哈工大在复合电极材料制备研究方面取得新成果
金属与合金材料科研进展
我国科学家制备出单原子铂催化剂
中科院大连化物所张涛研究员领导的航天催化与新 材料研究组在多年研究高分散催化剂的基础上，与清华 大学合作，以氧化铁为载体，利用氧化铁与铂原子之间 的强相互作用，首次制备出具有实用意义的单原子铂催 化剂。相关论文近日刊登在《自然·化学》杂志上。 贵金属的资源稀缺性决定了其价格昂贵，但其独特 的物理化学性质又决定了在多种催化反应中不可替代。 因此如何提高贵金属原子利用效率一直是催化剂制备科 学的核心问题之一，而其中铂金催化剂是用途最广的贵 金属催化剂。
这种材料由包括锆、镍、钛和铜在内的多种金属 构成。其材料成本与高端钢材大致相同，但加工成本 却和塑料一样便宜。吹塑过程在低温低压下进行，此 时这种非晶合金会逐渐软化，并能像融化的塑料一样 流动，但又不会像普通的金属一样出现结晶现象，由 此为后续的吹塑工作带来了前所未有的便捷。为了达 到并保持理想的精度和温度，吹塑过程能在真空或液 体中进行。 到目前为止，该团队已经用该材料制造出了无缝 金属瓶、表壳等外形较为简单的物品和用于微机电系 统（MEMS）的微型谐振器以及生物医学植入物等结 构较为复杂的设备。这些材料的加工过程不到一分钟， 但强度可以达到普通钢材的两倍。
铁磁形状记忆合金在磁场控制下不仅具有可与形状 记忆合金相比的、大的输出应变和应力，而且具有高的 能量密度和可与压电材料相比的、高的频率响应和可精 确控制的特性。 哈工大金属基复合材料课题组多年来采用的挤压铸 造技术，制备了多晶镍锰镓泡沫材料，发现该方法制备 的材料成分偏析小、孔隙分布均匀、马氏体孪晶穿越了 泡沫材料中的节点及孔棱，奥氏体—马氏体相转变温度 稍高于室温，在0.97特斯拉强度磁场下实现了高达8.7% 的可逆磁感生应变，达到目前多晶镍锰镓材料磁感生应 变量的最高值。
哈尔滨工程大学科技成果——先进材料成形与制造
哈尔滨工程大学科技成果——先进材料成形与制造项目概述
在国内率先开展了金属超声波固结成形制造技术研究，研发了国内第一台超声波快速固结与增材制造装备，功率达9kW，处于国内领先，达到国际水平，使我国成为了继美国之后国际上第二个掌握超声波成形技术和装备的国家。
在国际上首次提出了有效改善金属沉积层微结构和提高力学性能的超声滚压复合微锻造原理和技术，并应用于大型金属构件的控形控性增材制造。
在金属超声波快速固结成形制造技术与装备、超声能场辅助高能束增材制造技术与装备等方面居于国内领先水平。
相关的发明专利6项。
通过协同创新，打破了国外的技术封锁，在国内率先突破了金属空心球制备技术，制备出了高性能不锈钢空心球，为制备出轻量化的空心球复合材料奠定了基础。
目前，正在研发难度更高的钛合金、NiTi 合金的空心球制备技术。
相关的发明专利3项。
项目成熟情况
试生产阶段。
应用范围
超声固结成形制造技术主要制备金属层状复合材料板材、叠层智能复合材料与结构、连续纤维均布带材、层状复合电极材料等，用于地面武器装备、舰船、航空航天等领域的减隔振、装甲防护等方面。
而金属空心球及其复合材料则在船舶减振降噪、隔热、隔声、核辐射
屏蔽等方面具有广阔的应用前景。
如：动力机械基座、机舱室室减隔振材料、核反应堆屏蔽材料。
这一工作已引起国内航空航天、舰船等领域相关部门的极大重视。
导电聚合物复合材料作为超级电容器电极材料
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｂｒｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ （ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒ ｉａｌｓ／ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉ－ ａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｅａｐａｃｉｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｂｅｌｉｅｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｙｂｒ ｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｓ ａｎｄ
若 既想 利 用导 电聚合 物 的独 有 优点 ，同 时又 要 克服其存在的缺点 ，可以将导电聚合物与其 它电极 材 料进 行 复合 ，将 双 电层 电容 与法 拉第 电容 结合 ， 将有 机 材料 与 无机 材 料结 合 ，利 用各 组 分 间 的协 同 效应 来提 高整 体综 合性 能 。
料 研 究 的重 要 发 展 方 向 。
关键词 ：超级 电容器 ；导电聚合物 ；金属 氧化物 ；碳材料
中图分类号 ：ＴＭ９１ １
文献标识码 ：Ａ
Ｈｙｂｒｉｄ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍ ｅｒｓ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ
１ 导 电聚 合 物／碳 材 料 二 元 复 合 材 料
１．１ 导 电聚合物／活性炭 活性炭是最常见且价格低廉 的碳材料 ，其具有
很高 的比表 面积 ，电化学稳定性好 ，但含有大量的 微 孔 表 面 ，离 子 迁 移 阻力 大 ，导 电聚 合 物 与 活 性 炭 复合可 以改善其性能 ，常用的复合方法主要有原位 化 学聚合 和 电化学 聚 合 。如毛 定文 等 …以过 硫 酸铵
哈尔滨工业大学科技成果——电子封装用铝基复合材料
哈尔滨工业大学科技成果——电子封装用铝基复合材料
主要研究内容
研制的电子封装用复合材料主要包括铝基和铜基两大类。
电子封装用铝基复合材料主要包括SiCp/Al、AlNp/Al和Sip/Al等复合材料。
它们采用专利挤压铸造方法制备，该工艺生产成本低、设备投资少、制成的材料致密度高，且对增强体和基体合金几乎没有选择，便于进行材料设计。
“金属复合材料与工程研究所”在这一工艺上拥有多项发明专利，技术成熟，并具有独立开发新型材料的能力。
本电子封装材料具有低膨胀、高导热、机械强度高等优点，可以与Si、GaAs或陶瓷基片等材料保持热匹配。
与目前常用的W/Cu、Mo/Cu复合材料相比，导热性、热膨胀性能相当，但成本更低、质量轻，应用于微波器件、高性能、电力电子模块等多种电子（或光电子）器件封装中，对降低成本、减轻重量会起到积极的作用。
国内电子电子器件对此类材料的需求颇为巨大，市场前景广阔。
技术指标
用于某两种型号的电子封装用热沉和壳体。
哈尔滨工程大学科技成果——高性能金属层状复合材料低成本制备及应用
哈尔滨工程大学科技成果——高性能金属层状复合材料低成本制备及应用项目概述金属层状复合材料板（箔）材及CPC“三明治”结构电子封装材料、各种夹芯板等复合材料因具有优异的力学、物理和化学性能，在电力电器、冶金设备、石油化工、交通运输、能源工业、微电子工业、航空航天等诸多领域有着广泛的应用。
特别是高性能金属间化合物基层状复合材料和夹芯板等轻质材料更是航空航天等领域急需的新材料，但国内目前尚不能生产金属间化合物基层状复合材料。
因此高性能金属层状复合材料的需求和应用空间广阔。
超声波固结和无真空烧结技术是目前国际上金属层状复合材料板（箔）材制造最先进的技术之一。
和传统的制备工艺（轧制、爆炸复合成型等）相比，它具有低温、快速、工艺简单、适用性广，可用于制备高性能的层状复合材料板材（箔材），被称为绿色制造技术。
但是由于国外对这一高技术的限制，国内至今还不能采用这种先进制造技术来生产高性能层状复合材料。
技术特点（1）工作温度较低，节省能源，是一种低成本的制造工艺；（2）不需要对金属箔的表面进行预处理，金属层间结合率达99%，界面结合强度优异；（3）可以代替传统的工艺技术来制造多种金属层状复合材料体系；（4）通过起始金属箔的改变，可以很方便地把合金化元素、增强纤维引入到转变后的金属间化合物中，进一步地改善复合材料板材的性能；（5）可实现连续生产，生产效率高，适合于产业化。
该项目属于高技术新材料领域，已获得多项美国专利。
预计投资规模在5000万元左右。
据报道，仅国内爆炸复合厚板低端产品一项的国内产值大约在40-50亿人民币左右。
本项目将联合研发超声波固结成型制造设备，利用先进装备和技术生产高性能金属层状复合材料板（箔）材，将填补我国在相关领域的空白，促进相关产业升级，建立国内高性能复合材料产业，是一项利国利民的绿色环保工程。
项目成熟情况项目目前处于实验室样品阶段。
应用范围该工艺可用于制造多种金属层状复合材料板（箔）材，例如：Cu/Al 复合排、Ti/Al、Ti/Cu、Cu/Al复合板、CPC电子封装层状复合材料、金属泡沫夹芯板等。
哈尔滨工程大学科技成果——二硅化钼基高温结构复合材料
哈尔滨工程大学科技成果——二硅化钼基高温结构
复合材料
项目概述
哈尔滨工程大学结构功能一体化材料研究所在高性能结构及热防护材料的研制方面，具有多年的开发经验和雄厚的研发实力。
难熔金属间化合物二硅化钼（MoSi2）由于具有很高的熔点（2030℃）、极好的抗氧化性和适中的比重，特别是它具有可贵的R特性，即在温度升高时其强度并不下降，并以其诱人的高温物理化学性能，引起了国际材料界极大的兴趣。
开展了大量的研究工作，目前在低温增韧和高温补强方面取得了一些创新性成果，但是在高温环境下（1200℃-1600℃）所表现出来的综合性能往往不能兼顾，顾此失彼。
如果发挥出MoSi2材料的潜在优势，它将在1200℃-1600℃的高温环境下表现出优异的综合性能，是一类极有希望代替镍基超合金的新型结构材料。
项目成熟情况
技术成熟，中试阶段。
应用范围
研制的二硅化钼基高温结构材料可用于航空航天、民用气轮机、汽车、船舶、发电机等领域高温环境中。
哈尔滨工业大学科技成果——连续纤维增强金属基复合材料包覆挤压工艺
哈尔滨工业大学科技成果——连续纤维增强金属基复合材
料包覆挤压工艺
主要研究内容
开发了正向包覆挤压法用于Pb-GF新型复合丝材生产工艺，该工艺具有生产简单，设备要求较低，生产效率较高，产品质量好等特点。
同时该种新型包覆挤压工艺具有进一步深化研究的广阔前景，通过改变材料的类型，可以进一步开发出更多的新型长纤维增强材料，如铅碳纤维增强材料、铝玻璃纤维增强材料、铝硼纤维增强材料等一系列长纤维增强材料，这些材料和工艺的应用价值将为金属基长纤维复合材料应用开辟新的途径。
包覆挤压工艺玻璃纤维及铅坯料样品
包覆挤压复合丝材
应用行业
近十年来，连续纤维复合丝材由于其广泛的市场需求，也越来越
受到人们的重视。
铅—玻璃纤维（Pb-GF）复合丝材在电动汽车（EVs）和混合型汽车（HEVs）电源栅板，防辐射织物，隔音降噪材料等领域出现了广泛的市场需求。
技术指标
连续纤维增强金属基复合材料生产新型包覆挤压工艺可以采用两种不同的包覆挤压方案：正向包覆挤压和侧向包覆挤压。
正向包覆挤压：温度300℃，挤压力200kN，包覆速率：22M/min；测向包覆挤压：温度300℃，挤压力420kN，包覆速率：22M/min。
采用包覆挤压的新型工艺生产的Pb-GF复合材料具有抗拉强度高，导电性能好等特点。
该种新型丝材其直径虽然只有0.75-1.0mm，但其强度却高达110MPa，是同等纯铅强度的10倍。
哈尔滨工业大学科技成果——形变W-Cu电极材料制造技术
哈尔滨工业大学科技成果——形变W-Cu电极材料制造技术主要研究内容W-Cu作为电极和电触头材料，被广泛应用在高压真空开关，断路器，等离子焊接电极，导弹引信等。
近十几年国际上在电火花机床打孔电极中普遍采用W-Cu做电极，在显示器等离喷涂电极上也普遍采用，在电子封装中特别是大规模积层电路基极板用W-Cu板越来越多。
市场需求量国际上每年以25%速度增长。
我国是钨资源大国，储量世界第一，目前我国钨铜产业仅能生产低端产品，产业规模均很小，技术落后，产品质量差，成本高。
我国需求的中高档W-Cu制品主要依赖进口，价格昂贵，是我国W-Cu产品价格的8~10倍，特别是导弹引信W-Cu进口价格在4.2万元人民币/公斤，因此W-Cu材料称钨金。
因此开展高档W-Cu材料产业化具有广泛的市场前景和丰厚的利润。
本项目是在本课题组二十几年研究基础上，发明的新的工艺方法具有生产效率高，成本低，生产高端W-Cu材料，主要性能指标均超过国际上最好水平，有很强的技术竞争优势。
该技术采用W与Cu粉末经大变形挤压致密，获得近致密体W-Cu电极材料。
技术研究已十分成熟。
本发明已获得国家发明专利授权，发明专利号：ZL03132475.4，国际专利主分类号：1322F3/16。
本项技术制造的W-Cu材料技术成熟，生产效率高成本低，性能达到国际上高档产品最好水平。
市场价格与本项目技术优势若按国际市场价格1200-1400美元/公斤，本项目成本500元人民币/公斤，本项目的利润空间之大，效益之高是显而易见的。
由于W-Cu材料是产业中消耗材料，许多国外公司由于生产中需要不得不自己生产，如果市场有专门企业生产高端W-Cu材料，价格便宜，这些大公司就购买，自己不再去生产。
因此组建专门企业公司生产W-Cu高端高性能材料一定受市场欢迎。
哈尔滨工程大学科技成果——石墨烯的制备及其应用研究
哈尔滨工程大学科技成果——石墨烯的制备及其应
用研究
项目概述
电弧法制备石墨烯：电弧法制备石墨烯是基于电弧放电原理实现石墨烯的制备，即在负压下利用大电流等离子体电弧放电使石墨电极气化之后再冷凝沉积，从而生成石墨烯粉体材料。
该技术实现了从高纯石墨到石墨烯粉体的一步法绿色制备，工艺简单、无污染；产品缺陷少、碳含量高、层数稳定、导电性优异。
固态电容器用石墨烯气凝胶电极：利用水热合成一步法制备出石墨烯复合普鲁士蓝气凝胶电极，通过引入普鲁士蓝提高了石墨烯气凝胶的比电容以及在水系电解液中的电压范围，从而提高了固态电容器的能量密度；石墨烯复合气凝胶电极在1A/g的电流密度下，比电容达220F/g，5A/g电流密度充放电循环10000圈，容量保持率达到83%；组装的全固态电容器电压达到了2.0V，能量密度达到58Whkg-1，10000圈循环后容量保持在93%。
锂离子电池石墨烯导电浆料：石墨烯作为锂离子电池导电剂，可显著的提高锂离子电池的倍率和循环性能。
以电弧法制备的高导电石墨烯为原料，利用“超声+乳化”循环分散工艺，制备出了锂离子电池用油系和水系石墨烯导电浆料，完成了工艺和装备的研发。
项目成熟情况基础研究阶段。
应用范围
储能领域、绿色能源领域。
哈尔滨工业大学科技成果——锂离子电池高容量石墨、硅复合负极材料的制备及其产业化
哈尔滨工业大学科技成果——锂离子电池高容量石墨、硅复合负极材料的制备及其产业化主要研究内容
哈尔滨工业大学特种化学电源研究所自2000年以来开展了高性能负极材料的研究，其中采用石墨材料和少量硅的复合，获得了高容量石墨基负极材料，具有优异的循环性能，目前拥有核心技术专利3项，依托该技术获得2008年黑龙江省科学技术一等奖，项目鉴定的成果登记号为：黑科成鉴字[2011]第73号。
在国家863、重大攻关和省重大科技招标项目支持下，研发团队进行了多年的理论研究和技术攻关，形成了具有自主知识产权的容量为400mAh/g、500mAh/g、800mAh/g等系列高容量负极材料生产技术。
这些产品除了可以应用现有的人造石墨为原料外，还可以用黑龙江省富有的天然石墨作为主要原料，所研制的复合材料具有较大的成本优势，且性能优异，所研制的新型电池能量密度可以提升20%以上。
目前已经实现容量为400mAh/g高性能石墨基改性负极材料的制备和性能测试，目前已建成400mAh/g材料和电池单体的小试生产线，正在筹备建立材料制备的中试生产线。
主要应用领域
动力电池负极材料，电子产品如手机、笔记本电脑用电池材料。
未来前景
目前鳞片石墨价格为0.3-0.5万元/吨，加工成为改性石墨材料后价格8万元/吨以上，建立年产200吨的生产线，年均产值可达到1600
万元，其中部分材料用于哈尔滨光宇电源股份有限公司的高比容量锂离子电池产品，预计电池产品年平均产值可到超过2000万元/年，材料及电池的利润将达到500万元/利润。
研究成功制备两种复合电极材料
化速 率 ，刚 刚发 表 在 国 际核 聚变
题 得 以 解 决 。 在 许 多 其 他 领 域
据 领 导 该 项研 究 的普 林 斯 顿 最权 威 期 刊 《 聚 变 》 （ ｕｌａ 核 Ｎ ｃｅｒ
中 ．单 分 子 电 阻丝 由于 其 特殊 的 大 学 电 子 工 程 学 教 授 斯 蒂 芬 ・ 周 Ｆ ｓ ｎ 上 。 Ｎ ｃｅｒ ｕｉｎ是 由 ｕｉ ） ｏ ｕｌ ｓ ａＦ ｏ 性 能 ，也 一 定会 带 来 该 领 域 的重 介 绍 ，这 种 被 称 为 Ｄ Ｐ 的传 感 国 际 原 子 能 机 构 ｆｎｅｎ ｔ ｎ ｌ ２Ａ Ｉｔ ａｉ ａ ｒ ｏ
一
通 过 检测 某 个 物体 反 射 的光 来 确 国 、俄 罗 斯 、 日本 、 韩 国 、 印 定 其分 子 的构成 。数 十 年 来 ，研 度 ）组 成 了最 大 的 国 际 多边 科 研 究 人 员一 直 想 分离 ｍ这 些 光 的频 合 作 项 目—— 国 际热 核 反应 堆计 率 ，但 即便 采 用先 进 的实 验 方法 划 （Ｉｔｒ ａｉｎ ｌ Ｔ ｅ ｍｏ ｕ ｌａ ｎ ｅｎ ｔ ａ ｈ ｒ ｎ ｃｅ ｒ ｏ 也很 难看 到 它们 。
近 日，大 连 理工 大学 王 正 汹 究所 固体 润 滑 国家 重 点 实 验 室在
Ｇ ａ ｈ ｎ ）基超级 电容器 点 。所 要 研究 的一 个 分 子被 放 置 课 题 组 在 ＩＥ 计 划 的 资 助 下 ， 石墨烯 （ ｒｐ ｅ ｅ ＴＲ
斯 蒂 芬 表示 ： “ 们 已研 制 我
这 是继 ２０ ０ ７年 以 来 王 正 汹
一
种新 型传 感 器 能 够通 过 检
压电陶瓷／聚合的复合材料的制备工艺及其性能研究进展
压电陶瓷／聚合的复合材料的制备工艺及其性能研究进展王树彬;韩杰才
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】1999(030)002
【摘要】本文首先介绍了压电材料的种类和基本性能，然后介绍了在不同的应用背景下压电陶瓷／的复合材料的十种连通方式，综述了这类压电材料的制备工艺，较全面地总结了前人对这类压电材料的性能研究工作，展望了这类压电材料的应用前景和发展方向。
【总页数】6页(P113-117,121)
【作者】王树彬;韩杰才
【作者单位】哈尔滨工业大学复合材料研究所;哈尔滨工业大学复合材料研究所【正文语种】中文
【中图分类】TB332
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