东华大学11项科研成果亮相第十九届中国工博会

声波灭火、纳米纱窗……接地气、近民生成最大亮点

时间:2017-11-08发布部门:宣传部

11月7日,第19届中国国际工业博览会(以下简称为“工博会”)在上海国家会展中心开幕,我校携声波灭火器、高品质聚酰胺6(PA6)纤维、工业废水多金属催化氧化预处理及深度处理技术、高性能聚酰亚胺纤维材料、时尚产业的可视化认知决策平台、玄武岩纤维材料、医卫防护非织造材料关键技术及产业化、新型注胶枪、亚微米纤维高效持久抗菌纺织品、窄分布静电纺纳米纤维高效低阻滤材、污泥热催化碳化减量及资源化技术共计11个“高精尖”科研项目亮相,成果覆盖电子信息、先进制造与新材料、环保与新能源、生物与医药四大技术类别及消防减灾、节能环保、医卫防护等多个应用领域。“接地气、近民生”成了今年东华参展项目成果的最大亮点。

(高校展区东华大学现场展图)

声音也能灭火?而且还是秒灭!

说到灭火器,人们脑补的大多是红色铁罐这个“熟面孔”。但你知道声音也能灭火吗?而且还是秒灭!在这届工博会高校展区,我校展示的一款声波灭火器就让观众大开了眼界。演示者将声波灭火器对准火盆,轻按电源开关,灭火器随即发出低频声波,在1-2秒内迅速熄灭了火源,做到了“秒杀”火灾隐患。

 (声波灭火器灭火演示图)

这款灭火器是东华大学信息学院火灾研究所所长、高级工程师官洪运带领研究生团队研发的一种新型灭火设备。官老师告诉记者,这款声波灭火器的工作原理在于通过声波产生振动,改变火焰所在区域的空气压力和温度,进而降低可燃物周围的氧气浓度、空气压力和反应物温度,通过循环的机械运动持续抑制火焰燃烧,打破燃烧链式反应,最终实现灭火。灭火器主要由基于3D打印技术的伸缩式声腔、声波发生器和功率放大器三部分组成,采用锂电池供电,清洁无污染,不会在灭火时和灭火后造成任何环境污染和破坏,对人体也没有影响,和以干粉、泡沫、二氧化碳等为介质的传统灭火器相比其优势十分明显。

官老师说,集合了如此多优点的声波灭火器适用于汽油、煤油、沥青、石蜡等B类火灾,特别在博物馆、实验室、坦克、潜艇、危险化学品仓库等高度封闭的空间场所,以及贵重精密物品灭火上能一展“身手”。它也是场馆展示、幼儿灭火教学及消防宣传工具的新选择。由于重量轻,声波灭火器便于消防机器人、消防无人机等携带,市场应用前景广阔。据了解,这款声波灭火器前不久还刚刚摘得第三届“互联网+”大学生创新创业全国总决赛铜奖。

雾霾天关窗?用不着,有纳米纱窗呐!

遇上雾霾天,尤其是重雾霾天,关闭门窗成了老百姓最常用的应对方法之一。然而,你听说过纳米纱窗吗?开着窗也能过滤空气,把雾霾挡在窗外,让清新的空气进到屋内。纺织学院研究专家就把这样一项神奇的技术成果带到了本届工博会上。

据纺织学院研究员丁彬介绍,当纤维直径从微米数量级降至纳米数量级时,由直径细化带来的尺寸效应和表面效应将赋予纤维材料许多独特性质,使其拥有不同于常规纤维材料的力学、光学、热学、声学、电学等性能,从而拓宽了纤维材料在环境治理、安全防护、资源循环利用等领域的应用范围。

“纳米纱窗用的就是这个理儿”,丁老师告诉记者,纳米纱窗本身采用高效低阻空气过滤材料制成,过滤效果极高。目前丁老师团队跟企业合作研制出最好的一款纳米纱窗,对于0.26微米颗粒的PM2.5颗粒物阻挡率可达到95%,“就好像给窗户戴上了一个非常棒的‘口罩’,既能让你畅快呼吸,又能最大限度地把污染物挡在‘口罩’外,一举两得”。

(防雾霾纳米纱窗产品图)

纺织学院覃小红老师也是纳米纱窗的研究行家,这次工博会展出的纳米纱窗实物正由她们团队研发提供。据她介绍,纳米纱窗还存在微纳米纤维纺织品孔径不一、粗细不一致的问题,“直接导致的结果就是,同一块纱窗过滤效果不均匀,可能这个地方过滤效果能到90%以上,那个地方过滤效果只有50%,这样就会让纱窗的总体过滤效果大打折扣”。为此,覃老师团队在“精准化过滤”研究上下了一番功夫,最终成功实现了将微纳米纤维纺织品孔径变化控制在一个很窄小的范围区间,从而让最终成型的纳米纱窗能够均匀、稳定、持续地准确拦截空气中的细小污染颗粒,确保每一处的过滤效果都能达到90%以上。

纳米纱窗跟普通纱窗相比会,售价会很贵吗?谈及造价问题时,丁老师强调,不是所有地区都需要最高规格的过滤效果,研究人员会根据不同地区雾霾天发生的污染严重程度,开放不同的纳米纱窗品类,届时老百姓有望结合实际需求进行“个性化”的挑选。  

火山岩铺路?绿色、方便、好使!

要想富先修路,生活中,无论是开车和走路,脚下的道路是每天老百姓必打交道的。说起铺路,柏油、沥青这些材料大家都耳熟能详,但你知道火山岩也可以用来铺路吗?在这次东华大学的参展项目“玄武岩纤维材料”中,研究院副研究员汪庆卫团队就展示了这样一项成果。

汪老师告诉记者,玄武岩纤维是以火山喷发形成的玄武岩为原料,将其挑选、破碎后在约1500℃高温下煅烧熔融,经过一定的工艺流程制成的直径一般在7-16微米左右的超细连续纤维。这种纤维再加工成各种定型产品,被广泛应用于交通、航空、航天、军工、汽车船舶制造、建筑等领域。

 (玄武岩纤维材料)

“在没有开发玄武岩纤维材料之前,玄武岩石料大多浪费在荒野中,现在开发后除了航天航空等复合材料外,用的最多的就是水泥混凝土道路增强材料,是综合性能最好,性价比最高的纤维材料之一”。据汪老师介绍,在我国西藏、新疆、东北等一些外部自然环境相对比较恶劣的地区,道路要求比平原要高得多,“车辆重量不同对路面碾压会带来不一样的压力,再加上一些高海拔地区温差变化极大,这些都对道路抗压、抗拉、耐热耐寒等提出了极其‘苛刻’要求,而这些玄武岩纤维材料都能较好地适应”。

“最重要的一点还是绿色环保,取之自然,用于自然”。据汪老师介绍,相较于同类材料,玄武岩纤维材料除了优越的性能之外,最特别的还在于,其生产加工过程中不产生有毒物质,制备能耗非常低,无废气、废水、废渣排放,无污染,被称为“21世纪高新绿色工业材料”。用这样的材料铺出来的路,也堪称为真正的‘绿色公路’”。

据悉,我校自2011年以来一直从事高性能玄武岩连续纤维的研究,目前已经形成了具有自主知识产权的玄武岩纤维产业化技术并已在江苏某地成功实现产业化。

值得一提的是,受上海市经济和信息化委员会邀请,纤维材料改性国家重点实验室(东华大学)(以下简称“重点实验室”)和我校材料科学与工程学院组团参展2017中国国际工业博览会。作为此次工博会“新材料产业展区”唯一的国家重点实验室展览方,纤维材料改性国家重点实验室以“下一代纤维,改变你的生活”为主题,围绕下一代纤维的“超高性能化”、“功能智能化”、“绿色健康化”三个发展趋势,以通俗化的、易于被大众了解接受的方式展出了重点实验室近5年来的研究成果,如可发光变色的智能纤维、摩擦式发电鞋垫等产品引得观众纷纷驻足。在视频区则通过5分钟短片向观众介绍了重点实验室概况和下一代纤维。我校科研处处长王宏志教授应邀参加了当天下午在工博会现场举行的“大纤维专题研讨会暨大纤维产业技术发展白皮书发布会”,并作题为“智能纤维与柔性器件”的主题演讲。

(新材料产业展区唯一国家重点实验室展览方)

据了解,本届中国工博会以“创新、智能、绿色”为主题,从11月7日持续至11日。今年高校展区参展高校达70所,在沪高校17所,展区专门设立了高校创新创业展位,并首次展出高校的创业模式。我校参展项目均立足产业发展需求和百姓生活需要,除以上项目,例如材料学院教授朱美芳主持项目“高品质聚酰胺6(PA6)纤维高效低耗功能化智能化生产关键技术”着眼于系列差别化功能性PA6纤维的研究,在化纤智能制造新技术及高品质服用、家纺纺织品应用领域作出积极探索;服装与艺术设计学院教授俞英主持项目“时尚产业的可视化认知决策平台”聚焦时尚产业大数据分析,为时尚产业、服装、服饰协会、服装、服饰企业和科研机构提供了直观、可视化的决策参考;环境学院薛罡教授主持项目“还原氧化处理难降解有机废水”“有机废弃物热催化减量技术”2项成果都是已实现工程化的成熟技术,具有较高的技术经济可行性。学校参展项目受到了媒体和公众的关注,中央电视台、科技日报、中国科学报、上海教育电视台等等多家主流媒体对相关成果进行了现场采访或专题报道。

(成果图片由科技成果转化中心、科研处及研究团队提供)