河北工业大学科技成果推介(第十八期)|改性|材料|河北工业大学|涂层|碳化硅|防水剂

基于智能优化算法的高频变压器多目标优化设计

成果单位：河北工业大学

项目阶段：研制

技术领域：新材料及其应用

合作方式：双方商定

项目简介：

本项目基于高频效应、材料特征和结构效应分析，建立电磁热场耦合模型，提出计及损耗、绝缘、散热等多目标约束的优化设计方案。首先阐明多元素磁场特性的影响因素和变化规律，建立了考虑结构效应和高频效应的高频绕组损耗和磁芯损耗评估模型;然后提出了考虑绕组端部效应和频率影响的漏感计算方法以及一种新型多重绝缘结构，为高频变压器的电磁设计提供理论指导。本项目技术发展较为成熟，实验室长期从事新型电工装备的研发工作，具备成熟理论基础和研发经验，已根据最优设计方案指导制作了一台高频变压器样机，各项性能指标测试良好。本项目技术较为先进，可实现高功率密度、高效率和高可靠性，以及轻量化、小型化的设计需求，使高频变压器能够适应各种环境条件，实现碳中和的"双碳目标"。

市场前景：

高频变压器广泛应用于电力转换与通信系统，光伏发电、海上风电等新能源直流汇集系统和铁路电气牵引系统，其多目标优化设计能够在多个方面进行平衡和优化，可实现高功率密度、高效率和高可靠性,使变压器高度集成，降低成本的同时又能不断适应新兴技术的需求，为变压器带来更好的综合性能。该成果成功进入市场还需要考虑技术成熟度、市场竞争、合规性要求和成本效益等因素，确保产品满足市场需求，并与相关的行业合作伙伴建立良好关系，以推动该技术在市场中的采用和发展。

实施条件:

原材料:纳米晶磁芯、利兹线绕组,环氧树脂、聚酰亚胺薄膜、诺美纸等绝缘材料,不锈钢夹板、螺杆、螺母等辅助材料。设备:绕线机、轧钢机、高频变压器浸漆机、吊装设备、自动焊接装备及电磁参数测试平台、绝缘耐压试验平台等。厂房占地面积至少大于100m2,厂内使用工业用电，且需要五个及以上可熟练使用设备及组装变压器的工人。考虑到高频变压器的生产成本及噪音的问题，厂房应建设在远离市区但交通方便的地区。

成果照片：

6系、7系铝合金抛光液

成果单位：河北工业大学

项目阶段：批量生产

技术领域：新材料及其应用

合作方式：双方商定

项目简介：

河北工业大学微电子所是我国最早开展化学机械平坦化研究的科研单位。历经多年的产学研用联合攻关，在国际上首次提出了碱性CMP新理论、新技术和新材料。2009年国务院批准由河北工业大学承担国家02重大专项前瞻性应用示范项目"极大规模集成电路平坦化工艺与材料"，此项目是第一个由地方院校承担的国家02重大专项项目，国拨资金3265万元。6系、7系铝合金抛光液作为延伸研究成果之一，在比亚迪、捷普等公司已通过测试，现处于产业化阶段。此产品是适用于五轴抛光机，碟抛机及平面研磨机的铝合金抛光液。

市场前景:

主要针对苹果、华为、小米、OPPO手机的铝合金中框进行加工，产品在大陆每年需求超过1000吨，利

润高，生产简单，批次稳定性易控。

实施条件:

此项目的实施过程需要标准厂房，原材料全部为国产。新成立企业需要投入的资金约为300-500万元。

知识产权情况:

该成果获得授权发明专利2项，包括:镁铝合金材料表面化学机械抛光液的制备方法，专利号:201010232558.4;镁铝合金化学机械抛光后表面清洗方法，专利号:201010231659.X。

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大尺寸碳化硅衬底抛光液

成果单位：河北工业大学

项目阶段：批量生产

技术领域：新材料及应用

合作方式：双方商定

项目简介：

SiC粗抛液:适用于SiC衬底的粗抛光。特选粒径均一的Al,O3为磨料，抛光清洗后晶圆表面粗糙度低、划伤少，颗粒残留少。客户在使用过程中通过优化抛光工艺，均能达到最佳研磨效果。具有去除速率高(5um/h以上)、易清洗等特点。

SiC精抛液:适用于SiC衬底的精抛光。SiC精抛液是以A+B液的形式提供给客户，硅溶胶为磨料。抛光清洗后表面粗糙度能够满足6-8时SiC晶圆表面的要求，具有去除速率高(1um/h以上)、易清洗的特点。

市场前景:

碳化硅作为第三代半导体最主要的衬底材料，具有宽禁带、高击穿强度、高热导率、高饱和电子速率和抗辐射能力;同时，还具有高硬度(莫氏硬度为9.6,仅次于金刚石)、耐高温以及更稳定的化学性质等特点广泛应用于卫星通信、集成电路和消费电子等领域。作为功率器件也在5G通讯、电动汽车、物联网等领域使用,成为制造半导体器件的核心。碳化硅衬底需求每年以500%的速率增长，市场潜力巨大。

实施条件:

此项目的实施过程需要标准厂房，原材料全部为国产。新成立企业需要投入的资金约为300-500万元。

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单多价分离纳滤/电纳滤膜

成果单位：河北工业大学

项目阶段：研制

技术领域：新材料及其应用

合作方式：合作开发

项目简介

针对膜分离过程中单多价离子分离困难的问题，本项目开发了具有高选择性的单多价分离纳滤/电纳滤膜。在商业化成熟的界面聚合方法基础上，利用二次界面聚合过程在膜面引入荷正电改性层，该制膜方法简单快速，易于与现有工业化纳滤膜制膜工艺结合;且改性层与膜面以化学键连接，具有理想的稳定性;改性膜在显著提高选择性的同时对离子或水通量影响很小，突破了选择性和通量间的"rade-off"'效应。在电渗析系统中(锂镁离子浓度均为0.1mol时)，制得改性电纳滤膜的锂镁分离系数>45，且锂通量达4.10x10-8mol.cm2.s;相同测试条件下，其选择性为商品Astom选择性离子交换膜选择性的10倍以上。在纳滤系统中，所制改性纳滤膜的锂镁选择性>100，其选择性为相同测试条件下商品陶氏纳滤膜选择性的5倍以上。

市场前景:

可用于盐湖提锂过程中降低卤水的镁锂比，结合纳滤或电渗析过程以高效低耗地实现锂的分离和浓缩:也可用于污水处理中重金属离子的去除、高价金属离子的回收，以及海水淡化预处理等过程。

实施条件:

需采用界面聚合技术制备纳滤/电纳滤膜;该方法可在成熟的界面聚合制备纳滤膜生产线上，增加改性

模块实现。

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超疏水材料及应用

成果单位：河北工业大学

项目阶段：批量生产

技术领域：新材料及其应用

合作方式：技术转让、合作开发、双方商定

项目简介:

近年来，超疏水表面引起了人们广泛的研究兴趣，基于这种超疏水特性而产生的诸如自清洁、防水、防腐蚀、防菌抗菌、防冻、减阻、油水分离等作用引起了包括学术界在内的广泛关注与研究，其在建材、化工、石油、国防军事、能源等领域具有广阔的发展空间，是一种极具发展潜力的新材料。自2002年开始，仿生超疏水表面的构筑发展迅速，2006-2010成为全球材料科学研究热点。我们团队自2013年开始致力于超疏水材料的工业化及应用，开发的超疏水涂层材料,已实现了吨级生产，生产过程无三废排放，同时降低了材料成本以及提高了涂层的耐用性涂层具有优异的耐磨性、宽泛的使用温度、优异的耐老化性能，可涂覆于几乎任何材质的表面。处理的超疏水面料制成的"淋不湿"雨伞2018年在日本及国内上市得到了消费者广泛好评，截至目前已累计生产超疏水面料近50万延米(约90万平米)。2023年与中纺标检验认证股份有限公司共同制定了< <纺织品表面浸润性能的检测和评价接触角和滚动角法> >(GB/T42694-2023)国家标准。此外，当前C8、C6含氟防水剂已在欧美被禁止使用。然而，当前国内外包括杜邦、大金、鲁道夫等国际品牌化工企业生产的无氟防水剂存在耐洗性差(皂洗5次只能达到2级)，无阴干效果，需烘干，面料发硬、手抓白等无法克服的问题。我课题组开发的新一代无氟防水剂有效的解决了上述问题，截止目前已在南通帝人、福建华峰集团等企业进行了测试和中试放大，皂洗阴干30次可实现4-5级防泼水、50次3-4级防泼水，此外，处理后的面料柔软，无白化手抓痕，成衣熨烫后没有手抓痕。

市场前景:

单就无氟纺织面料防水剂来说，南方某纺织集团一年生产约8亿米面料，其中80%需要防水剂做防水处理。

实施条件:

普通化工合成反应釜及高速乳化设备。强大的营销能力。

知识产权情况:

该成果获得授权发明专利10项。

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