南开大学应用科技成果项目选编

1、七夕，古今诗人惯咏星月与悲情。吾生虽晚，世态炎凉却已看透矣。情也成空，且作“挥手袖底风”罢。是夜，窗外风雨如晦，吾独坐陋室，听一曲尘缘，合成诗韵一首，觉放诸古今，亦独有风韵也。乃书于纸上。毕而卧。凄然入梦。乙酉年七月初七。-啸之记。 南开大学应用科技成果项目选编南开大学科技处（邮编300071）联系人：米江林孙小杰电 话：(022)23508838传 真：(022)23504856电 邮： kjcjskf目 录三、材料类5039.单壁碳纳米管（SWNTs）的宏量制备及其电磁屏蔽复合材料5040.三维信息存储材料及其存储器5141.彩色喷墨打印介质纳米氧化铝粉体涂料的制备5242.有机光致变色多

2、功能材料5343.一种高速生长硅基薄膜的低成本技术5344.一种兼具电磁屏蔽及雷达吸波功能的复合材料及制备方法5445.一种用给水厂和污水厂污泥制备轻质陶粒的方法5446.有机胍催化剂合成医用生物降解材料5547.新型稀土镍基储氢合金(AB5)电极材料及其制备方法5548.血液净化生物材料5649.球形氨基酸吸附剂及其制备方法56三、材料类1. 单壁碳纳米管（SWNTs）的宏量制备及其电磁屏蔽复合材料所属学科：新材料应用行业：1、电子；2、机械；3、军工；成果与项目的背景及主要用途单壁碳纳米管（SWNTs）是公认的综合性能最好的纳米纤维，其强度可达钢的100倍，而密度只有钢的六分之一。本项目实

3、现了单壁碳纳米管（SWNTs）的大规模、低成本制备，其年产量可达100公斤，纯度在70以上。通过物理共混及原位聚合方法，获得了具有导电、电磁屏蔽及雷达波吸收等特殊性能的SWNT聚合物复合材料。该复合材料的体积电阻率达100102 cm，电磁波衰减率可达40dB，在航空航天、机械、电子及医疗卫生等领域具有很好的应用前景。技术原理与工艺流程简介本技术通过催化剂的设计、制备、煅烧等环节控制催化剂的形态、构型、晶型及反应条件，控制 SWNTs 的结构和性能，并通过控制电极的电流/电压、炉内气压及反应温度，实现 SWNTs的宏量可控制备，利用 SWNTs优良的电磁性能，制备了电磁屏蔽复合材料。技术水平及

4、专利“SWNTs的宏量制备及其电磁屏蔽复合材料”技术达国际领先水平，已获授权专利一项（单壁碳纳米管的电弧合成方法，专利号：ZL200410019624.4），另外申请的5项专利也已全部公开（公开号：CN1712350, CN1749156，CN1791322，CN1818650，CN1840706）。应用前景分析及效益预测作为一种具有战略意义的新兴材料及技术， SWNTs 及其复合材料的市场需求较大，国际市场高纯度 SWNTs 的价格高达几百美元/克，远远高出黄金的价格。据权威机构预测，至2009年，国际碳纳米管/聚合物复合材料市场可达1.6已美元，电磁屏蔽是其主要的应用领域之一。NASA等国

5、外机构更是看好碳纳米管及其复合材料在航空航天、国防军工等领域的应用前景，潜在经济价值无法估量。应用领域及能为产业解决的关键技术可用于国家信息安全系统、信息通讯、精密电子仪器、医疗卫生、航空等领域，还可用于防护电磁辐射对人类的伤害，如个人电脑、手机、电视机、电冰箱等家用电器的电磁辐射防护，另外，在国防军工等领域，可用于军事设施、武器、雷达及指挥通讯系统的防护等。技术产业化条件：本项目的原材料主要为石墨等常见碳材料，设备主要为SWNTs电弧法和成器（发明人自主设计），高分子复合及加工设备，厂房面积200平米，需投资1000万。2. 三维信息存储材料及其存储器南开大学三维信息存储材料及其存储器的研究

6、获天津市2001年度自然科学一等奖，采用三维全息存储介质的光存储系统固定式三维光子存储装置，其存储量的容量可达到10Tbits/cm2以上，比二维盘片存储介质上的存储容量高一千倍；采用光学的方法符合并行输入与输出的要求，可同时一次性写入多幅和读出整幅图象信息，信息转移率高达1Gbits/sec，比光盘的逐点写入与输出方式所能达到的信息转移率高几千倍。故称之为海量存储。此外，它还有成本低、体积小、可重复读写的特点。利用光折变晶体的三维体全息光存储是国际上目前用来解决海量存储器的首选方案。发明专利号为00121095.5的三维全息存储系统原型（海量存储器、特种存储器等），已通过技术鉴定，性能与指标

7、均达到国际水平。南开大学在高密度海量光子存储器的原材料生产与器件研制中的一条龙工作线是国际上少有的，具有绝对技术优势。3. 彩色喷墨打印介质纳米氧化铝粉体涂料的制备采用特殊工艺制备的高纯、高分散的纳米氧化铝粉体，不经过任何特殊的物理及化学处理便可分散于分散相中，形成稳定、均一的分散体系。该粉体主要用于彩色喷墨打印介质用的无机颜料，能够赋予彩色喷墨打印介质高光高吸墨的优良特质。用于水晶级高光、高吸墨喷墨打印介质，可替代进口。性能指标：化学组成：AlOOH·xH2O颜色：白色晶体结构：勃姆石，又名水软铝石（英文名称Boehmite）物理性质：晶粒大小(nm)2030比表面(m2/g)10

8、0孔容(cm3/g)0.4水中分散度(%)95Al2O3含量(%)80防水喷墨打印介质及其制备方法专利（申请）号：200610014389.0 。4. 有机光致变色多功能材料有机光致变色多功能材料在日光或其他光源照射下变色产生其特殊功能，避光又可回复到原状态，其特殊功能随之消失，过程可逆，反复变化一万次变色性能无明显衰减。既用于光信息存储等高新技术领域，也在防伪识别技术、服装纺织品、旅游用品、装饰品、油漆、油墨、PVB、PE、PVC等民用领域中应用。南开大学已合成了200多种具有独立自主知识产权的光致变色多功能材料新品种，获国家专利授权10余项。可产业化技术包括：1.在防伪识别技术上应用的光致

9、变色多功能材料光控磁性变色材料、光控变色基因材料、光控变色荧光双功能材料。2.在民用行业上应用的光致变色材料可在PVB、PVC、PE、油漆、油墨和涂料中应用。3.在军事工业上应用的光致变色多功能材料可在迷彩服、遮蔽材料、伪装材料等应用。5. 一种高速生长硅基薄膜的低成本技术随着能源危机与环境污染的日趋严重，开发利用太阳能成为世界各国可持续发展能源的战略决策。阳光发电是大规模经济地利用太阳能的重要手段。因此，对大阳电池的研究受到世界各国的普遍重视。由于硅基薄膜太阳电池在降低成本方面的巨大潜力，引起了的普遍重视。如何利用低成本工艺技术，获得大面积优质的晶化硅薄膜材料是当前研究的焦点之一。南开大学研

10、发的“一种高速生长硅基薄膜的低成本技术”，克服了常规生长硅基薄膜方法中或生长速率慢、或衬底温度高、或离子轰击严重等缺陷，并且整合了其优点。具有改善薄膜质量、衬底温度低、离子轰击小、生长速度快(50A/s)、薄膜性能好、生产效率高、生产成本低等特点。该技术已经申请发明专利。专利（申请）号：03103964.2。6. 一种兼具电磁屏蔽及雷达吸波功能的复合材料及制备方法本发明公开了一种兼具电磁屏蔽及雷达波吸收功能的复合材料及其制备方法。复合材料包含碳纳米管、聚合物和偶联剂三种组分，三种组分的重量配比为：碳纳米管0.0520份，聚合物4099.9份，偶联剂0.0540份。采用本发明材料可以制备具有电磁

11、屏蔽及雷达波吸收功能的碳纳米管/聚合物复合材料及具有同样功能的各种板材、管材及复杂形状的制品。本发明公开了两种制备方法。专利（申请）号：200510015496.0。7. 一种用给水厂和污水厂污泥制备轻质陶粒的方法本发明涉及城市污水厂及给水厂污泥的废弃物资源化处理利用。本发明轻质陶粒的制备方法，包括原料配料、均化、成型、预处理、焙烧、冷却，其特征在于：a.原料重量比：给水厂污泥70100，污水厂污泥030；b.预处理：温度300500，预处理时间1030min；c.焙烧：温度11301170，时间515min。以给水厂污泥为主要原料，加入污水厂污泥为添加剂烧制的陶粒，应用价值高，不但同时处置了

12、大量的给水厂和污水厂污泥，实现两种污泥的综合利用，还能得到性能较好的轻质陶粒，并能配制出可以用于承重结构的高强混凝土。专利（申请）号:200410093930.2。8. 有机胍催化剂合成医用生物降解材料本发明涉及一种仿生有机胍催化剂合成医用生物降解材料的工艺方法，特别是医用生物降解性聚酯类聚合物合成的新工艺方法，其特点是使用无毒、无金属的仿生醋酸六丁基胍和醋酸四甲基二丁基胍为催化剂进行环酯类单体(L-丙交酯，D，L-丙交酯，乙交酯，-己内酯)的开环聚合反应，从而合成高度生物体安全性医用生物降解材料。这一新工艺方法避免了使用目前广泛使用的具有细胞毒性的辛酸亚锡类催化剂。本工艺采用本体聚合法，聚合

13、反应具有受控、活性聚合反应特点，不仅可合成均聚物，并且能用于合成具受控组成的嵌段共聚物。本工艺无三废污染，并有很高的经济效益。 专利（申请）号: 200410018703.3。9. 新型稀土镍基储氢合金(AB5)电极材料及其制备方法小型镍氢电池已产业化、商品化，大容量镍氢电池是当前电动车辆主选动力电池之一。目前国内外生产镍氢电池的负极材料，基本采用混合稀土镍基储氢合金(MmB5， Mm为混合稀土金属，B为Ni、Co、Mn、Al等金属)。南开大学课题组首次制备了含碱金属锂（Li）新组分储氢合金MmB5（Li），提高了电池负极电催化活性和延长电池寿命，并获得中、美、欧发明专利（ZL 9210002

14、9.4； US 5,242,656； EP 0554617B1）。同时又发明了LiH与MmB5机械合金化法制备MmB5（Li）的方法和设备（ZL 02158001.4，ZL 02290924.9），解决了冶炼合金Li易挥发难题，使MmB5（Li）产业化成为可能。从而打破了国外用我国廉价稀土原料生产他们高价专利产品的垄断局面，为我国丰富稀土资源（占世界70-80%）生产高技术产品储氢合金和镍氢电池进入国际市场创造了有利的条件。新型稀土镍基储氢合金（AB5）电极材料及其制备方法项目2001年度天津市技术发明二等奖。10. 血液净化生物材料南开大学课题组研发的“血液净化材料”是一种合成的球状树脂，可

15、将患者血液中的致命毒素排出体外，达到治病的目的。这在医疗方面是一种高效、安全的治疗新方法，专为治疗疑难疾病，如免疫性红斑狼疮，类风湿关节炎，内毒素血症及药物(及农药)急性中毒等，临床应用治疗红斑狼疮，药物急性中毒，黄胆性肝炎及肾病等疗效显著，一般有效率在8090%，无毒副作用，安全可靠，费用合理。治疗原理：是球状树脂将患者血液中的致命毒素有选择地进行吸附，然后排出体外，对血液中的其它有用成分影响不大。此项新疗法正在扩大应用和普及面，不久将会有更多的新产品问世，用于治疗各种疾病，提高人民健康水平，造福人类。血液净化生物材料研究项目2001年度天津市自然科学二等奖。11. 球形氨基酸吸附剂及其制备方法血液灌流治疗是一种非药物疗法，这种疗法是基于病人血液通过含有能与血液中有害成分发生吸附作用的吸附柱过滤达到治疗目的的。南开大学研发的“一种球形氨基酸吸附剂及其制备方法”，它是以天然高分子为载体，粒度为0.45-0.9mm，经环氧氯丙烷活化后固定有效量的氨基酸配基的树脂构成，配基为：氨基酸、聚氨基酸、多肽或