1、超轻镁锂合金

项目概述

基于目前许多装备结构件对于材料的轻量化要求越来越强烈，本单位研制的合金强度能达到300MPa左右，延伸率达10%以上，密度小于1.65g/cm3，并能获得各种尺寸的挤压件和轧制件（冷轧薄板能达到小于0.5mm）。

本项目产业化的目标即是批量制备加工镁锂合金锭材、形变型材等原材料以及某些市场前景较好的零部件生产。所需投资500万左右。

本单位对镁锂合金熔铸与变形加工进行了技术攻关，掌握了获得高性能镁锂合金的关键技术，目前所制备合金的力学性能达到国际水平且在某此指标上超过了国外水平。所涉及的合金的制备与加工路线为：熔铸、热处理、挤压变形、轧制变形、冲压加工、表面处理。

根据比强度、比价格相等原则，确定镁锂合金材料价格为22万元/吨。而且如果能开发一些高附加值镁锂合金零部件产品的生产，并使之得到推广，那么镁锂合金零部件的价格将远高于板材、棒材的价格，每年的利润空间将在此基础上进一步得到扩大。目前本项目处于中试阶段，能获得性能稳定的铸件、挤压件和轧制件，且这些材料尺寸稳定性好。

2、碳纳米管强韧化MoSi₂结构材料的制备及实现机制

项目概述

近年来，随着航空航天技术的发展，对在高温环境下使用的关键材料部件的性能提出了愈来愈高的要求，要求材料既能在高温下安全可靠地工作，又具有较低的结构自重，从而尽可能地提高推重比。在高达1600℃的温度下使用的新型材料必须满足强度高、抗蠕变、断裂韧性好、抗氧化和组织性能稳定等方面的要求。目前无论是硅基陶瓷、C/C 复合材料、还是铝的金属间化合物，在1200～1600℃高温条件下使用，均未能达到与镍基超合金抗衡的阶段。开发综合性能优异的新型高温结构材料已成为亟待解决的现实问题。在这方面，难熔金属硅化物，特别是二硅化钼(MoSi₂)为开发研究注入了新的活力。

本项目采用纳米碳管增强MoSi₂金属间化合物，通过将高纯的纳米碳管均匀分散到亚微米级Mo、Si粉末基体中，利用先进的热压烧结制备出纳米碳管增强MoSi₂基复合材料，重点研究纳米碳管增强MoSi₂复合材料的热压烧结工艺对材料微观结构的控制机理、纳米碳管对MoSi₂基体的强韧化机理。

主要技术性能指标  

(1)MoSi₂晶粒尺寸：亚微米级

(2)纳米碳管/MoSi₂复合材料的孔隙率：d<8%；

(3)纳米碳管/MoSi₂复合材料的抗弯强度：σb>400MPa；

(4)纳米碳管/MoSi₂复合材料的断裂韧性：KIC>3.5MPa∙m^1/2；

(5)纳米碳管/MoSi₂复合材料的维氏硬度：HV>12GPa。

本项目的研究将为促进MoSi₂基复合材料在航天航空发动机、高超音速飞行器关键部件的应用提供科学的指导依据和先期技术支撑。本研究不仅具有广阔的应用价值，而且有重要的理论研究意义，将会对目前热防护材料和高温结构材料产生巨大的带动与幅射作用。现已制备出MoSi₂晶粒尺寸在亚微米级，并且综合性能优异稳定的单壁纳米碳管增强MoSi₂基复合材料。

3、碳陶瓷复合密封材料

项目概述 

石墨材料具有良好的耐高温、低温、导电、导热及自润滑性能，具有较高机械强度及较小的热膨胀系数，抗热冲击性能优良，化学稳定性好，对大多数酸、碱、盐溶液不起化学反应或反应很弱，且石墨材料易于机械加工，所以广泛应用于航天航空、机械、电子、电工、半导体、冶金、化工、生物工程等领域，已成为一种不可缺少的特殊工程材料。普通碳－石墨材料，一方面强度低，开孔率大，用于流体密封承受压力低，密封性差；另一方面，石墨材料的抗氧化能力差，在一定程度上限制了石墨材料应用领域的扩大。因此，克服石墨材料的弱点，满足石墨材料在高新技术上的要求，是碳石墨制品制造业急需研究解决的重要课题。

成果通过鉴定，获黑龙江省科技进步奖励2项。

碳陶瓷复合材料材料性能

4、轻质高强浮力材料

项目概述

浮深水浮材具有抗压强度高、密度低、浮重比大、吸水率低、耐腐蚀、抗冲击、绝缘、隔热、阻燃、隔音等诸多优良品质和良好的机加工性能，受到人们广泛关注和重视。在海洋科考、海洋石油开发、渔业、航空等方面的应用非常广泛。尤其伴随深水油气田开采，促使了对深水浮材的研究与应用发展。

1500m深海浮力材料的主要技术指标：

体积密度：0.40~0.52 (g/cm³)

抗压强度：≥15 (MPa)

破坏强度：≥23 (MPa)

可潜深度：1500~2000 (m)

吸 水 率：≤3 %（1500m水深24h）

使用温度：-20~80(℃)

已申请的发明专利（通过公开审查）：深水耐压浮力材料CN200710144488.5；空心陶瓷球及其制备方法CN200710144489.X；深水耐压浮力装置CN200710144490.2。

5、玄武岩纤维复合筋增强混凝土复合材料

项目概述

本项目采用具有低密度、高强度、良好抗腐蚀性能等综合性能优异的玄武岩纤维复合筋替代传统的钢筋，并将其应用于混凝土结构中，制备出性能优异的玄武岩纤维复合筋混凝土，解决混凝土结构的耐腐蚀问题，提高其使用寿命，并且可以有效减轻结构自重，简化施工工艺，从而解决潮湿地区和酸碱环境恶劣的地区桥梁、路面钢筋混凝土结构存在的使用寿命、耐腐蚀问题，经济效益显著。

玄武岩复合筋材的力学性能 

6、低温前驱体裂解法合成碳化硼粉体

项目概述

碳化硼具有超常硬度，高熔点、高弹性模量、低膨胀系数，恒定的高温强度，密度小，中子吸收能力强，化学性能良好等优点，已经引起了人们的极大兴趣。欧洲人在碳化硼方面处于技术领先地位，在应用上，其潜在的经济价值已引起世界同行们的关注。近年来，美国、日本、韩国等先进国家在这方面做了大量研究工作，进展迅速。而目前，我国在这方面的工作做得很少，所以发展前景广阔。

在工业上碳化硼的制备方法主要是硼酐碳热还原法和镁热还原法，这些方法都需要较高的温度(一般高于2000℃)，能耗大、生产能力较低。为了降低能耗，节约能源，目前人们正在探寻低成本并且能在低温条件下合成碳化硼的工艺。本项目研究了一种能在低温下合成碳化硼的方法，采用聚合物前驱体裂解法制备碳化硼。

7、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、于民用气轮机、汽车、船舶、发电机等领域高温环境中。

8、生物医学材料

项目概述

（一）新型生物医用金属材料及其骨科植入物

金属材料具有其他材料不能比拟的高机械强度和优良的疲劳性能，仍是临床上应用最广泛的承力植入材料。新型医用合金在设计时应该考虑的问题包括：（1）首先要求合金中的组成元素无毒性和无致敏性；（2）要求合金具有高强度、高韧性、低模量和优良的冷热成形性。我们开发了TiNb、TiNbSn、TiNbZr、TiMoSn、TiMoZrSn等多种生物医用金属材料，它们可以广泛用于制造新型骨科植入器械、口腔器械、手术器械等。

（二）新型生物医用高分子材料

我们研制出可生物降解PLLA及其与PCL共聚物，系统分析了该材料的形状记忆特性及其影响因素，探讨了形状记忆特性与微观结构之间的内在关系和本质，同时对其降解行为进行了评价，为开发在力学性能、降解性能及形状记忆特性等方面综合性能更适宜于生物医学应用的可生物降解形状记忆聚合物奠定理论基础。

我们通过乳液凝胶法制备了壳聚糖／海藻酸钠微胶囊，微胶囊的表面呈多孔褶皱结构。壳聚糖／海藻酸钠微胶囊在碱性条件下有很好的膨胀性，好的膨胀性使囊壁的孔变大，因此微胶囊在pH为7.4的缓冲液中有更好的释放性能，在12小时内释放量达到83%以上。此外，壳聚糖／海藻酸钠微胶囊有很好的顺磁性，在磁铁的作用下能够沿着磁场的方向做定向运动。

（三）纳米生物医学材料

我们采用共沉淀法、部分还原沉淀法和水浴共沉淀法三种工艺制备了Fe₃O₄磁性纳米颗粒，最终控制颗粒尺寸小于10nm，其磁学特性呈现超顺磁性，符合生物医用需要。随后通过直接掺杂和利用乙醇作分散剂两种工艺合成Fe₃O₄纳米颗粒/聚氨酯复合薄膜，同时对其各项性能进行表征，证明了此种薄膜适于应用为血管支架的涂层。

（四）介入医学材料与器械

血管支架用于有效治疗冠心病等心脑血管疾病，在患处重新支撑起狭窄甚至阻塞的冠状动脉血管，以保证血液的流动通畅。作为支架的材料主要有不锈钢、TiNi合金、钽合金、CoCr合金以及多聚物等。最基本的血管支架产品被称为裸支架，是单一材料加工而成。药物涂层支架就是将抗血管重塑和抗增殖作用的药物通过高分子材料涂覆于金属支架表面，通过药物局部释放的方法防止再狭窄的发生。我们目前可以提供血管支架的花样设计及其应力的有限元分析、血管支架的激光切割与后续电化学抛光处理、药物控制释放涂层支架的制造、表面功能化支架（提高X射线下可视性、具有放射活性）的制造等科研服务，可协助企业申报血管支架类产品的生产许可、产品的动物实验、临床试验及医疗器械产品的报批、注册。

先天性心脏间隔补片是目前治疗先天性心房、心室间隔缺损的最先进的介入医学器械。我们针对国人心房、心室间隔缺损部位的几何特点，设计出合适的补片三维结构和几何特征，完成了网状结构的编织处理、端部激光焊接、表面生物膜的成膜方案和涂覆工艺、与输送装置之间的微连接等技术，目前正在寻求合作伙伴推广使用。

9、手性体分离材料

项目概述

手性体分离材料作为分离医药中间体等光学活性分子的功能性高分子材料，近年来得到了国内外科研人员的广泛关注，也得到了迅猛的发展。我国在手性体分离技术方面的研究起步较晚，与发达国家相比还有较大差距。本项目以纤维素为原料，在纤维素分子链上通过化学改性导入具有一定特殊结构的官能团，利用纤维素及所导入官能团的立体结构和光学活性，分离具有特殊功能的药物中间体材料。如：氯胺酮，它具有两种分子式相同旋光性却相反的光学异构体，其左旋体是一种很好的麻醉药，而它的右旋体则是一种幻觉剂。两种光学活性异构体在液相色谱柱中，因其旋光性的差异，导致两种物质的流速差异，左旋体率先流出，右旋体滞后，从而达到分离左、右旋体的目的。

通过手性体分离材料的应用，可分离出高效、无副作用的医药中间体；该分离材料可再生、循环使用。该成果通过日本大赛璐公司推广，已在日本武田制药公司实现产业化，属国际先进水平。

10、吸声材料

项目概述

耐压吸声材料拉伸强度为12.35MPa，耗能模量4.6×109Pa，损耗因子0.6，声衰减常数2.6，在4.5MPa压力时可保持上述性能；国内同种材料声衰减常数2.0，5-6MPa，耗能模量4.6×108Pa，损耗因子0.6，在3.0MPa压力下上述性能急剧降低。

此耐压吸声材料用于振动噪声和空气噪声的处理，材料耐水性和耐压性优良，在高压下仍具有优异的吸声能力。目前研制的吸声材料，产品质量优良，实验流程工艺等均可行，可进行批量规模生产。

项目成熟情况技术成熟，已进行了中试生产。

应用范围用于振动噪声和空气噪声的处理。

11、直接炭燃料电池阳极

项目概述

直接炭燃料电池（DCFC）技术为煤的洁净高效利用提供了一种新途径。与传统的燃煤发电和煤气化联合循环（IGCC）发电不同，DCFC是通过炭在阳极的直接电氧化和氧气在阴极的电还原来实现发电。在这种煤到电的转换过程中，无燃烧，无热机，无需对煤重整气化，因此DCFC具有高效和环保的突出优点。DCFC的理论效率达100%, 实际电效率可达80%。和燃煤发电相比，用DCFC发电可将CO2的排放量减少50%，废气排放总量减少到十分之一，且几乎无粉尘排放。作为DCFC燃料的固体炭资源丰富，可由煤、生物质和有机垃圾等经热解或氢解获得，副产的氢气等可用于氢氧燃料电池，从而可实现最大限度地洁净高效的利用这些丰富的燃料。本项目针对DCFC阳极这一关键技术开展研究。针对炭粉在熔融碳酸盐中润湿性差问题提出了预润湿技术，针对炭粉电氧化活性低的问题提出了酸碱处理脱灰造孔技术。

通过本项目的研究，确定适合于DCFC阳极的炭燃料的规格参数（来源、粒度、物性及组成）、控制炭完全氧化的反应条件(温度、极化电势等)，并组装DCF测试样机。

12、鳞片阻挡型环氧重防腐涂料

项目概述

鳞片阻挡型涂料在所形成的保护涂层中，由于鳞片形成的有效迷宫效应，可以阻止外部水、气对涂料所要保护对象的侵蚀，降低腐蚀速度。国内应用鳞片阻挡型涂料的研究主要集中在玻璃鳞片涂料方向，目前国内玻璃鳞片的价格达到8000多元/吨，超薄的玻璃鳞片价格更高，甚至达到60000元/吨，而本项目所采用鳞片的价格仅仅是普通玻璃鳞片的1/3，因而可以大幅降低涂料成本。同时在鳞片制备过程中，预先在鳞片表面形成具有化学活性的活性中心，使得活性鳞片填料与环氧树脂之间形成化学键合，并使活性鳞片填料在涂层中形成几十～一百多层的层状排列结构，增加迷宫效应，进一步提高涂层的抗渗透性以及涂层的阻挡性能。