铝是世界上产量和用量仅次于钢铁的有色金属,产品性能上具有耐候性、耐冲击、耐溶剂性、高温灭菌性等优良特性,可广泛应用于建筑装饰、食品包装容器、家用电器、交通运输、航天航空、电子通讯各个行业,是发展国民经济与提高人民物质文化生活的重要基础材料。近几年,随着我国汽车、航空、建筑等行业的飞快发展,对于铝材的需求也持续加大。但目前国内在利润率最高的产业链下游应用远远低于发达国家,尤其在交通运输领域。截止2018年,在中国,铝型材在交通运输领域占比为27%,远低于北美(47%),欧洲(45%),日本(50%)等发达市场。具体地说,随着铝替代铜,铝替代钢的扩大应用,诸如乘用车车身板(ABS),乘用车/商用车用铝材,铝合金电缆,铝合金模板和太阳能发电铝材灯新产品,都将是铝加工行业新的增长点。交通运输领域将是高端铝型材的重点发展方向。
铝合金具有低密度、高强度和良好延展性,但是铝合金作为结构材料,受到导电性和抗拉强度的制约,电缆行业“以铝代铜”的进展并不乐观。因此,如何提高铝合金强度一直是研究者的主攻方向。在铝合金中填加石墨、碳化硅、碳化硼和碳纳米管制备铝基复合材料来提高合金强度成为学者们研究方向。而石墨烯具备优异的力学性能、热学性能和电学性能,是制备金属基纳米复合材料较为理想的增强体之一。然而,如何将石墨烯纳米片均匀分散到金属基体中,同时使石墨烯和金属间形成良好的接触界面且不破坏石墨烯的微观结构成为研究中的重点难题。铝基石墨烯复合材料解决了石墨烯与基体金属的润湿性、石墨烯与基体金属的界面结合强度、石墨烯与金属基体的界面明确、石墨烯在金属基体中的形貌和分散均匀性可控等技术难题。
国内有专家团队研究表明:铝基石墨烯复合材料杆材抗拉强度提升范围25%~50%,达到国内外先进水平。铝基石墨烯复合材料杆材,带来更高的产能、更低的成本,对该复合材料未来的产业化推广进程具有重要意义。
从目前的研究情况来看,只要石墨烯能均匀的分散在铝基体中,即使加入的石墨烯的量很少,也可使石墨烯/铝复合材料的力学性能得到很大提高。虽然研究者在制备过程中尽量避免石墨烯结构的破坏,并提高石墨烯在铝基体中的分散均匀性,但复合材料的性能与理论计算的数据相比仍有很大的差距。所以如何在保持石墨烯结构的完整性,进一步提高其在铝基体中的分布均匀性,发挥最大的改性作用是要深入研究的问题。
长期从事运用理论知识解决新产品小试(中试)到工程化应用放大过程中遇到的工程转化问题及后续新产品市场推广工作问题。在中试放大过程和调试方面具有丰富经验,熟练掌握涉及设备换热、工程力学方面的计算和产品设计;能够依据行业标准针对项目要求进行必要试验性分析和验证;能够针对特殊装置和特殊介质工况进行选材和研发;能够根据不同工艺需要完成适合的过程系统开闭环控制方案;能够利用工程技术经济分析手段对项目进行系统化管理。
课题组具备解决在传热、传质专有压力设备中介质分布不均严重影响生产效率和产品品质的能力和解决这一问题所有涉及传热、传质压力设备的共性技术问题的能力。通过专研和实践,最终实现了通过自主研发的一种节能专有技术(基于自主研发的蒸汽喷射泵及其相配合的自适应控制算法),有效地改善低温多效海水淡化整个换热系统内部温度场的均匀性。最终发展了类似工程系统的通用设计和调试方法。期间相关发表论文3篇,申请专利5项(3项发明,2项实用新型),授权5项。担任高级研发工程师职务。