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（1）微納米顆粒復合與顆粒球形化 本著“顆粒結構設計延伸至復合材料性能設計”和“復合材料性能規(guī)劃延伸至顆粒結構預測”的理念，使用不同類型的顆粒復合化裝置，將不同物理化學性能的顆粒進行復合，使子顆粒包覆在母顆粒表面或摻雜在母顆粒的內(nèi)部，形成功能性復合顆粒，為功能型復合材料的制造奠定基礎。 聚合物復合粉體：以炭黑、納米炭管或其他導熱（電）粉體為子顆粒，以超高分子聚乙烯為母顆粒的復合，制備具有互穿網(wǎng)絡結構的高強低電阻率導電工程塑料。包 覆在石墨表面改善鋰電池負極材料的導電性，包覆在氧化鉛表面改善鉛酸蓄電池電極材料的導電性，包覆在氧化錳顆粒表面改善堿錳電池的工作性能。 金屬復合粉體：以納米氧化鋁為子顆粒，以電解銅為母顆粒，通過高速沖擊顆粒復合系統(tǒng)將子顆粒包覆在母顆粒表面，然 后將這種復合顆粒燒結成型。該方法將機械合金化與粉體球形化技術結合，同時實現(xiàn)了金屬基顆粒的復合和球形化，制備了成分均勻，流動性和填充性良好的高耐磨 銅基陶瓷復合粉末。將碳納米管包覆在銅顆粒的表面，改善銅基復合材料的導電導熱和機械性能；將金屬錫包覆在銅顆粒表面，制備高空隙率和高自潤滑效果的銅錫 粉末成型的軸承等。 納米顆粒分散：以微米顆粒為載體包覆納米粒子，實現(xiàn)材料中微量納米粉體的高度分散。首次在殲擊機雷達罩上實現(xiàn)納米級人工介質(zhì)均 勻化，改善罩殼介電常數(shù)一致性，該技術已經(jīng)在中航某所進入型號生產(chǎn)階段。復合納米催化劑的多層球狀鋁粉也在固體推進劑改良方面得到應用。食品添加劑中有不 少原始粒子在納米級（超細）的化學成分，這些添加劑的均勻性分散則成為食品安全的重要問題，將納米添加劑包覆在植物蛋白母顆粒的表面，實現(xiàn)嬰兒配方奶粉中 添加劑的均勻分散，保證食品的安全性。 顆粒形狀處理：對天然鱗片石墨進行整形，以提高粉體堆積密度，使球形化處理后的堆積密度提高2倍以上，可用于制備高密度核燃料石墨球及鋰離子電池負極材 料；對二硅化鉬粉、還原銅粉、鐵粉、鋁粉、鈦粉整形，球形化處理后的堆積密度大大提高，同時改善材料的性能。通過顆粒球形化改善靜電噴涂粉體材料的質(zhì)量和 漆面光潔度。 （2）粉體超細粉碎分級與表面改性功能化 通過對粉磨過程機械力化學和超細粉體在強湍流場中分散規(guī)律的研究，建立粉磨過程數(shù)學模型，進行離心分級機內(nèi)部流場數(shù)值模擬和工藝參數(shù)優(yōu)化，在此基礎上采用系 統(tǒng)工程的理論，對設備工藝參數(shù)和系統(tǒng)組成進行優(yōu)化研究，在國內(nèi)率先提出了多目標多因素的系統(tǒng)優(yōu)化方法，統(tǒng)籌考慮工藝－設備－產(chǎn)品三者之間的關系，形成大型 超細粉磨的工藝優(yōu)化方法，實現(xiàn)以較低的成本獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的目的。 針對塑料、橡膠和涂料等行業(yè)對填料粉體功能化的要求，在國內(nèi)首先實現(xiàn)了超細粉體連續(xù)改性的工藝方法，提高了礦物填料表面活化度，改善了礦物填料與高分子聚 合物之間的相容性，達到降低復合材料成本和改善復合材料性能的目的。工業(yè)礦物填料有機化表面改性的活化度達到95%以上；濕法強湍流剪切改性的活化度達 98%以上。 針對電子工業(yè)對礦物填料（特別是二氧化硅質(zhì)礦物填料）表面導電性雜質(zhì)（鐵、鈉、氯離子等）含量的嚴格要求，通過對雜質(zhì)形成和高溫提純過程的分析，實現(xiàn)微電 子工業(yè)用高純超細硅微粉填料粉體生產(chǎn)的可行技術路線。使超細高純硅微粉的鈉、氯離子濃度均小于1ppm，產(chǎn)品質(zhì)量達國際先進水平。 （3）納米顆粒合成與化學反應包覆 利用非均勻形核結晶沉積原理，控制化學反應條件，在微米級無機礦物粉體顆�；蚬I(yè)廢棄物顆粒的表面沉積納米結構晶體，修飾微米級無機礦物顆粒形貌，形成具 有“核－殼”結構的復合材料，改善復合材料中填料和基體界面結合性，提高復合材料性能，主要應用于廉價的礦物材料和工業(yè)廢棄物的高附加值開發(fā)，實現(xiàn)粉體加 工技術中的“從表面改性到表面改質(zhì)”的飛躍。。在重質(zhì)碳酸鈣顆粒表面進行納米化包覆和修飾，使顆粒粉碎形成的尖銳棱角得到鈍化，檢測結果證明填充到PP中 使制品抗沖擊強度提高20－30％；并成功地實現(xiàn)了方解石、硅灰石、白云石、硫酸鈣和粉煤灰等廉價資源的表面納米化修飾研究。 （4）生物質(zhì)超細粉碎與生物利用度提高 通過細胞破壁的微細化處理，中藥、食品、礦物藥等生物質(zhì)粉體的生物利用度將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，對中藥現(xiàn)代化、農(nóng)產(chǎn)品增值、提高國民生活質(zhì)量具有積極的學術價值和社會意義。 在沖擊和擠壓等外力作用下使生物顆粒內(nèi)部形成組織撕裂和細胞破壁，在此研究的基礎上，開展了天然聚合物超細加工機理、細胞破壁對有效物質(zhì)溶出量的影響、加 工工藝對中藥毒理特性的影響等研究，實現(xiàn)年產(chǎn)13億粒通心絡膠囊粉料微細加工的產(chǎn)業(yè)化。由于該技術對中藥現(xiàn)代化和農(nóng)副產(chǎn)品深加工意義重大，全國人大副委員 長、科協(xié)主席韓啟德院士親切接見了課題組研究人員，并以此技術列入中國工程院云南科技扶貧計劃。 借助濕法粉磨機械力化學激發(fā)作用提取麥飯石中的有益礦物元素，提高礦物質(zhì)的人體生物利用度。 利用機械力化學激發(fā)作用處理磷礦，提高磷的溶出度和作物的生物利用度，實現(xiàn)中低品位磷礦的短流程加工利用。 |
