【新材料領域】

一種基于可逆氫致膨脹的設計智能復合結構

1.成果簡介

本成果主要是一種基于可逆氫致膨脹的設計智能復合結構，隨著信息技術、人工智能、新能源技術的發(fā)展和普及，傳統(tǒng)材料單一的結構或功能特性越來越難以滿足未來技術的需求。智能材料有望在先進傳感器、驅(qū)動器、智能機器人等許多技術領域得到革命性突破。因此，本成果將鈦合金作為執(zhí)行驅(qū)動的“肌肉”裝載于構件中，在外界溫度和氫氣激勵下，可引導金屬結構件伸長、縮短、彎曲或扭轉(zhuǎn)，從而設計和制備出高載荷、高溫、高形變量的智能結構，推動傳感器、驅(qū)動器、智能機器人等高技術發(fā)展。

1.氫致膨脹4D打印結構：對鈦基復合材料的氫致膨脹變形及其機理開展研究，驗證了氫致膨脹現(xiàn)象及復合結構變形行為。對4D打印成形的棒狀試樣在吸氫熱處理后觀察到彎曲變形行為，該試樣脫氫熱處理后，形狀可恢復原狀。并且氫致膨脹4D打印變形結構具有變形量大、可調(diào)控、形變精度高、可逆性好、耐高溫等一系列優(yōu)勢。

2.約束氫致密化：根據(jù)“金屬氫致膨脹”現(xiàn)象的科學內(nèi)涵，提出了約束氫致密化的技術原理。將存在殘余孔隙的燒結坯被放入約束模具中進行氫處理，鈦合金吸氫膨脹使孔隙閉合，然后脫氫處理后坯體密度提升。針對粉末冶金鈦燒結制品開展了致密化行為研究，發(fā)現(xiàn)約束氫致密化能一次提升燒結鈦坯體密度2%-8%，最高可達全致密。處理后制品拉伸強度提升20%以上，延伸率可提高100%。該技術提供了一種高效、低成本的粉末冶金制品全致密化處理技術，具有良好的應用前景。

2.應用前景

本成果基于“金屬氫致膨脹”這一原創(chuàng)思路，圍繞智能材料、先進粉末冶金材料開展研究，獲得了一種能自主感知、自主變形的智能結構，作為高溫高強結構件在嚴苛和復雜條件下應用。成果可應用于航空航天飛行器的智能變形機翼，航天器的可展開機構，智能機器人的驅(qū)動機構等。同時，成果有望開發(fā)一種金屬致密化、連接、修復新方法，用于粉末冶金材料、帶縮孔的鑄錠的致密化處理和異型金屬的連接，具有較好的應用意義。

3.成熟度

中試

4.成果展示

圖1 氫致膨脹復合結構變形示意圖

圖2 約束氫致密化原理圖

5.知識產(chǎn)權

序號

編號

名稱

1

CN201910195677.8

一種利用金屬吸氫膨脹促進金屬坯體致密化的方法

2

CN201911282262.0

一種利用氫致膨脹效應的可調(diào)變形復合結構及其制備

方法和應用

3

CN201910185611.0

一種吸氫膨脹物質(zhì)與其他材料的復合方法

4

CN201811418893.6

一種納米鎂基儲氫合金粉末的應用

5

CN201811490750.6

一種利用含鈦物質(zhì)吸氫膨脹促進坯體致密化的方法

6

CN201910186205.6

一種鈦及鈦合金近凈成形方法及后續(xù)燒結工藝

7

CN201910185605.5

一種鈦及鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝

8

CN201910195677.8

一種利用金屬吸氫膨脹促進金屬坯體致密化的方法

9

CN201711045857.5

一種金屬氫化物儲熱介質(zhì)及其制備方法

10

CN201710324860.4

一種鈦基復合材料及其制備方法

11

CN201510556392.4

一種Mg-Ti儲氫合金粉及其制備方法

【生物醫(yī)藥領域】

錫中卟啉在制備地中海貧血治療藥物中的應用

1.成果簡介

本成果首創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)了錫中卟啉的新用途，具體為錫中卟啉在制備地中海貧血治療藥物中的應用，屬于醫(yī)藥技術領域。

地中海貧血是世界范圍內(nèi)最常見的血紅蛋白遺傳疾病之一，其致病機制主要是α或β珠蛋白基因突變，使得紅細胞內(nèi)α/β珠蛋白鏈不平衡發(fā)生沉積，造成紅細胞膜結構不穩(wěn)定，易破碎。目前地貧患者治療手段主要包括輸血祛鐵聯(lián)合治療、脾臟切除治療、骨髓移植治療及基因治療，但上述治療手段均存在一定缺陷，如費用昂貴、副作用大、技術難度高或具有巨大潛在風險。

成果經(jīng)過大量地貧小鼠模型體內(nèi)實驗證實，經(jīng)錫中卟啉治療后，地貧小鼠無效造血、貧血和鐵超載問題均得到了有效緩解，脾臟腫大顯著改善。同時治療中無明顯毒副作用，治療實施方便，高劑量治療之后，只需低劑量維持即可保持療效。

2.應用前景

錫中卟啉曾被報道用于嬰幼兒黃疸治療，無明顯副作用。目前尚未有將錫中卟啉用于地中海貧血治療的相關報道，本成果有望開發(fā)出地中海貧血治療的新藥物，解決傳統(tǒng)治療手段存在的問題，為地貧患者帶來福音，臨床應用價值巨大。

3.成熟度

動物實驗

4.成果展示

圖3 錫中卟啉顯著降低地貧小鼠外周血紅細胞內(nèi)的α珠蛋白沉積

圖4 錫中卟啉顯著改善地貧小鼠外周血貧血指標

圖5 錫中卟啉顯著改善地貧小鼠脾腫大

5.知識產(chǎn)權

序號

編號

名稱

1

CN202110063002.5

錫中卟啉在制備地中海貧血治療藥物中的應用

2

CN202110068477.3

HSP70作為檢測地中海貧血的分子標記物及其在制備診斷試劑盒中的應用

【高端制造領域】

富 Li/K 氧化鋁原料的大型槽

高效節(jié)能鋁電解技術開發(fā)與應用

1.成果簡介

成果面向鋁電解槽大型化與智能化發(fā)展需求，針對國產(chǎn)氧化鋁原料高效節(jié)能鋁電解生產(chǎn)的行業(yè)難題，系統(tǒng)研究了富Li/K鋁電解質(zhì)熔鹽物理化學性質(zhì)、大型鋁電解槽多相多場流體動力學，以及氧化鋁原料溶解輸運過程，研發(fā)了無油潤滑可控行程的智能打殼氣缸和氧化鋁濃度快響應按需下料智慧控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了大型鋁電解槽的氧化鋁濃度快響應、按需精準下料。

揭示了LiF和KF含量對鋁電解質(zhì)熔鹽物理化學性質(zhì)的影響規(guī)律，明晰了采用國產(chǎn)富Li/K氧化鋁原料時鋁電解質(zhì)熔體物理化學性質(zhì)變化特征，為鋁電解槽工藝控制與優(yōu)化提供了理論指導；揭示了大型鋁電解槽多相多場耦合流體動力學特征及氧化鋁濃度分布規(guī)律，明晰了電解質(zhì)大漩渦流動對氧化鋁輸運與分布的關鍵作用，為鋁電解槽打殼下料系統(tǒng)優(yōu)化設計提供了理論指導；發(fā)明了無油潤滑行程可控的智能打殼氣缸及鋁電解槽多層級精準打殼下料系統(tǒng)，通過獨特結構設計、材質(zhì)選擇與光電感應閉環(huán)控制，使打殼氣缸在無油潤滑條件下實現(xiàn)打殼行程的長期有效控制，從而實現(xiàn)鋁電解槽多層級精準打殼下料，為鋁電解槽高效穩(wěn)定運行提供了可靠硬件保障；研發(fā)出鋁電解槽氧化鋁濃度快響應按需下料智慧控制系統(tǒng)，通過鋁電解槽下料設定間隔(NB）動態(tài)自整定算法開發(fā)，結合分區(qū)域、多層級精準打殼下料系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于電解質(zhì)“吃料”能力變化的快速響應按需下料，為大型鋁電解槽采用國產(chǎn)富Li/K氧化鋁原料實現(xiàn)高效穩(wěn)定運行提供了技術支撐。

2.應用前景

成果實現(xiàn)了相關企業(yè)增產(chǎn)節(jié)能、降低勞動強度和減少溫室氣體排放的顯著經(jīng)濟社會效益，對推動電解鋁行業(yè)智能化、大型化和可持續(xù)發(fā)展與節(jié)能減排具有重要意義。

3.成熟度

產(chǎn)業(yè)化

4.成果展示

圖6 智能打殼氣缸設計圖

圖7 單點下料打殼下料控制氣路

圖8 濃度快速響應按需下料智慧控制系統(tǒng)硬件

5.知識產(chǎn)權

序號

編號

名稱

1

CN201210183387.X

一種鋁電解槽氧化鋁下料系統(tǒng)

2

CN201510040756.3

一種鋁電解槽氧化鋁打殼及下料一體化裝置和方法

3

CN201410417663.3

一種鋁電解槽下料器工作狀態(tài)的診斷方法及系統(tǒng)

4

CN201310578987.0

一種鋁電解槽電壓及熱平衡的計算方法

5

CN201310187629.7

一種降低鋁液水平電流的鋁電解槽側部導電陰極結構

6

CN201410629484.6

一種鋁電解槽新?lián)Q陽極快速導電涂層及其涂覆方法

7

CN201410652070.5

一種降低鋁電解陽極氣膜電壓降的方法

8

CN201410229280.3

一種含高導電骨架網(wǎng)絡的鋁電解槽復合陰極結構

9

CN200910312193.3

一種低溫鋁電解工藝及電解液

【新能源領域】

一種制備不同形貌鋰離子電池高壓

正極材料的關鍵技術

1.成果簡介

鋰離子電池正極材料一直是鋰電研究的最重要的領域。提高鋰電池的能量密度與功率密度，將是未來鋰電池的基本發(fā)展方向。提高鋰電池的能量密度與功率密度有兩個主要途徑：提高電極材料容量或提高電池工作電壓，將高電壓和高容量結合起來是目前鋰離子電池正極材料發(fā)展研究的主流方向。目前普遍采用的鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰(LiCoO?）、磷酸鐵鋰(LiFePO4）、鋰釩氧化物(LixV?O?）、層狀三元材料(LiNiMn,CO1-x-yO?）等，而這些材料的工作截止電壓普遍在4.5V以下。而近些年研究的尖晶石型正極材料(LiMn?O?）相比于目前商業(yè)化的LiCoO?、層狀三元材料具有明顯的優(yōu)勢，在其基礎上發(fā)展而來的尖晶石錳酸鋰LiMn?O4、鎳錳酸鋰LiNio.5Mn1.?O4具有4.4—4.7V的工作電壓平臺，但該材料也存在不足，如容量保持率偏低、循環(huán)性能有待提高等。因此仍需對材料進行更深入的研究，進行性能的提升和制備方法的改進。

針對現(xiàn)有技術存在的問題，開發(fā)了一種制備不同形貌鋰離子電池高壓正極材料的關鍵技術。該技術可有效提高材料的形貌，從而有效減緩充放電過程中材料體積變化，減小材料崩塌，提高材料的穩(wěn)定性，延長材料的循環(huán)壽命；所制備的材料結構穩(wěn)定性好，循環(huán)性能與倍率性能大幅提高；產(chǎn)品純度高，無雜質(zhì)且一致性好。

2.應用前景

與傳統(tǒng)技術相比，本技術工藝簡單，便于操作，成本低，便于工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的應用推廣價值。

3.成熟度

小試

4.知識產(chǎn)權

序號

編號

名稱

1

CN201710103349.1

一種5V鋰離子電池正極材料及其制備方法、 一種鋰離子
電池

2

CN201810395136.5

一種巖鹽型鋰離子電池正極材料的制備方法、鋰離子電池正極材料及應用

3

CN201810449505.4

一種不同形貌鋰離子電池高壓正極材料的制備方法

4

CN201810710075.7

一種熱電池用單相正極材料及其制備方法、應用

5

CN202010916078.3

五氧化二釩/rGO包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料及制備方法

合作對接方式

有意向的合作方請聯(lián)系：

中南（貴州）貴陽貴安產(chǎn)業(yè)技術研究院有限公司

電話：13160272001 陸老師

郵箱：lx60272001@163.com

地址：貴州省貴陽市貴陽國家高新區(qū)沙文生態(tài)科技產(chǎn)業(yè)園高海路3492號-13-6號1、2、3層2號

中南（貴州）貴陽貴安產(chǎn)業(yè)技術研究院于2024年7月20日正式成立，依托中南大學科技創(chuàng)新優(yōu)勢和貴州貴陽貴安的資源優(yōu)勢，聚焦新材料、新能源、先進裝備制造、大數(shù)據(jù)、生物醫(yī)藥等領域，致力于科技攻關、人才培養(yǎng)、成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)孵化。研究院通過“一院一園一基地”的模式，構建起科技攻關-成果轉(zhuǎn)化-產(chǎn)品孵化-商業(yè)化-產(chǎn)業(yè)化的完整鏈條，加速科技成果落地，打造國內(nèi)一流的科技成果轉(zhuǎn)化平臺和科技企業(yè)孵化基地。研究院通過中南大學科研成果引進機制、貴陽貴安企業(yè)技術需求匹配機制、省外和校外企業(yè)資源引入機制、國家級省級項目資源導入機制“四大機制”，實現(xiàn)企業(yè)、政府、學校、專家、研究院和社會參與方的“六方共贏”，為貴州“富礦精開”戰(zhàn)略和經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展注入新動能。

來源/中南貴州產(chǎn)業(yè)技術研究院

編輯/劉婷 責編/楊青青 審核/鄺亞航 終審/謝濤