當前，材料領域的科技創(chuàng)新日新月異，超導材料、碳纖維以及陶瓷基、樹脂基復合材料等等讓普羅大眾應接不暇，“材料”正向智能化、微納化、可設計化方向發(fā)展。華東理工大學李春忠教授項目組在聚合物復合材料領域鉆研多年，通過多種材料間的優(yōu)勢互補，造就了很多性能優(yōu)異的新材料，其項目“基于界面增容的多相協(xié)同改性聚合物復合材料及制品開發(fā)”近日獲評2017年度上海市技術發(fā)明一等獎。
性能+功能：復合材料應用廣
電梯、無線基站、汽車，都會用到李春忠教授項目組研發(fā)的聚合物復合材料。他們研發(fā)的材料既有具有介電或阻燃等功能特性的環(huán)保聚氯乙烯，也有力學性能優(yōu)異的聚丙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸丁二醇酯等復合材料。
其成果之一——電梯平衡補償鏈的包裹材料具有綠色、阻燃的特性。電梯平衡補償鏈是保持電梯平穩(wěn)運行的重要安全部件，通常用聚氯乙烯包裹。但現(xiàn)有的材料含有一些歐盟法規(guī)禁用的物質(zhì)，燃燒過程中煙密度大，且易產(chǎn)生有毒氣體。項目組研發(fā)的高氧指數(shù)、低煙密度無鹵阻燃聚合物彈性體滿足歐盟法規(guī)要求，其阻燃和力學性能均超過德國和美國著名產(chǎn)品。
無線通信所用的基站，其射頻天線需要天線罩的保護，免受紫外線、風雨、溫度的影響。項目組研發(fā)的材料能承受80度溫度，抗紫外線、耐老化、抗風等功能強大，適合長期在戶外使用，并且還是可循環(huán)使用的環(huán)保材料。
在汽車的車身大梁、發(fā)動機周邊等所有焊接的地方，都會用到堵塊。堵塊材料要具備優(yōu)異的綜合性能，包括回彈性、密封性、剛性韌性平衡等。項目組通過研究，把這么多功能和性能都集中到一種材料身上。他們改變了以前不同部位用不同堵塊的狀況，讓車身周邊、大梁等處用上一樣的堵塊，避免了裝配失誤帶來的安全隱患。
企業(yè)+高校：協(xié)同創(chuàng)新成果多
要提升聚合物復合材料的性能(韌性、剛性、強度等)和功能(阻燃、耐寒、耐高溫、回彈性、密封性等)，就需要在聚合物中加入不同的物質(zhì)。加什么?怎么加?如何使這些物質(zhì)在聚合物中的分布、物質(zhì)間的磨損消耗等朝著項目組設計的方向發(fā)展?項目組內(nèi)企業(yè)與高校的研發(fā)人員密切合作十多年，找到了界面增容、多相協(xié)同、成型設備結(jié)構設計與工藝優(yōu)化3個突破點，發(fā)明了系列具備高性能和特定功能的無機改性聚合物材料與制品。
其成果在第三方的評價中可窺見一斑——上海市科學技術委員會主持的驗收中，驗收專家認為項目組制備的聚丙烯和尼龍等聚合物復合材料“性能指標達到并部分超過國外同類產(chǎn)品”。耐紫外線射頻天線擠出外罩類材料經(jīng)江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院等單位測試，認為其性能指標達到或超過了國際同類產(chǎn)品美國吉安Geon87364，現(xiàn)已替代進口材料。低氣味和低散發(fā)車用聚丙烯復合材料經(jīng)上海泛亞技術中心等機構多輪評估，被認為達到行業(yè)領先水平。尼龍復合材料在瑞士通標標準技術服務有限公司的檢測報告中，被認為綜合性能優(yōu)良，部分指標優(yōu)于德國朗盛公司的產(chǎn)品……
項目實施過程中，得到國家自然科學基金重點項目、上海市重點科技攻關項目、上海市納米科技專項和江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項等的支持。項目組獲得了授權中國發(fā)明專利26項，申請PCT專利2項，發(fā)表SCI和EI論文32篇。
節(jié)能+環(huán)保：經(jīng)濟社會效益佳
未來的競爭是材料的競爭。港珠澳跨海大橋、貴州“天眼”大口徑射電望遠鏡……建設這些“超級工程”，先進材料功不可沒。企業(yè)掌握功能強大的先進材料，往往能在市場競爭中輕松勝出。國家鼓勵新材料的研發(fā)和應用，也容易在節(jié)能、環(huán)保等方面取得很好的社會效益。
項目組研發(fā)的電梯平衡補償鏈產(chǎn)品，不僅可以減少摩擦噪聲、增加運行平穩(wěn)性，而且有阻燃、抑煙作用，售價還比國外同類產(chǎn)品降低20%。
他們研制的一種聚酰胺材料具有很高的剛性和長期耐熱性，滿足了起動機齒輪高剛性、耐熱、耐磨的要求，可以替代金屬齒輪。這對汽車輕量化是一大利好，也能更好地節(jié)約能源。另一種PBT/PET/雜化增強體復合材料由于具有優(yōu)異的耐熱性和力學性能，部分指標超過了國外同類產(chǎn)品，已在中高檔國產(chǎn)轎車中應用。據(jù)新華社消息，2017上半年，全國機動車比2016年底增加938萬輛。簡單一算，就能看出新材料蘊含多么顯著的經(jīng)濟和社會效益。
“復合化是材料發(fā)展的必然趨勢之一。聚合物基復合材料是目前用量最大的品種?！表椖拷M的老師表示，他們會在新材料的研發(fā)之路上不懈奮進，開發(fā)新的功能特性，滿足人們生產(chǎn)生活的需求。
