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新材料研究成果

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一、环氧树脂微胶囊

【产品原理】

       将环氧树脂制成耐溶剂、耐化学腐蚀、保存期久的微胶囊,该产品在水或常用有机溶剂中具有良好的润湿、分散性,用于单组分预涂型螺纹锁固胶,胶黏剂可室温存放不低于6个月。

【产品特点】

■良好的溶剂润湿性:可在脂肪烃、芳香烃和酯类等常见有机溶剂及水中良好的润湿分散。

■环氧芯材灵活可设计:可包裹E51,E44等常用液态环氧树脂。

■粒径10-200微米可定制:常规产品粒径分布D50:30,70,90微米。

【应用领域】

       环氧树脂微胶囊用于单组分预涂型螺纹锁固胶,广泛应用在各类金属及塑料螺纹防松脱、减震、固持、密封与防锈,以及其他适合预涂胶粘的领域。


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环氧树脂微胶囊


二、相变微胶囊

【产品原理】

       将固液或液气相变材料微胶囊化后,可克服其相变过程中泄露与体积变化等缺陷,复配成高热导率和大潜热兼具的热管理材料,其相变温度可调控,有效实现目标系统的高效主动散热。

【产品特点】

■性能稳定,环境友好:将惰性的相变材料通过微胶囊化的工艺解决传统相变材料在使用过程中的相分离或液化/汽化流失问题。

■高焓值适应性好:微胶囊化的相变材料具有良好的耐溶剂性和热稳定性,机械强度高,适应条件广泛。

■功能可拓展性强:可实现不同温度点相变材料及其他功能性材料包裹,可实现不同发热结构与系统的应用。

 【应用领域】

       利用相变微胶囊在热交换时使其具有自动储能、智能控温特性,可广泛应用于服装行业、建筑行业、电子器件、动力电池、航天航空和军工领域。


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相变微胶囊


三、自修复微胶囊

【产品原理】

       通过界面工程包裹活性材料,形成致密稳定的壳材,在受到外力刮擦或水分子渗透的情况下释放活性芯材与水分子反应,进而生成新的保护层从而达到防水防锈的目的。

【产品特点】

■无需激发体系:自修复作用无需外界能量(加热/光照)或催化剂存在,稳定性好。

■智能性&经济性:主动修复不易检测的微裂纹,显著降低油漆维护成本,延长涂层使用寿命。

■功能可拓展性:通过掺入杀虫、抗菌成分,用于木材制品防虫蛀、防腐烂。

【应用领域】

       微胶囊包覆活性芯材,与涂料/油漆结合使用,涂覆到目标结构表面,实现“自愈合”防锈功能,应用于风电设备、桥梁、船舶、舰艇、管道、水下与海洋结构等需要重点防锈保护的领域。

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自修复微胶囊

四、固化剂/引发剂微胶囊

【产品原理】

       采用树脂材料为壁材将固化剂/引发剂包覆成微胶囊,在加热或受压力条件下胶囊破坏,释放出固化剂/引发剂与胶体反应固化,延长胶粘剂适用期,实现单组分化。

【产品特点】

■高反应活性:包裹的芯材反应活性高,能快速固化胶体。

■优异的室温储存性:胶囊壳材致密,存储周期长。

■分散性优异:产品可均匀分散于胶体,不易团聚结块。

■粒径5-200μm可定制化:可根据应用需求定制不同粒径。

【应用领域】

       引发剂微胶囊主要应用于螺纹锁固件,特别适合载重与精密电子领域,如发动机螺栓、泵壳螺栓、汽车前端悬挂螺栓、汽杠衬垫螺柱、液压系统中的螺柱以及其他大强度紧固件装配。

        固化剂微胶囊应用于胶粘剂体系,可延长胶粘剂适用期,实现单组分化;广泛用于单组分环氧树脂胶粘剂,封装材料和灌封料等。


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一、高性能电子浆料

【产品简介】

      团队开发的OLED封装玻璃浆料属于高端电子材料领域。其主要应用在中小尺寸OLED玻璃硬屏,例如手机、平板Pad、车载显示屏、可穿戴手表、手环设备等。

      该材料长期被韩国、日本垄断,为解决国内国产材料厂商“卡脖子”的问题,我院研发的玻璃浆料已在两家OLED显示屏生产商的实际产线上依次通过印刷测试,烧结性能测试、封接可靠性测试、屏幕模组点亮功能测试、屏幕模组可靠性测试、整机可靠性测试等;同时产品也顺利通过了Reach法规、RoSH认证、VOC检测、卤素四项等高环保要求。

【技术优势】

■无铅复合玻璃粉的设计和制备技术

■高固体含量、低熔点玻璃浆料配方技术


二、半导体测试治具用纳米改性聚醚醚酮(PEEK)

【产品简介】

       聚醚醚酮(PEEK)是一种耐高温、耐腐蚀、耐水解、耐磨损、高机械强度的特种工程塑料,在广泛的温度和湿度条件下具有优异的尺寸稳定性和容差的控制,可制造加工成各种尺寸要求精密的机械零部件。因在高温环境下拥有极高的机械强度,连续使用温度高达250℃,且具有良好的自润滑性、高纯度、耐化学腐蚀性,近年来PEEK材料被广泛应用于半导体制造行业,国内市场长期被进口产品垄断。

      基于市场对产品的要求,香港科大研发团队利用先进的纳米改性技术,自主研制了一款陶瓷PEEK材料,产品性能对标德国进口产品,具有优异的加工性能、耐磨损性能,良好的绝缘应用,可满足精密加工尺寸要求。此外,相对于进口产品,具有明显的性价比优势。产品适用于半导体工业测试治具(ICT测试治具、多功能微针测试治具、液晶屏测试治具)等零部件的加工制造。

【产品特色】

■优良的尺寸稳定性

■杰出的热稳定性

■高强度和高刚度

■低吸湿

■特殊的耐腐蚀性

■优异的打孔性能

■性价比高

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我院研发的陶瓷PEEK制件


三、高刚高韧纤维增强尼龙

【产品简介】

       尼龙(聚酰胺,PA)作为五大工程塑料中最重要、适用范围最广的品种,不仅是因为其本身具有良好的综合性能,包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性,且摩擦系数低、有一定的阻燃性、易于加工,更重要的是尼龙非常适用于玻璃纤维和其他填料的增强改性,可有效提高性能并扩大应用范围。

       团队基于市场需求,采用特殊的纤维表面改性技术和成型技术,结合独特的配方设计,开发了一款高强度、高刚性和高韧性的纤维增强尼龙产品,性能远高于市面上同类产品。

【独特的配方设计】

       CEMAR针对相关行业对高性能尼龙材料的要求,通过筛选合适基体、纤维和相容剂等原料,结合玻璃纤维表面改性,设计了适合尼龙高性能化的独特配方,产品性能远超市面上同类产品。

【特殊的螺纹元件组合和成型工艺设计】

       CEMAR通过分析纤维在挤出机中浸润和受剪切过程,对挤出机螺纹元件组合和加料装置进行了设计,在保证纤维充分浸润的前提下,保证了纤维良好的分散效果、大幅提高了纤维的保留长度,从而实现了复合材料高性能化。

【主要应用领域】

       高性能纤维增强尼龙作为典型的轻量化材料,在家用电器零部件(如连接器、开关、继电器、插头和插座支架等)、汽车行业、机械工业、运动器材和办公装备等领域均有广泛应用。


四、高性能碳纤维纳米复合材料

【产品简介】

       碳纤维复合材料具备高强度、高刚性的优点,是一种典型的轻质高强先进材料,被广泛应用于交通运输、能源及航空航天、军事等高端领域。团队通过大量实验和机理研究,创造性地在常规碳纤维复合材料层间区域引入特殊表面改性的天然无机纳米管,在不牺牲材料刚性的前提下,使碳纤维增强环氧树脂复合材料的层间断裂韧性成倍提高,并且其层间剪强度也至少提高了30%,大大提升了碳纤维复合材料的使用可靠性。

       这一专利技术所涉及的天然无机纳米管价格低廉,易于在树脂中分散,可低成本地解决碳纤维复合材料易层间开裂失效的产业化共性问题,提升复合材料层间力学性能,突破碳纤维复合材料的应用局限,拓展复合材料的应用领域。

【技术优势】

(1)纳米增韧增强技术

■ 采用低成本天然纳米材料

■ 成倍提高碳纤维复合材料层间断裂韧性

■ 大幅提高碳纤维复合材料层间剪切强度

低成本制造技术

(1)低成本液体成型技术

■ 树脂转移模塑法(RTM)轻质模具设计及制造

■ 低成本轻质 RTM 注射设备设计与制造

(2)复合材料设计与强度校核

■  碳纤维复合材料铺层设计

■ 计算机仿真模拟

【应用实例】

       本团队首次将碳纤维复合材料层间纳米增韧增强技术规模化应用于海洋无人艇领域,成功改善了碳纤维复合材料层间性能较弱的产业共性问题。并且,结合高性能计算机辅助结构设计,成功开发出一系列轻质高强无人艇船体,其相对于玻璃钢船体重量降低 20%以上,结构强度成倍提高。 


埃洛石纳米管


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天然纳米管增强的CFRP



五、高性能纳米改性环氧树脂

【产品简介】

       经过多年的理论研究,团队在国际上率先采用特殊改性的天然纳米管同时提高了环氧树脂的刚性、强度及韧性,并结合工业化生产场景开发出一整套环氧树脂纳米改性方法及工艺,可在不降低环氧树脂刚性的同时成倍提高其冲击强度。相比市场上广泛使用的软性有机物增韧方法,我们的方案具有独特的优势,在低成本的同时完美避免了材料模量、弯曲/拉伸强度及热学性能的降低。

      我们可根据客户的具体要求,定制开发专用复合环氧树脂配方,经过工艺优化,可运用到运动器材、电路板制造、涂料、无人设备制造等领域,产品综合力学性能优异。

【特色技术】

■ 采用低成本天然无机纳米材料

■ 可定制的纳米粒子表面性质

■ 优异的抗裂纹扩展性能

■ 适合工业生产的加工工艺

■ 定制化的工业级产品配方

【主要应用领域】

高性能纳米改性环氧树脂适用于对力学性能具有较高要求的碳纤维环氧树脂复合材料、电路板、结构胶黏剂、特种涂料等领域,可有效改善碳纤维复合材料层间力学性能、印制线路板剥离强度等关键技术指标。


六、聚丙烯专用纳米增韧增强母料

【产品简介】

      团队经过十几年的研究,利用特殊表面改性技术处理纳米碳酸钙颗粒,开发出一整套聚丙烯纳米改性方法和工艺,可在提高其刚性的同时,将其韧性最高提升10倍以上,更加值得注意的是,其低温韧性(< -20oC)也可提升近数倍,创造性地解决了材料刚性与韧性的矛盾问题。这种高性能聚丙烯材料可在军用防护箱领域、汽车领域、物流领域等广阔市场中使用。

      同时,我们可根据客户的具体要求,定制化开发专用聚丙烯配方。经过工艺优化后,我们可将该技术运用到各类PP产品工业化生产中,产品力学性能相当优异。

纳米改性效果案例1


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纳米改性效果案例2



【 特色技术】

■独特的纳米碳酸钙表面改性方法

■实现材料韧性和刚性的完美统一

■优异的低温冲击性能

■ 适合工业生产的加工工艺

■定制化的工业级工程塑料配方

■结合产品结构优化的减重方案设计

【主要应用产品】

      高性能聚丙烯材料适用于制作对力学性能具有较高要求的物流包装、运输相关产品,特别是冷链运输或在寒冷地区适用的产品,如冷链物流周转箱、托盘/垫板、塑料瓦楞板/箱等。