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时间:2015-12-02  来源:复合材料与器件先进制造研发中心文本大小:【 |  | 】  【打印

  中国科学院西安光学精密机械研究所复合材料与器件先进制造研发中心的研究方向主要涉及三大技术领域:碳纤维及其复合材料研制、等离子体基础理论及应用技术研究、高能量密度储能系统及动力电源器件研发。 

  1. 碳纤维及其复合材料研制 

  该方向以开展高性能碳纤维及其复合材料技术研究及产业化为主要目标,在碳纤维基础理论及合成技术研究方面积累了丰富的经验,尤其在碳纤维的聚合、纺丝、氧化、碳化、复合材料加工等工艺过程中形成了独有的专利技术优势,建成了国内领先的集碳纤维研究、制造及复合材料加工的大型科研基地。该方向设有材料工程硕士点,具体研究内容如下: 

  1)高性能碳纤维用聚合液的聚合工艺研究及产业化推进 

  2)高性能碳纤维用原丝的纺丝工艺研究及产业化推进 

  3)高性能碳纤维的氧化、碳化工艺研究及产业化推进 

  4)高性能碳纤维产业化过程中自动化控制的研究及应用 

  5)高性能碳纤维专用浸润剂、油剂、上浆剂的研究及应用 

  6)高性能碳纤维产业化工艺设计及软件包开发 

  7)碳纤维整个工艺流程中性能分析测试方法的研究和标准制定 

  8)高性能碳纤维制备过程中流场、温度场、工艺过程的模拟研究 

  9)碳纤维增强复合材料的研究及产业化推进 

  为促进中科院西安光机所在碳纤维基础材料领域的技术成果转化,2010年西安光机所与镇江市人民政府等多家单位联合,成立了江苏航科复合材料科技有限公司,开创了本所碳纤维及其复合材料领域的产学研互动基地。2011年第一期工程完成,建成了国内首条百吨级T800碳纤维生产线并顺利投产运行。生产的碳纤维及其复合材料经第三方权威机构检测及多家用户单位应用,表明产品性能均达到国外同类产品技术指标。该方向现有专职科研人员10人,生产人员120人,在读博士、硕士10人。  

  
碳纤维及其复合材料领域的产学研互动基地——江苏航科复合材料科技有限公司

碳纤维生产工艺流程

  2. 等离子体基础理论及应用技术研究 

  该方向以等离子体基础理论研究为支撑,以等离子体核心器件设计、等离子体诊断为主要目标,面向能源、动力、化工、环保、先进制造等领域开展应用研究工作。设有等离子体物理博士点,具体研究内容如下: 

  1)等离子体电、磁、光学现象基础物理研究 

  2)等离子体推进技术研究 

  3)等离子流体发电技术研究 

  4)等离子体垃圾焚烧及能源循环利用、化学合成及能电气闭环应用技术研究 

  5)等离子体空气净化与水处理应用技术研究 

  6)等离子体催化转化、材料合成、表面处理、金属渗氮、冶金、表面聚合、表面接枝、表面改性和微米纳米技术研究、实验装置系统研究和设计 

  7)内燃机等离子体助燃技术研究 

  等离子体研究方向的团队有很强的研究实力、产业化能力和经验积累。通过与企业大力合作和推广应用,将成为国内等离子体物理化学应用技术领域有影响力和凝聚力的人才培养和产业化技术支撑基地。中心的多项科技成果已通过所属西安航科等离子体科技有限公司转化为规模化产业,为等离子体技术在相关领域的应用和持续创新提供了强有力的技术支撑。 

  3. 高能量密度储能系统及动力电源器件研发 

  该方向以开展高能量密度储能材料与动力系统、全固态离子电池、固态电解质材料、电池组装与封包工艺、电源管理系统等为主要研究目标。具体研究内容如下: 

  1)高能量密度全固态锂离子电池研制 

  2)高离子传导率固体电解质材料的研究 

  3)全固态超级电容器研制 

  4)特种高功率大电流动力储能电池研制 

  5)高可靠性的电源管理系统研制 

  锂离子电池具有循环寿命长、比能量高、单体电压高,无记忆效应等优点,与常规铅酸电池相比,提供相同能量的锂离子储能电池,其重量和体积至少减少一半以上。但目前被广泛使用的锂离子电池普遍采用有机液体作为电解质,存在漏液、气胀、易燃、易爆、易腐蚀、耐温度和压力冲击性能差、密封性能不佳等安全隐患,一定程度上制约了其在对安全性、可靠性和寿命要求较高的场合应用。而采用新型固体电解质替代液体电解质则可以完全弥补传统锂离子电池的不足,是未来贮能电源技术的发展趋势和主导方向。如新型固体电解质电池不含液体成分,可避免有机电解液的泄漏问题和安全隐患;固态化电解质既充当了离子传导电解质和隔膜的作用,又简化了电池结构,便于实现轻量及微型化;可直接采用锂金属作为负极从而显著提高锂电池的容量和能量密度;结构及装配工艺大大简化,生产成本较低;不存在液态化学电解质失效的问题,循环使用寿命长。 

  西安光机所复合材料与器件先进制造研发中心拥有专业的电池加工与测试设备,在高能量密度全固态锂离子电池领域已开展多年研究,目前正在进行研究成果的技术转化工作。