项目名称：功能纳米纤维材料
转移转化方式：□转让 R许可 R作价入股 £其他
技术成熟度：£实验室 □小试 £中试 R小批量生产 £工业化生产
技术领域：□人工智能 □生物医药 R新材料 □节能环保 □其他
申报高校: 东华大学
2020 年 1 月 16 日
| 一. 项目总体介绍:纳米技术作为最具有市场应用前景的新兴科学技术，其重要性毋庸质疑。在充满挑战的 21 世纪，发达国家为了提高其在未来 10-20 年在国际竞争中的地位，均将纳米技术列为了未来发展战略，并予以了足够的重视。钱学森先生曾预言：“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从而将是 21 世纪的又一次产业革命。”纳米纤维独特的性能使其在过滤介质、智能服装、高效催化、耐高温隔热、柔性电子、生物制品、复合增强材料等方向拥有巨大的市场潜力。我国《纺织工业“十二五”发展规划》已将纳米纤维材料列为纤维行业重点发展领域之一。具有多功能、高附加值的纳米纤维材料不仅可提升我国在国际纤维材料市场的竞争力，而且可促进纤维行业与战略性新兴产业的紧密结合与互动发展，从而带来巨大的经济和社会效益。以目前的技术水平，静电纺丝是现有唯一可以用来规模化生产纳米纤维，且适合制备各种聚合物纳米纤维的新兴纺丝技术。国际上静电纺纳米纤维的宏量制备开发主要围绕着如何在单位时间、单位面积内增加高压电场下有效射流的数量展开，其研究主要分为两类：一类是无喷头多射流技术，另一类是多喷头多射流技术 ，然而该技术由于多射流形成的不稳定性，导致纤维直径偏差大、产品质量不稳定，且难以适用于高挥发性有机溶剂体系。我国静电纺纳米纤维宏量化制造正处于快速发展时期，但多数企业和研究机构还处于“如何提高产量、如何实现多样化应用”的产业化试验阶段。东华大学针对静电纺纳米纤维在中试生产中面临的瓶颈问题，对静电纺纳米纤维宏量化制备的技术路线进行优化、设计，并结合系列关键技术的突破，设计出了国际领先的静电纺纳米纤维宏量制备生产线；并且针对不同应用领域对纳米纤维性能的需求，开发了多种纳米纤维产品，领域涵盖空气过滤、油品净化、智能服装、催化、高温隔热等领域。 本项目涵盖的纳米纤维产品：1、高效低阻纳米纤维空气过滤材料 产品简介：在环境形势日益严峻的今天，高效低阻纳米纤维空气过滤材料的应用前景更加值得期待。静电纺纳米纤维过滤膜具有纤维直径小、孔隙率高、孔道连通性好等特点，是一种兼具高过滤效率、低空气阻力的新型空气过滤材料。目前，高端空气过滤材料市场被国外公司垄断，然而，以美国 3M、美国 H&V、日本东洋等公司产品为代表的熔喷驻级纤维材料具有驻极易衰减的缺陷，以美国 Honeywell、韩国 Ahlstrom、德国GESSNER 等公司产品为代表的纤维素纤维材料压阻低但无法实现对亚微米颗粒的高效过滤，以德国科德宝、意大利法毕安诺、日本帝人等公司产品为代表玻璃纤维材料过滤效率高但其空气阻力大使用寿命短。由东华大学和上海迅江科技有限公司合力研发和生产的纳米纤维空气过滤材料兼具高过滤效率、低阻力、过滤性能稳定、长使用寿命的优势。产品性能：（1）针对空气净化器的核心材料高效低阻静电驻极过滤材料，开发了两种级别（H11、H12级）的纳米纤维静电棉过滤材料，以H11级静电棉材料为例，其与市售日本东丽同级产品在具有相同过滤效率（>99%）时，阻力（10Pa）比对方（15Pa）降低了30%，同时具有耐水浸泡过滤性能不下降的优势（东丽产品在80-90%湿度下，过滤效率急剧下降），且成本仅为市售产品的一半；（2）针对新风系统的核心材料高效空气过滤材料，开发了两种级别（H13、H14级）纳米纤维高效过滤材料，其中H13级材料与美国H&V同级产品在具有相同过滤效率（>99.98%）时，空气阻力（191Pa）比对方（350Pa）降低了45%，且成本仅为市售产品的三分之一；（3）针对主动净化型窗户的核心材料防雾霾/透气窗纱，开发了纳米纤维防雾霾/透气窗纱材料，其中W95级防雾霾/透气窗纱材料与市售顶级产品相比具有极高雾霾净化效率99.9%（市售产品仅为62%），同时具有极低空气阻力15Pa（市售产品134Pa），且成本仅为市售产品的五分之一。 2、纳米锰无光催化除醛材料产品简介：近年来，室内甲醛等Tvoc气体污染带来的白血病案例频频发生，由此引发的室内甲醛治理产业呈现出前所未有的发展势头，预计未来室内污染治理市场将迎来爆发式的增长。光催化技术作为一种节能、高效的绿色环保技术，已成为室内甲醛等Tvoc气体去除的首选。目前，以德国赢创、日本石原等公司的 TiO2光催化剂占据了国内外光催化材料的大部分市场，然而，该 TiO2光催化材料主要以纳米颗粒为主，在悬浮相体系的使用过程不可避免地带来光量子效率低、催化剂易脱落和不易回收等不足。除光催化技术之外，活性炭吸附除甲醛也是如今室内除醛应用最为广泛的一种技术，但是吸附除醛只是简单吸附，无法根除甲醛，并且当吸附甲醛量达到饱和后，还存在甲醛二次释放风险。针对现有室内除醛技术存在的瓶颈，东华大学选用是具有高催化活性氧化锰，将其粒径降低至纳米级，同时利用气体快速捕捉技术，得到了催化活性大幅提升的纳米锰，从而开发出了具备高甲醛分解效率、高累计净化量以及长使用寿命的纳米锰无光催化除醛材料。产品性能：（1）醛类去除效率高达97%；（2）催化分解甲醛，且产物为无毒无害的二氧化碳和水；（3）相比与光触媒产品，无需光照，适用范围广，适用寿命长；（4）相比于活性炭无吸附饱和，无二次污染，更安全；（5）甲醛的累积净化量更高，是活性炭的700倍。 3、柔性陶瓷纳米纤维材料/超轻、超弹陶瓷纳米纤维气凝胶耐高温隔热材料耐高温、阻燃、隔热材料作为航天器、导弹、消防、热输运等领域的关键材料，具有广泛的应用需求。陶瓷纤维材料兼具陶瓷材料和纤维材料的优点，具有耐高温性好、阻燃性优、隔热性好、热机械性能稳定等特点，是当前使用最为广泛的耐高温、阻燃、隔热材料之一。然而，现有的陶瓷纳米纤维材料又普遍存在脆性连续性差的缺陷，极大的限制了其实际应用性能。针对现有耐高温隔热材料性能存在的瓶颈问题，东华大学首次开发出了低密度、隔热性好、耐温性高、纤维连续性好及柔性好的陶瓷纳米纤维耐高温隔热材料。此外，在二维柔性陶瓷纳米纤维膜开发的基础上，利用陶瓷纳米纤维“三维网络重构”的原创性方法，首次开发出超轻、超弹的氧化锆陶瓷纳米纤维气凝胶，实现了将“石头”制备成可回弹、超轻质形态的目标。上述两种材料可广泛应用于飞机、坦克、导弹、高铁、建筑、消防等耐高温、隔热、阻燃军民两用领域。产品性能：柔性氧化锆陶瓷纳米纤维材料密度低至50~100kg/m3，隔热性好，可在2300℃条件下长期适用，并且纤维连续性柔性，解决了目前高温隔热产品存在的重量大、低厚度下隔热性差、抗震性不足的瓶颈问题。超轻、超弹陶瓷纳米纤维气凝胶材料最高使用温度高达2300℃，导热系数仅为0.019W/m·K（远低于国内气凝胶产品，隔热性能可与美国航天探测器专用材料Aspen气凝胶媲美），而且质轻（体积密度为纳米颗粒气凝胶的1/18）、具有形状记忆性（在1000℃高温下承受1000次压缩之后，回弹率仍大于80%）。柔性陶瓷纳米纤维材料 超轻、超弹陶瓷纳米纤维气凝胶 |
| 二. 技术创新点:高效低阻纳米纤维空气过滤材料：利用高稳定界面偶极构筑技术和超疏水表面一步制备技术，制备出机械过滤效率高、超低空气阻力、遇水性能稳定和使用寿命长的高效低阻纳米纤维空气过滤材料，突破了常规过滤产品遇水电荷快速耗散的难题，实现了高湿环境效率稳定、物理阻隔效率高及使用寿命长的关键性能指标。纳米锰无光催化除醛材料：将纳米催化和气体快速捕捉紧密结合，实现了对空气中游离甲醛的快速捕捉分解，且催化产物为无毒无害的二氧化碳和水，起到快速除醛的效果，同时，能够有效的抑制室内细菌滋生。突破了光催化材料使用过程中必须光照和活性炭除醛带来的不可避免的二次污染难题。柔性陶瓷纳米纤维材料/超轻、超弹陶瓷纳米纤维气凝胶耐高温隔热材料：三维网络结构的控制技术和单纤维内颗粒间堆砌程度调控技术，制备了具有低密度（50~100kg/m3）、隔热性好、耐温性高（2300℃）、纤维连续性好及柔性好等特点的柔性陶瓷纳米纤维材料，解决了目前高温隔热产品存在的重量大、低厚度下隔热性差、抗震性不足的瓶颈问题。此外，在二维柔性陶瓷纳米纤维膜开发的基础上，利用陶瓷纳米纤维“三维网络重构”的原创性方法，首次开发出超轻、超弹的氧化锆陶瓷纳米纤维气凝胶，实现了将“石头”制备成可回弹、超轻质形态的目标。 |
| 三. 知识产权归属及相关专利说明: 无 |
| 四.商业化概述 (市场前景):高效低阻纳米纤维空气过滤材料和纳米锰无光催化除醛材料：雾霾及室内VOC污染波及我国25个省、市、自治区，覆盖了超过1/4的国土面积，特别是在京津冀、长三角、珠三角等经济发达地区，受影响人口高达6亿，并呈现污染范围持续扩大的趋势。世界卫生组织报告称严重的雾霾及VOC污染问题每年致300万人过早死亡，因此，加强对环境污染的防护已迫在眉睫。据美国知名调查机构Grand View Research（GVR）发布的研究报告显示，2018年全球空气过滤和甲醛净化市场规模为200亿元，预计2019—2024年将以7.7%的年均复合增长率增长，2024年市场预期达到400亿元。柔性陶瓷纳米纤维材料/超轻、超弹陶瓷纳米纤维气凝胶耐高温隔热材料：耐高温、阻燃、隔热材料作为航天器、导弹、消防、热输运等领域的关键材料，具有广泛的应用需求。陶瓷纤维材料兼具陶瓷材料和纤维材料的优点，具有耐高温性好、阻燃性优、隔热性好、热机械性能稳定等特点，是当前使用最为广泛的耐高温、阻燃、隔热材料之一。据Grand View Research统计，2016年陶瓷纤维材料的使用总量占全球耐高温隔热市场的62%，预计到2020年陶瓷纤维隔热材料的全球市场将超过530亿美元。 |
| 五. 优先使用产业领域及地方区域:高效低阻纳米纤维空气过滤材料和纳米锰无光催化除醛材料：空气净化领域柔性陶瓷纳米纤维材料/超轻、超弹陶瓷纳米纤维气凝胶耐高温隔热材料：航天器、导弹、消防、热输运等领域。 |
| 六. 初步意向交易方式及金额:交易方式：许可使用或技术入股金额：面议 |
| 七.行业状况空气过滤材料：以熔喷驻级纤维材料为代表的过滤材料具有高湿环境驻极易衰减的缺陷，以纤维素纤维材料为代表的过滤材料压阻低但无法实现对亚微米颗粒的高效过滤，以玻璃纤维材料为代表的过滤材料过滤效率高但其空气阻力大使用寿命短。纳米锰无光催化除醛材料：光催化材料使用过程中必须光照，活性炭除醛不可避免的会带来二次污染。柔性陶瓷纳米纤维材料/超轻、超弹陶瓷纳米纤维气凝胶耐高温隔热材料：高硅氧纤维毡的代表高温隔热产品存在的重量大、低厚度下隔热性差，以气凝胶绝热毡为代表的耐高温隔热材料重量大、耐高温性差，易粉化、高温下颗粒易熔合，纳米颗粒气凝胶为代表的耐高温隔热材料硬、脆、颗粒易脱落。 |
| 展示方式：R实物（或模型） R展板图文 □多媒体演示 |
