宇红纳米在纳米材料及纳米技术领域的创新性工作

  宇红纳米在纳米材料及纳米技术领域的创新性工作

  一、 金属纳米材料及技术领域

  (一)金属纳米粉的电爆法规模化可控制备

  电爆法作为一种金属纳米粉体的制备方法,相较于化学法等方法具备粉体纯度高、适用范围广等优势,且可以制备高熔点金属的纳米粉体材料。但是电爆法自发明以来,粉体的粒度控制和生产速率就是一对难以调和的矛盾。在生产速率提高的时候,必然伴随粉体粒径增大,甚至无法将粉体保持在纳米尺度。

  宇红纳米通过改进电爆法制备设备的输电模式、送丝机构等关键性技术,达到了金属纳米粉的电爆法规模化可控制备。可在50纳米的中位径下高速规模化制备金属纳米粉。

  (二)高反应活性纳米金属粉的表面包覆及改性

  金属粉体在纳米尺度下(<100nm)的活性远高于微米及更大级别。有些纳米粉在与空气接触时会在表面形成一层钝化膜阻止自身继续与空气等物质接触、反应,起到保护作用。但是部分纳米粉体与空气、水份甚至氮气的反应的生成热极高,会瞬间产生高热以引发继续反应,严重时可熔断几毫米厚的钢板。此类粉体的安全储存及大规模运用一直是纳米材料领域的关键技术问题。

  通过有针对性的材料和包覆方法选择,宇红对大部分高反应活性的金属纳米粉实现了极高安全度的包覆,并通过包覆的同时进行表面改性的方法,使得之前难以走出实验室的高活性纳米粉体得到了安全、有效的规模化生产应用。

  二、 碳纳米材料及技术领域

  (一)寡层石墨烯的化学法规模化制备

  石墨烯的规模化制备研究在国内始于2012年,多数团队选择了可行性最高的化学氧化还原法。但是由于化学氧化还原法制备的石墨烯前驱体氧化石墨烯极难与氧化反应的溶液分离。绝大多数团队将研究及试生产方向转为纯化学法剥离,在产率提高的同时,带来了一个不可忽视的问题,该方法生产的“石墨烯”层数多在20层以上,性能与10层以下的石墨烯相去甚远,只能被称为石墨微片。

  宇红自2012年开始进行石墨烯的化学氧化法试制,成功克服了氧化石墨烯的分离、清洗问题,搭建了一条可规模化生产5层以下高纯石墨烯粉末的中试生产线,并较好的控制了生产成本,在国内处于**水平。

  (二)石墨烯的表面改性及其在极性分极性体系中的分散

  石墨烯由于其构造在极性和非极性体系中都较难分散,通过对表面镶嵌基团的RGO进行表面改性 /官能化,宇红成功实现了石墨烯在各类极性、非极性液体中的较高浓度稳定分散。

  三、 纳米材料及技术应用领域

  (一)纳米节能润滑油

  通过在润滑油内添加具备抗磨、自修复、引擎保护等功能的NEST®纳米节能粒子,成功提高车用引擎的抗磨性能,并可将机动车的燃油消耗降低7~21%。

  (二)纳米环保水性光固木器漆

  通过纳米合成技术改进UV光固水性木器漆的基础树脂,时期固化速度、效果显著提高,该技术具备国内先进水平。

  (三)纳米环保水性海洋防污涂料

  常见的海洋防污涂料分为接触型和自抛光型。接触型依靠在水体内释放触杀剂去除海洋生物污染,自抛光性依靠水解型树脂不断更新船体漆面来保持防污。前者的防污时间更长,适合长时间停靠的驳船、港口设备、海上平台;后者则只适用于航行频次较高的深水船舶。

  宇红纳米用纳米材料及技术与海洋防污涂料相结合研发出的环保海洋防污涂料同时具备超疏水表面、微生物触杀、自抛光漆面等三项性能,成功将海洋防污涂料的平均寿命有两至三年提高至三到五年。而且此类别的涂料不含有机锡等国际海洋公约禁止的污染性触杀材料,属于海洋友好型水性涂层。