全面和长足的发展,为加快我省老工业基地建设贡献力量。
三、国内外该领域(学科)最新进展、发展趋势及技术需求
石油和化学工业是能源和基本原材料工业,包括石油、石化、化工三大工业系统,在国民经济发展中占有极其重要的地位。
国家有关部门高度重视“催化”在石油化学工业中的战略地位,制定了中长期研究开发战略部署,使我国催化材料研发及其应用技术取得了突出的成绩,国产催化剂已部分取代进口催化剂在一些大型石油化工装置中应用,部分研究项目已达到国际先进水平,一些催化剂的性能达到并超过了进口催化剂水平,但部分催化剂综合指标与进口催化剂相比仍有一定差距,不能全部自给,每年还需部分进口。
在新型催化材料及其催化剂研究领域的研究,我国与发达国家相比总体有一定差距,基础研究水平不高,创新不足,仿制过多,知识产权不明晰,同时还存在投入不足,配套的工艺设备落后等问题,因此,加强新型催化材料及催化剂的研究开发势在必行。
近年来,随着微加工技术已到介观体系的尺度范围,多层膜和超晶格、准一维和准二维材料、纳米晶等低维磁性材料表现出的量子特性日益引起人们的关注,由于低维材料具有相变的尺寸效应﹑薄膜的厚度效应等十分丰富的物理内容,因此低维材料的磁性和电性研究成为科学发展最具活力的领域之一。
在材料物理和凝聚态物理中,层状磁性系统的研究特别地聚焦在人工结构材料上,作为一种新生的磁性材料,磁性起源微观机制及相关的物理本质有待于弄清楚,因此,此方向的研究既具有理论意义又具有实际应用价值。
目前,对于多层超晶格和多层系统的研究很少。
2020年我国材料科学与技术发展战略报告中指出我国是世界上能源消耗增长最快的国家,解决能源危机的突破在于能源材料的突破,能源材料中功能高分子材料起着举足轻重的作用,如锂离子电池材料、能量转换材料、环境材料等方面的重大科学问题研究与突破将有助于经济的可持续发展。
以国际上几个著名的同类实验室为例,德国马普所的高分子材料实验室主要从事固态聚合物电解质的合成与机理及其在电池制备方面的开发研究。
美国宾夕法尼亚大学的黑格和日本白川英树实验室的主要研究方向是导电高分子方面的合成、理论与应用研究。
在纳米材料方面,由于纳米材料具有独特的纳米晶粒和高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应,使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能,使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为近年来材料科学研究的热点。
纳米磁性材料,含纳米微粒的磁性液体,纳米晶金属软磁材料,AlN纳米线、纳米管、纳米带,磁电子纳米结构器件等制备技术、生长机理的研究还处于起步阶段,有待于进一步开展;研究新的制备技术,扩大生产能力,推动纳米材料的应用是目前主要研究趋势。
目前,国内功能材料国家级重点实验室还没有深入开展有关本计划中的相关研究内容,而辽宁省目前还没有相关的本计划中相关研究内容的重点实验室。
沈阳工业大学以李三喜教授带领的教师和研究人员,以材料物理与化学和应用化学以及凝聚态物理三个硕士点学科为依托,以理学院学院现有总面积3000余平米的应用化学实验室以及总价值800余万元的先进实验设备为基础,在以上相关研究领域已开展了卓有成效的前期研究工作和实验探索工作。
四、现有的研究工作基础(国际合作)、水平及条件等
本实验室依托于沈阳工业大学理学院应用化学、材料物理化学、凝聚态物理三个学科,目前拥有实验及科研办公场地共计2000余平方米,其中高性能功能材料实验室面积1600平方米,科研办公面积400多平方米。
目前已形成了由李三喜等多位教授、副教授、讲师、博士研究生、硕士研究生组成的人员结构合理,年龄搭配适当、富有创新精神的学术科研队伍。
表1为实验室主要研究方向及其学术带头人、主要学术骨干。
实验室已经形成了新型催化剂材料、低维材料磁性和电性研究、功能高分子材料及其应用技术、纳米及其复合材料应用技术等稳定且具特色和优势的学科方向。
在这些方向上科学研究不断取得新突破,目前承担国家自然科学基金项目2项,辽宁省自然科学基金4项,辽宁省教育厅项目8项,完成沈阳化工集团等多家企业合作及委托项目30余项,课题总额1100余万元。
获省部级奖项8项;出版学术专著及教材4部;发表学术论文200余篇,其中60多篇被SCI、EI检索;申请发明专利近30项;培养博士研究生4名,硕士研究生45名。
表1实验室主要研究方向及其学术带头人、主要学术骨干
研究方向名称
姓名
出生
年月
最后学位
或学历
专业
技术职务
目前指导
研究生数
在研经
费总额
(万元)
备注②
博士
硕士
新型催化剂材料
李三喜
1962.08
博士
教授
2
6
50
辽宁省“百千万人才工程”百人层次,沈阳市优秀专家及杰出专业技术人才
刘公召
1967.06
博士
教授
8
480
吴玉胜
1976.12
博士
副教授
2
35
校青年学术骨干
张兵
1977.10
博士
副教授
2
30
校青年学术骨干
吕丹
1978.12
硕士
讲师
2
低维材料磁性和电性研究
姜伟
1965.03
博士
教授/博导
4
2
49
辽宁省教育厅优秀人才,凝聚态物理学科负责人
邱荣科
1963.04
博士
教授
2
8
权善玉
1965.01
博士
副教授
1
3
张凡
1978.06
硕士
讲师
王威
1978.01
硕士
讲师
国安邦
1982.10
硕士
助教
功能高分子材料研究及其应用技术
张爱玲
1964.08
博士
教授
8
40
唐洪波
1964.05
博士
教授
10
440
田波
1971.10
博士
副教授
2
6
王松
1975.12
博士
讲师
1
5
徐舸
1973.3
博士
讲师
2
纳米及其复合材料应用技术
李志杰
1963.7
博士
教授
6
40
材料物理化学学科负责人
于锦
1964.11
博士
教授
8
150
应用化学学科负责人
孙维民
1960.10
博士
教授
4
20
史桂梅
1964.5
博士
教授
4
30
张艳
1969.11
博士
副教授
4
20
孙雅茹
1963.5
博士
副教授
2
15
孙硕
1974.6
博士
讲师
1
2
本实验室国际学术交流和合作研究活跃。
近3年来,本实验室有10余人次参加国际学术会议,有5位教师出国进行学术访问交流,与多个高校、研究所有着广泛的学术交流和合作,这都使得本实验室具有很大的发展空间和宝贵的潜在人才资源。
本实验室与多个企业保持至密切合作关系。
表2~5为本实验室近年来取得的有代表性的成果。
表2近年来获得部省级以上科研及教学奖励
序号
项目名称
项目完成单位或人(*)
获奖类别名称和等级
1
新型乙烯气相聚合高效催化剂的研制
李三喜
(1)
辽宁省科技进步一等奖
2
新型乙烯气相聚合高效催化剂的研制
李三喜
(1)
辽宁省石化厅科技进步一等奖
4
高寿命轮胎硫化胶囊研制
李三喜
(1)
沈阳市科技进步二等奖
5
高寿命轮胎硫化胶囊研制
李三喜
(1)
中国石化学工业协会科技进步三等奖
6
纳米材料工程技术—油田抽油泵专用磁流体密封材料的研究
李志杰
(1)
沈阳市科学技术进步三等奖
7
磁性材料微观理论研究
姜伟
(1)
沈阳市科技进步三等奖
8
层状铁氧体材料的理论研究
姜伟(4)
辽宁省自然科学奖三等奖
9
醋酸酯淀粉生产线及生产技术
唐洪波
(1)
辽宁省科技进步三等奖
10
MT型粉丝无铝增筋剂及增筋技术
唐洪波
(1)
辽宁省科技进步三等奖
11
无明矾粉丝免芡自稠生产技术
唐洪波
(1)
辽宁省科技进步三等奖
12
无明矾粉丝免芡自稠生产技术
唐洪波
(1)
沈阳市科技进步二等奖
13
“34521”式教学质量监控与评价机制的研究与实践
李三喜
(1)
辽宁省教育教学成果奖一等奖
14
大学物理实验教学体系和模式的改革与实践
孙维民
(1)
辽宁省教学成果三等奖
表3本实验室近年来完成、在研的科研项目
序号
项目名称
项目来源
项目完成单位或人(*)
金额(万)
1
分解过程氢氧化铝产品粒度周期性细化的机理及其预报系统研究
国家自然科学基金青年基金
吴玉胜
(1)
26
2
具有规则且垂直与表面微孔活性碳膜的可控性制备与研究
国家自然科学基金青年基金
张兵
(1)
22
3
永磁机构非热、非电效应引起的异常磁化问题
国家自然科学基金
姜伟
(2)
25
4
稀有高熔点金属固态复盐的系统性
国家自然科学基金
于锦(4)
26
5
污染因素作用下AZ91镁合金薄液膜腐蚀的电化学机理(505715105)
国家自然科学基金
孙硕(4)
32
6
刚性聚合物合成及分子复合材料研究
教育部留学回国人员科研启动基金
张爱玲
(1)
3
7
基于矢量Preisach模型的各向异性铁磁材料磁化特性模拟的研究(200801420001)
教育部博士点基金
姜伟
(2)
2
8
量子点敏化纳米晶太阳能电池的研究
辽宁省教育厅科技计划项目
权善玉
(2)
5
9
多面体核壳结构Fe/Al2O3纳米吸波材料性能研究
辽宁省科技计划项目
李志杰
(2)
5
10
包覆改性的氢氧化镁晶须
辽宁省镁资源保护办公室
张爱玲
(1)
10
11
催化裂化催化剂研发
横向课题(中国石油化工股份集团燕山石化分公司)
刘公召
(1)
230
12
咪唑啉酰胺的合成
横向课题(常州信昌化工有限公司)
刘公召
(1)
150
13
1万吨/年变性淀粉项目配套试验系统
横向课题(黑龙江北大荒马铃薯产业集团)
唐洪波
(1)
260
15
B4C、BN包覆磁性纳米胶囊的微观研究及性能研究
省自然科学基金
史桂梅
(1)
7.2
16
1万吨/年马铃薯变性淀粉工艺设计
横向课题(黑龙江北大马铃薯研究院)
唐洪波
(1)
160
17
MT型粉丝无铝增筋剂及增筋技术横
横向课题
唐洪波
(1)
20
18
多面体核壳结构Fe/Al2O3纳米吸波材料性能研究
辽宁省科技计划项目
史桂梅
(1)
5
19
FexCoyNi1-x-y/SiC纳米复合吸波材料的制备及性能研究
辽宁省科技计划项目
史桂梅
(1)
5
20
磁性液体在油井井口密封中的应用研究
辽宁省教育厅
孙维民
(1)
3
21
新型乙烯聚合载体铁系催化剂研究
辽宁省教育厅
李三喜
(1)
3
22
原位聚合法压电陶瓷/聚乙烯纳米符合材料的制备研究
辽宁省科技计划项目
李三喜
(1)
5
23
胺基硼类产品开发及其在切削液中的应用
辽宁省硼资源办公室
李三喜
(1)
10
24
铝基合金无氰电沉积银工艺研究,沈阳市电力电缆桥架厂
横向课题(沈阳市电力电缆桥架厂)
于锦
(1)
24
25
电刷度铜排及导电体电沉积银
横向课题
于锦
(1)
30
表4本实验室近年发表的代表性论文
序号
论文名称
作者(*)
发表刊物名称
发表时间
检索
1
MagneticPropertiesofamolecular-basedmagnetAfe"Fe"(C2O4)3withbiaxialcrystalfield
姜伟
(1)
JOURNALOFAPPLIEDPHYSICS
2009
000266633500682
2
Quantumfluctuationsoftheantiferro-antiferromagneticdouble-layer
姜伟
(1)
CHINESEPHYSICSB
2009
000268802300068
3
EffectsofTransverseFieldonInternalEnergyandSpecificHeatofaMolecular-BasedMaterials
姜伟
(1)
Commum.Theor.Phys
2009
000272382000040
4
MagneticPropertiesofFerromagneticDoublewithFerrimagneticInterlayerCouplingatZeroTemperature
姜伟
(1)
Commum.Theor.Phys
2009
000263891900032
5
Spin-wavespectraandmagnetizationofferro-ferrimagneticdoublelayers
姜伟
(1)
Phys.stat.sol.(b)
2008
000256787000032
6
Effectsoftransversefieldonthemagnetizationandinitialsusceptibilityofamolecular-basedmagnet
姜伟
(1)
PhysicaA
2008
000257156300013
7
Theeffectofastraininducedfieldonthedielectricpropertyofaferroel
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 性能 功能 材料 及其 应用技术 重点实验室 项目 建设 报告