北京化工大學(xué)2019年度重大科技進(jìn)展揭曉
為學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于科技創(chuàng)新的重要思想，大力弘揚(yáng)新時(shí)代科學(xué)家精神，激勵(lì)和引導(dǎo)我校廣大科技工作者追求真理、勇攀高峰，做新時(shí)代的奮斗者，努力“形成一批基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的原創(chuàng)性成果，突破一批卡脖子的關(guān)鍵核心技術(shù)”，學(xué)校自2019年起組織評(píng)選年度重大科技進(jìn)展。經(jīng)學(xué)院推薦、校外專家網(wǎng)絡(luò)評(píng)審、校學(xué)術(shù)委員會(huì)投票、校長(zhǎng)辦公會(huì)審議及校內(nèi)公示等評(píng)選環(huán)節(jié)，7項(xiàng)成果最終入選學(xué)校2019年度重大科技進(jìn)展?，F(xiàn)予以公布，待疫情結(jié)束后學(xué)校將擇機(jī)召開表彰大會(huì)。
特種高性能橡膠復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用
主要完成人：張立群、田明、楊海波
兼具柔性和高強(qiáng)度的連續(xù)纖維/橡膠復(fù)合材料輸送帶，廣泛應(yīng)用于冶金、建材、礦山、煤礦等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)惡劣工況和復(fù)雜地形區(qū)的物料輸送，每年輸送物料數(shù)百億噸，作用巨大。針對(duì)大型特種橡膠輸送帶長(zhǎng)期被幾家國(guó)外大公司壟斷的現(xiàn)狀，該項(xiàng)目產(chǎn)學(xué)研強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，在國(guó)家“863”計(jì)劃等項(xiàng)目的持續(xù)支持下，（1）開發(fā)了輸送帶復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及纖維增強(qiáng)體編織結(jié)構(gòu)的有限元分析軟件，建立了輸送帶結(jié)構(gòu)與性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；（2）創(chuàng)新微納復(fù)合改性及化學(xué)接枝改性新技術(shù)，攻克了橡膠材料“高溫下抗老化兼具高溫強(qiáng)度”、“高抗撕兼具高耐磨性”、“高阻燃兼具高耐磨性”等瓶頸問(wèn)題，顯著提升了在不同復(fù)雜苛刻工況下服役的承載面橡膠材料的性能；（3）開發(fā)了與不同纖維材料增強(qiáng)體匹配的高粘合強(qiáng)度界面層橡膠材料，解決了高粘度橡膠與纖維增強(qiáng)體的界面粘合難題；（4）研發(fā)了寬幅連續(xù)擠出－壓延－恒張力復(fù)合、鋼絲繩均勻排布與恒張力拉伸精準(zhǔn)控制復(fù)合等先進(jìn)工藝及關(guān)鍵裝備，解決了連續(xù)纖維/橡膠復(fù)合材料特種大型輸送帶制造過(guò)程中易夾氣、尺寸控制精度差等難題，研制出了冶金、建材、礦山、煤礦等重點(diǎn)行業(yè)用大型特種橡膠輸送帶，產(chǎn)品壽命和性能可與國(guó)際知名大公司同類產(chǎn)品比肩，已在中國(guó)、澳大利亞、智利、印度等30多家國(guó)內(nèi)外知名用戶使用。授權(quán)專利54項(xiàng)（發(fā)明專利44項(xiàng)），主持或參與修訂國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)。該技術(shù)成果可推廣應(yīng)用到各種高速高載輪胎、軍民兩用耐壓高強(qiáng)橡膠制件等領(lǐng)域，對(duì)推動(dòng)我國(guó)橡膠工業(yè)技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。獲2019年國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
高純/超高純化學(xué)品精餾關(guān)鍵技術(shù)研究與工業(yè)應(yīng)用
主要完成人：李群生
高純/超高純化學(xué)品是電子信息、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域急需的高端基礎(chǔ)材料，精餾提純是其生產(chǎn)關(guān)鍵。其精餾存在物系復(fù)雜、提純難度大等世界性難題。部分關(guān)鍵技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷，嚴(yán)重制約我國(guó)芯片等行業(yè)發(fā)展。創(chuàng)新成果包括：（1）提出“液膜擾動(dòng)”模型，發(fā)明了清潔物系高/超高純化學(xué)品精餾的BH型填料成套技術(shù)。工業(yè)生產(chǎn)出電子級(jí)二氯二氫硅等硅源，打破了國(guó)外技術(shù)封鎖。（2）開發(fā)了非清潔物系高/超高純化學(xué)品精餾的FGVT塔板成套技術(shù)。建成3000噸/年純度達(dá)99.99999999%、芯片和集成電路等急需的高純硅工業(yè)裝置，提前緩解貿(mào)易戰(zhàn)的威脅。（3）首創(chuàng)了高/超高純化學(xué)品生產(chǎn)全流程的4D-RSM優(yōu)化技術(shù)，節(jié)能率比同類先進(jìn)技術(shù)高30%。該成果在29家企業(yè)148個(gè)項(xiàng)目成功應(yīng)用，近三年獲直接經(jīng)濟(jì)效益34.34億元，節(jié)約27.34萬(wàn)噸標(biāo)煤，減排38.19萬(wàn)噸廢液，滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求。創(chuàng)新性強(qiáng)，對(duì)提高相關(guān)行業(yè)的科技進(jìn)步有顯著推動(dòng)作用。獲2019年教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)石化聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等。
可重構(gòu)鐵磁性液滴
主要完成人：劉緒博、史少偉、王東
傳統(tǒng)鐵磁性材料，如磁鐵，具有固定形貌，應(yīng)用廣泛。具有可變形態(tài)的磁性材料，如鐵磁流體，常溫下是磁性液體，在外加磁場(chǎng)作用下可被磁化擁有磁極，一旦外部磁場(chǎng)撤除，磁矩會(huì)隨之消失，鐵磁流體不能存貯磁性，因而應(yīng)用受限?；诮Y(jié)構(gòu)化液體的科學(xué)理論，提出了構(gòu)建可流動(dòng)液態(tài)磁鐵的科學(xué)設(shè)想。通過(guò)控制功能化的磁性納米粒子和聚合物配體，在水油混合體系中，發(fā)生界面自組裝原位構(gòu)建磁性納米粒子表面活性劑，最終飽和吸附導(dǎo)致界面發(fā)生阻塞相變(Jamming)，從而在常溫條件下即可引發(fā)磁流體液滴從順磁性到鐵磁性的可逆轉(zhuǎn)變，同時(shí)賦予液滴一定的形貌可塑性。這里首次發(fā)現(xiàn)磁偶極矩可以在液態(tài)材料中穩(wěn)定存在，并揭示了現(xiàn)象背后的形成機(jī)理，未來(lái)可用于液態(tài)微反應(yīng)器、磁控軟體機(jī)器人等領(lǐng)域，促進(jìn)極化中子磁場(chǎng)成像技術(shù)的發(fā)展，拓展納米磁學(xué)理論等。相關(guān)成果發(fā)表于Science2019, 365 (6450), 264.
“超重力+”過(guò)程強(qiáng)化新技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用
主要完成人：孫寶昌、羅勇、張亮亮、陳建峰、初廣文、鄒?？②w宏
圍繞流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能減排及大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)提升的重大需求，北京化工大學(xué)超重力團(tuán)隊(duì)針對(duì)工業(yè)含硫氣體深度凈化、煉廠脫硫醇廢堿液氧化再生等過(guò)程的新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)，基于經(jīng)典超重力技術(shù)，開展了“超重力+”過(guò)程強(qiáng)化從“基礎(chǔ)理論-新技術(shù)-工業(yè)應(yīng)用”三位一體創(chuàng)新研究。揭示了“超重力+納微表面”填料內(nèi)傳質(zhì)規(guī)律以及多場(chǎng)組合強(qiáng)化多組分污染物同時(shí)深度脫除過(guò)程機(jī)制；創(chuàng)制出“超重力+納微表面”、“超重力+電場(chǎng)”等新裝備；發(fā)明了工業(yè)含硫氣體深度凈化、堿液氧化再生等“超重力+”新工藝。通過(guò)系統(tǒng)集成，形成了“超重力+”新技術(shù)。該技術(shù)已工業(yè)應(yīng)用17套，環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，為石油化工、飲料等行業(yè)含硫氣體深度凈化提供了技術(shù)保障和示范。新技術(shù)被評(píng)價(jià)為：“‘超重力+’裝備及新工藝為國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)，工業(yè)應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先水平”，并于2019年獲石化聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、中國(guó)化工學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
光熱轉(zhuǎn)化材料的構(gòu)筑與應(yīng)用研究
主要完成人：尹梅貞、冀辰東
有機(jī)光熱轉(zhuǎn)換材料結(jié)構(gòu)精確、性能可調(diào)控，在精細(xì)化工和生物醫(yī)藥方面發(fā)揮著重要作用。但是，目前有機(jī)光熱轉(zhuǎn)換材料種類少，穩(wěn)定性差且光熱轉(zhuǎn)化效率偏低，嚴(yán)重限制了其發(fā)展和應(yīng)用。尹梅貞教授研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了萊啉系列有機(jī)染料，通過(guò)調(diào)控分子結(jié)構(gòu)以及構(gòu)筑超分子組裝體系，獲得了一系列具有超高穩(wěn)定性及高光熱轉(zhuǎn)化效率的有機(jī)光熱轉(zhuǎn)換材料，應(yīng)用于智能材料、生物成像及抗腫瘤領(lǐng)域。該成果為開發(fā)新型有機(jī)光熱試劑提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，為光熱材料的研發(fā)和臨床使用提供了更廣闊的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果發(fā)表于Nat. Commun.2019, 10, 767; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7385; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1638；Acc. Chem. Res. 2019, 52, 2266。
高性能電解(海)水材料與器件
主要完成人：孫曉明、鄺允、劉文、周道金
電解水制氫是一種規(guī)?；茪涞臐撛诜桨福悄芎牡慕档鸵蕾囉诟呋钚源呋牧吓c高穩(wěn)定性電極結(jié)構(gòu)和器件。孫曉明教授團(tuán)隊(duì)揭示了層狀復(fù)合金屬氫氧化物中金屬氧橋位結(jié)構(gòu)與催化活性的構(gòu)效關(guān)系，發(fā)展了應(yīng)力、梯度調(diào)控催化劑電子結(jié)構(gòu)的新方法，建立了高活性單原子催化活性中心構(gòu)筑新方法，實(shí)現(xiàn)了電解水性能的顯著提高。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備了抗腐蝕、高穩(wěn)定性電極結(jié)構(gòu)，在工業(yè)電解電流密度下實(shí)現(xiàn)了1000 小時(shí)海水穩(wěn)定電解制氫，并搭建了可再生能源驅(qū)動(dòng)海水電解裝置。相關(guān)研究成果發(fā)表于PNAS, 2019, 116, 6624；Nat. Commun., 2019, 10, 1711；Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 736-740等。
反應(yīng)/分離耦合技術(shù)制備高純鋰鹽聯(lián)產(chǎn)鎂基功能材料
主要完成人：項(xiàng)頊、林彥軍
鹽湖資源是我國(guó)特色戰(zhàn)略資源，高鎂/鋰比鹽湖鹵水鋰/鎂分離與提取是世界性難題。圍繞鹽湖資源有效利用國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，針對(duì)我國(guó)鹽湖高鎂/鋰比特征，創(chuàng)造性提出反應(yīng)/分離耦合核心技術(shù)，基于層狀結(jié)構(gòu)LDHs的晶格選擇性與離子識(shí)別科學(xué)原理，發(fā)展了多項(xiàng)分離、提取及過(guò)程強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鹽湖鋰、鎂高效分離、高效提取鋰制備高純鋰鹽、同時(shí)聯(lián)產(chǎn)鎂基功能材料，在鹽湖地區(qū)建成首套鋰/鎂分離及鋰/鎂產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)中試示范裝置。該技術(shù)突破了鹽湖鋰、鎂資源利用的技術(shù)瓶頸，為鹽湖鋰、鎂資源的提取和高值利用開辟了新途徑，為鹽湖資源平衡、可持續(xù)開發(fā)提供了科學(xué)與技術(shù)支撐。獲美國(guó)專利授權(quán)1件，國(guó)家專利授權(quán)4件，申請(qǐng)PCT專利2件；與藏格鉀肥公司（000408）合作在青海鹽湖地區(qū)建成了1套百噸級(jí)鎂基多功能材料聯(lián)產(chǎn)電池級(jí)碳酸鋰中試示范線；建成1套1500t/a鎂基多功能材料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線；4件專利以作價(jià)入股方式獲得成果轉(zhuǎn)化，作價(jià)1199.04萬(wàn)元。
