新材料與新工藝

新材料與新工藝

中廣核公司高性能隔磁片材料自主研制獲重大突破

5月17日，中廣核工程有限公司自主研制的反應堆控制棒驅動機構（CRDM）用高性能隔磁片在上海第一機床廠完成最終冷熱態綜合性能驗證試驗及評價工作，試驗結果全面優于進口隔磁片，標志著我國高性能隔磁片材料自主研制工作取得了重大突破。

為解決核電機組CRDM產品的移動銜鐵臨界釋放電流超差問題，打破國外在CRDM用隔磁片材料方面的壟斷，實現隔磁片材料的國產化，中廣核公司組織開展了高性能隔磁片材料的自主研發工作。此次試驗使用的是曾在發生移動銜鐵臨界釋放電流超差問題時進行了170萬步性能試驗的鉤爪組件，自主研制的隔磁片裝配在該套鉤爪組件中完成了完整的冷態、熱態和熱態后冷態試驗。試驗結果均滿足設計要求，且自主研制的隔磁片在冷態和熱態后冷態試驗中，各銜鐵打開臨界電流普遍優于170萬步性能試驗結果，顯著優化了移動銜鐵打開臨界電流，在熱態試驗中臨界電流與170萬步性能試驗結果相當。

該項研發成果為徹底解決CRDM臨界釋放電流超差問題提供了強有力的支撐，實現了隔磁片材料的國產化，也為自主研制隔磁片應用于華龍一號等后續核電機組奠定了基礎。

（北極星）

中科院合物院酚醛碳泡沫材料研究獲進展

中國科學院合肥物質科學研究院應用技術研究所先進材料中心在開孔酚醛碳泡沫的電磁屏蔽性能研究方面取得新進展，在閉孔電絕緣的酚醛復合泡沫基體上獲得了具有三維開孔結構的酚醛碳復合泡沫材料。該材料不僅超輕且在電磁屏蔽方面具有較好的應用前景。

與傳統金屬基屏蔽材料相比，聚合物泡沫材料具有質輕、易加工、防腐蝕、成本低、自阻燃、高殘炭率等優良特性，但其導電性較差，在電磁屏蔽領域無法應用。針對上述問題，研究人員開發了一種簡單的原位聚合法，將具有導電功能的碳納米管和具有微波吸收功能的納米Fe3O4復合到酚醛泡沫中，制備了一種功能化酚醛復合泡沫。該酚醛復合泡沫具有一定的導電性和電磁屏蔽性能，但尚無法滿足需求。研究人員再將此酚醛復合泡沫進行高溫碳化處理，制備了一種酚醛碳復合泡沫材料，此時，部分納米Fe3O4被氧化成a-Fe2O3/g-Fe2O3。該酚醛碳復合泡沫材料具有三維開孔碳骨架結構，且碳納米管均勻分散在碳骨架表面，使碳骨架、骨架表面的碳納米管，以及碳納米

管-Fe3O4形成3種導電網絡，電導率高達3.6S/cm。由于納米Fe3O4和g-Fe2O3具有吸波功能和高電導率，因此，該酚醛碳復合泡沫材料（厚度2mm）的電磁屏蔽效率高達62dB，在電磁屏蔽領域具有廣闊的應用前景。

（合物院）

我國首臺1.5T液氦零揮發核磁共振成像超導磁體下線

4月26日，我國自主研發的首臺1.5T液氦零揮發核磁共振成像超導磁體在濰坊新力超導磁電科技有限公司成功下線，標志著我國在醫學影像等中高端醫療器械的研究開發領域邁出了重要一步，將為實現“精準醫療”發揮重要作用。

該超導磁體是核磁共振成像系統中最為重要的設備，其磁場強度、穩定度、均勻度對圖像質量影響較大。其高2m多，重達4000kg，室溫孔徑達845mm，液氦容量為800L，采用了4K再冷凝液氦回收技術，真正實現了液氦零揮發，大幅降低了液氦的使用成本。同時，該超導磁體采用優化設計的多線圈組合結構，線圈通入電流后的中心場強達到1.5T± 0.015T，具有較高的初始均勻度，經被動勻場后均勻度仍可達10ppm以下，可滿足高質量成像的要求。

該超導磁體由濰坊新力超導磁電科技有限公司與中國科學院高能物理研究所聯合研制。未來，研究人員將進一步推進該超導磁體的產業化及推廣，以滿足國內外市場需求，并研發3.0T液氦零揮發核磁共振分子成像超導磁體，進一步提升我國分子影像系統的技術水平。

（KJ.0501）

我國首臺空間3D打印機研制成功

由中國科學院重慶綠色智能技術研究院和中國科學院空間應用工程技術中心聯合研制的國內首臺空間3D打印機在法國波爾多完成拋物線失重飛行試驗，驗證了其在微重力環境下的3D打印能力。

空間在軌3D打印制造是滿足空間站維修保障需求的有效方法，可大幅提高空間站實驗和維修的靈活性，減少空間站備品備件的種類與數量，降低運營成本，降低空間站對地面補給的依賴性。該空間3D打印機可打印的最大零部件尺寸達200mm×130mm，是美國國家航空航天局（NASA）首臺空間在軌打印機可打印尺寸的2倍以上。

目前，該空間3D打印機已在法國波爾多完成了拋物線失重飛行試驗，實現了塑料和復合材料等兩種材料及失重、超重、正常重力狀態下3類工藝參數、4種模型的微重力打印，成功獲取了微重力環境下影響3D打印工藝參數的實驗數據。

（KX.0426）

空客集團通過數字化解決方案擴展增材制造能力

歐洲空中客車集團決定將正在使用的達索系統公司的3DEXPERIENCE平臺擴展應用到其增材制造項目中，以提高其增材制造能力。

據悉，3DEXPERIENCE平臺集成了設計、仿真和生產功能，通過該平臺，達索系統公司可提供一套端到端的解決方案，包括零部件增材制造的材料、設計、3D打印工藝優化、生產和認證等工程參數。

空客集團將3DEXPERIENCE平臺作為“針對目標的協同設計”（Co-Design to Target）行業解決方案體驗的一部分，通過部署達索系統公司的增材制造軟件平臺，可對增材制造流程每一階段進行虛擬驗證，以優化其概念設計，可支持飛機生產和飛行測試中所需樣件、工裝、零部件等產品的增材制造，提高設計、生產和測試的靈活性，在不犧牲強度或性能的前提下減少材料浪費，降低制造成本。

（李曉紅）

日本開發出鐵芯損耗降低15%的錳鋅鐵氧體新材料

日本FDK公司開發出了錳鋅（Mn-Zn）類鐵氧體新材料——6H60T，可用于工業設備用大功率電源變壓器等產品中。

半導體生產裝置等工業設備配備的電源正在向大功率、小型化、節能化等方向發展，迫切需要降低這些設備電源變壓器鐵芯材料的損耗。針對這一問題，FDK公司利用自主開發的“鐵氧體材料技術”，開發出了鐵芯損耗比原產品“6H60”降低15%（工作溫度為140℃）的6H60T。此外，該公司還能采用6H60T材料以行業標準鐵芯形狀“UU79/129A”進行產品生產。

（W.RJ）

中科院電工所研制出24T全超導磁體

中國科學院電工研究所的研究人員采用自主研發的高溫內插磁體技術，將YBCO（氧化釔鋇銅）內插磁體在15T超導背場下的中心磁場提高到了24T （4.2K），使我國成為繼美國、日本、韓國之后第4個研制出24T全超導磁體的國家，標志著我國逐步吸收和掌握了極高場磁體制作技術，為實現GHz（109Hz）級別的譜儀磁體和極高場大科學裝置奠定了基礎。

與Bi2223內插超導磁體相比，YBCO超導磁體具有更高的上臨界磁場和臨界電流，且運行穩定性更好，更易獲取極高磁場。研究人員采用YBCO帶材，通過分級設計方式提高了整個線圈的安全裕度，利用特殊設計的焊接裝置制作出了性能優良的磁體接頭，制作的內插磁體在液氮測試條件下，當運行電流為32A時，中心磁體的磁場強度達到了1.62T（77K）；而當運行電流為167A時，內插磁體在15T的超導背場中產生了9T的中心磁場，從而實現了中心場為24T的全超導磁體，其最高場達到24.3T。

（KX.0517）

全球首款石墨烯電子紙問世

廣州奧翼電子科技股份有限公司與重慶墨希科技有限公司聯合，成功研發出了全球首款石墨烯電子紙，并計劃在半年內實現石墨烯電子紙的批量生產。這標志著我國在石墨烯應用方面走在了世界前列。

與傳統的電子紙相比，該石墨烯電子紙具有以下3個優點：一是彎曲能力更強，強度更高，進一步拓寬了電子紙顯示屏的應用范圍，適用于穿戴式電子設備及物聯網等需要超柔性顯示屏的領域。其次，ITO（氧化銦錫）薄膜采用稀有金屬銦，價格昂貴且存儲量少，有短缺風險，而采用石墨烯生產成本較低，原料來源豐富。此外，由于石墨烯材料的透光率高，用其制作的電子紙顯示亮度更好。

該石墨烯電子紙輕薄如紙，可卷曲折疊，便攜、環保，可與柔性或剛性驅動底板相結合，制作出剛性石墨烯電子紙顯示屏或超柔性石墨烯電子紙顯示屏，擴展了電子紙顯示技術的應用范圍。

（楠綜）

新材料、新工藝助力長征七號首飛

中國航天科技集團公司航天材料及工藝研究所多項新材料、新工藝使我國新一代運載火箭長征七號穿上了舒適的“防護服”，并提升了火箭的可靠性和運載能力。

作為在海南發射場“首秀”的新型火箭，長征七號面臨著海洋鹽霧和濕熱環境的多重考驗。該研究所采用特種涂層技術，解決了箭體耐水、耐鹽霧、多防護界面匹配等關鍵問題。為了使火箭在飛行中更“舒適”，該研究所開展了箭體外部防熱結構研究，研制出了隔熱、燒蝕復合涂層，并首次采用了特種新材料“柔性陶瓷纖維氈”，與傳統防隔熱材料相比，其重量減輕40%以上，提高了火箭的運載能力。

此外，為了對長征七號“液氧-煤油”超低溫推進劑貯箱進行絕熱防護，該研究所研制了密度極低的全閉孔泡沫塑料絕熱材料及與之配套的泡沫塑料自動噴涂系統、大型仿形加工設備、實時測量加工設備等，為超低溫貯箱穿上了“防寒服”，保證了新型火箭結構和箭上儀器設備的安全可靠。同時，為了適應新型發動機管路的高壓力（增壓40%以上）特性，使整體結構重量更輕、可靠性更高，該研究所研制出了可靠性高達0.999999的新型復合材料氣瓶，總減重達900kg左右，大幅提升了火箭的可靠性和運載能力。另外，該研究所還研制了大型“馮·卡門”外形碳纖維復合材料整流罩，不但減輕了20%的結構重量，還憑借“流線型”身材進一步提升了運載能力。

（KJ.0626）

我國抗輻照結構鋼具備核聚變工程應用條件

中國科學院合肥物質科學研究院核能安全技術研究所研發的“中國抗輻照低活化環保型結構鋼”（CLAM鋼）通過成果鑒定。鑒定專家認為，該研究所研發的CLAM鋼各項性能優異，材料性能數據滿足聚變堆包層設計需求，處于國際同類產品領先水平，對于推動聚變堆和鉛基快中子堆等新型核能系統的發展具有重大意義。

聚變堆作為新型核能系統，結構材料是制約其發展的瓶頸之一，抗中子輻照性能是聚變堆結構材料最重要的性能之一。研究人員秉承安全、清潔核能的發展理念，以工程化應用為目標，基于原創性新型核能系統中子輸運理論模型，研發設計出了CLAM鋼，并已實現工業規模制備，通過了大量的服役條件實驗驗證，具備了核聚變工程應用條件。

CLAM鋼可服役于復雜核能系統極端物理環境，不會因中子活化而產生長壽命高毒性放射性核廢料，清潔、環保、安全，使我國新型核能結構材料研發邁入了國際領先行列，對未來核能安全高效利用具有重要意義。

（刊綜）