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【获奖团队风采】于无声处听惊雷——从基础理论构建到技术发明创新,实现高分子材料强韧化功能化

作者:祁晓东     审核:王勇 章春军    日期:2022年04月08日 14:24   点击数:  

2022325日,安徽省科学技术奖励大会在合肥隆重举行,我院王勇教授团队多组分高分子复合材料强韧化、功能化关键技术及应用项目荣获2021年度安徽省技术发明二等奖,主要完成人为王勇、唐昶宇、杨静晖、郭林、祁晓东、张楠6人。

随着工业和社会的快速发展,高分子及其复合材料正快速进入从航空航天到交通运输、从机械制造到电子电器、从建筑包装到日用化工的各个领域。以汽车行业为例,据统计,92%的汽车保险杠采用聚丙烯制造。但大多数结晶高分子材料抗冲韧性差,其制品在受到撞击时,易发生碎裂,从而严重影响使用效果和安全。因此,对高分子材料增韧改性是十分必要的。

传统的高分子材料增韧改性主要依靠大量使用增韧剂(如弹性体)来实现,尽管冲击韧性有所提高,但却带来加工性能下降、产品成本攀升、制品综合性能不足(如强度和模量急剧恶化)等问题,严重制约了制品的实际应用。究其原因,主要是目前的研究大多从增韧剂出发,仅仅停留在配方和工艺设计上,而忽视了从高分子基体自身微纳结构的调控出发来思考高分子材料增韧改性的根本原理和本质因素。

王勇教授团队在国家、省部级重大专项、重点研发计划等项目支持下,从高分子的构效关系入手,通过高分子及其复合材料微纳结构的调控实现材料的增韧改性,突破了现有的增韧理论,建立了载荷作用下片晶间微孔化吸能增韧的新模型,以及基于分散相与基体微纳结构协同调控增韧的新机理,提出了制备各向同性增韧高分子复合材料的新方法,为开发高性能、低成本、增强增韧的高分子及其复合材料提供了重要的理论依据。基于上述研究成果,王勇教授主持的结晶高分子微纳结构调控与增韧机理项目荣获2018年度安徽省科学技术奖(自然科学类)二等奖,主要完成人为王勇、傅强、白红伟、黄婷

 

1  提出结晶高分子微纳结构调控与增韧机理

2  提出仿生树根型结构纤维增强增韧高分子复合材料的思路 

高分子复合材料在实际生产过程中存在无机粒子分散困难、复合材料难以同时实现增强增韧以及无法兼顾强韧性和功能性的技术瓶颈,严重制约行业进步和产业升级。针对上述瓶颈问题,王勇教授团队联合中物院合肥科学技术发展中心安徽仁智新材料科技有限责任公司和江苏亚宝绝缘材料股份有限公司,通过产学研紧密合作,历经十余年持续攻关,发明了一系列具有自主知识产权的多组分高分子复合材料强韧化、功能化关键技术,项目成果已应用到特种管道专用料、功能聚酰亚胺薄膜等产品,为高端智能制造、国防安全建设等提供了重要的技术支撑和关键材料,产生了重大的国防、经济、社会效益。近期,王勇教授主持的多组分高分子复合材料强韧化、功能化关键技术及应用项目荣获2021年度安徽省科学技术奖(技术发明类)二等奖

团队发明了无机粒子强韧化高分子复合材料的界面选择性分布控制技术,解决了复合材料增强增韧相互制约的难题。利用该技术开发的高强韧地下管道专用聚烯烃,可用于解决聚烯烃管道在长时低温条件承压能力不足、易开裂的严重问题,保障了聚烯烃管道在高海拔、高寒地区工程应用的可靠性。发明了不同维度模板引导碳系无机粒子在共混物界面稳定分布构筑三维导电网络技术,在极低导电粒子用量下获得高导电性能,成功应用于功能聚酰亚胺薄膜新产品开发,实现规模化生产。产品性能国内领先,打破了美国杜邦在聚酰亚胺薄膜产业上技术封锁、产品垄断的局面。

3  基于无机纳米粒子选择性分布的热塑性复合材料强韧化技术

 

4  多组分复合材料体系中的三维导电网络可控构筑技术

料要成材,要成器,器要用。随着高性能高分子复合材料应用领域的扩,王勇教授团队将立志服务于国家重大战略需求,加强与相关企业的合作,形成基础研究-应用研究-技术发展-推广应用的良性循环。

 

王勇教授团队简介:2020年入选安徽省青年科技创新研究团队,主要从事先进高分子复合材料结构设计与性能调控及其在能源、环境净化等领域的应用研究。团队现有教授1人、副教授2人、讲师2人、实验师1人。团队主持包括9项国家自然科学基金在内的科研项目40余项,在Prog. Poly. Sci.MacromoleculesChem. Sci.等期刊发表SCI论文280余篇,ESI高被引论文4篇;申请和授权国家发明专利32项;主编教材1本,参编英文专著1部;2018年度安徽省科学技术奖(自然类)二等奖和2021年度安徽省科学技术奖(技术发明类)二等奖等奖项。

5  王勇教授团队师生合影

 

 

【获奖团队风采】于无声处听惊雷——从基础理论构建到技术发明创新,实现高分子材料强韧化功能化

2022年04月08日 14:24 45次浏览

2022325日,安徽省科学技术奖励大会在合肥隆重举行,我院王勇教授团队多组分高分子复合材料强韧化、功能化关键技术及应用项目荣获2021年度安徽省技术发明二等奖,主要完成人为王勇、唐昶宇、杨静晖、郭林、祁晓东、张楠6人。

随着工业和社会的快速发展,高分子及其复合材料正快速进入从航空航天到交通运输、从机械制造到电子电器、从建筑包装到日用化工的各个领域。以汽车行业为例,据统计,92%的汽车保险杠采用聚丙烯制造。但大多数结晶高分子材料抗冲韧性差,其制品在受到撞击时,易发生碎裂,从而严重影响使用效果和安全。因此,对高分子材料增韧改性是十分必要的。

传统的高分子材料增韧改性主要依靠大量使用增韧剂(如弹性体)来实现,尽管冲击韧性有所提高,但却带来加工性能下降、产品成本攀升、制品综合性能不足(如强度和模量急剧恶化)等问题,严重制约了制品的实际应用。究其原因,主要是目前的研究大多从增韧剂出发,仅仅停留在配方和工艺设计上,而忽视了从高分子基体自身微纳结构的调控出发来思考高分子材料增韧改性的根本原理和本质因素。

王勇教授团队在国家、省部级重大专项、重点研发计划等项目支持下,从高分子的构效关系入手,通过高分子及其复合材料微纳结构的调控实现材料的增韧改性,突破了现有的增韧理论,建立了载荷作用下片晶间微孔化吸能增韧的新模型,以及基于分散相与基体微纳结构协同调控增韧的新机理,提出了制备各向同性增韧高分子复合材料的新方法,为开发高性能、低成本、增强增韧的高分子及其复合材料提供了重要的理论依据。基于上述研究成果,王勇教授主持的结晶高分子微纳结构调控与增韧机理项目荣获2018年度安徽省科学技术奖(自然科学类)二等奖,主要完成人为王勇、傅强、白红伟、黄婷

 

1  提出结晶高分子微纳结构调控与增韧机理

2  提出仿生树根型结构纤维增强增韧高分子复合材料的思路 

高分子复合材料在实际生产过程中存在无机粒子分散困难、复合材料难以同时实现增强增韧以及无法兼顾强韧性和功能性的技术瓶颈,严重制约行业进步和产业升级。针对上述瓶颈问题,王勇教授团队联合中物院合肥科学技术发展中心安徽仁智新材料科技有限责任公司和江苏亚宝绝缘材料股份有限公司,通过产学研紧密合作,历经十余年持续攻关,发明了一系列具有自主知识产权的多组分高分子复合材料强韧化、功能化关键技术,项目成果已应用到特种管道专用料、功能聚酰亚胺薄膜等产品,为高端智能制造、国防安全建设等提供了重要的技术支撑和关键材料,产生了重大的国防、经济、社会效益。近期,王勇教授主持的多组分高分子复合材料强韧化、功能化关键技术及应用项目荣获2021年度安徽省科学技术奖(技术发明类)二等奖

团队发明了无机粒子强韧化高分子复合材料的界面选择性分布控制技术,解决了复合材料增强增韧相互制约的难题。利用该技术开发的高强韧地下管道专用聚烯烃,可用于解决聚烯烃管道在长时低温条件承压能力不足、易开裂的严重问题,保障了聚烯烃管道在高海拔、高寒地区工程应用的可靠性。发明了不同维度模板引导碳系无机粒子在共混物界面稳定分布构筑三维导电网络技术,在极低导电粒子用量下获得高导电性能,成功应用于功能聚酰亚胺薄膜新产品开发,实现规模化生产。产品性能国内领先,打破了美国杜邦在聚酰亚胺薄膜产业上技术封锁、产品垄断的局面。

3  基于无机纳米粒子选择性分布的热塑性复合材料强韧化技术

 

4  多组分复合材料体系中的三维导电网络可控构筑技术

料要成材,要成器,器要用。随着高性能高分子复合材料应用领域的扩,王勇教授团队将立志服务于国家重大战略需求,加强与相关企业的合作,形成基础研究-应用研究-技术发展-推广应用的良性循环。

 

王勇教授团队简介:2020年入选安徽省青年科技创新研究团队,主要从事先进高分子复合材料结构设计与性能调控及其在能源、环境净化等领域的应用研究。团队现有教授1人、副教授2人、讲师2人、实验师1人。团队主持包括9项国家自然科学基金在内的科研项目40余项,在Prog. Poly. Sci.MacromoleculesChem. Sci.等期刊发表SCI论文280余篇,ESI高被引论文4篇;申请和授权国家发明专利32项;主编教材1本,参编英文专著1部;2018年度安徽省科学技术奖(自然类)二等奖和2021年度安徽省科学技术奖(技术发明类)二等奖等奖项。

5  王勇教授团队师生合影