基本信息
- 项目名称：
- 用于电磁波屏蔽的“金属/秸秆”复合功能材料
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 这是一个兼具环境效益和经济效益的作品，将秸秆表面金属化，用于电磁波屏蔽，在国内外不多见，属于原创性作品。作品对于减少污染物的排放，促进资源的回收及再利用有重要意义。“金属/秸秆”复合功能材料，用于电磁波屏蔽，原材料易得，生产成本低，工艺过程环保，产品市场潜力大。
- 详细介绍：
- 禁止焚烧秸秆是一个老话题，也是一个老难题。从三夏到三秋，这个难题一直不能彻底根除。虽然大家都知道，焚烧秸秆会造成严重的环境污染，甚至有可能引发火灾事故；虽然环保部门的监控水平越来越先进，各级政府对待禁止秸秆焚烧的态度不可谓不坚决，然而为什么这个现象还会屡禁不止呢？说到底，还是农民没有为自己田里的秸秆找到便捷、实惠、经济的去处。如果不能为秸秆找到一条合适的出路，秸秆禁烧必然是治标不治本。将秸秆简单处理，作为功能材料，是秸秆处理的一条新出路，对推动传统农业向高附加值生态农业转化有示范作用。 随着信息技术的飞速发展，电磁信号，由于其易受外界电磁干扰而出现动作失误，从而带来严重后果。从电磁信号泄露失密方面而言，无论军事机密或是商业机密，通过电磁波的泄露，都会给相关单位造成极大的损失，为此必须采取相应的屏蔽措施；从预防电磁波污染来讲，现在对各种电磁污染危害的防护已引起环保部门和有关方面的高度重视，屏蔽电磁污染使其限定在一定区域，已成为环保领域最为活跃的研究课题之一。“金属/非金属”复合功能材料是一类性能优异的电磁波屏蔽材料，以秸秆为基材制备“金属/秸秆”复合功能材料在国内外尚无先例，但以其他材料（如亚麻、木材、棉花、蚕丝、玻璃纤维、碳纤维、聚合物材料等）为基材的“金属/非金属”复合功能材料比较多见。 木材的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素；上世纪80年代，日本学者对木材刨花、单板化学镀以及制品的导电性和电磁屏蔽性进行了广泛研究；国内对木材电磁屏蔽的研究主要集中在北京林业大学、东北林业大学等科研院所，相关技术已经十分成熟。秸秆的主要成分也是纤维素、半纤维素和木质素，其总量占秸秆的80%以上，即用于木材的成熟的加工工艺同样可以适用于秸秆，这是本作品得以成功的关键。 本作品目前所涉及的秸秆为麦秸秆、稻秸秆等，金属为银、铜等。需要说明的是，本作品的技术工艺原理可应用于几乎所有的植物秸秆及大部分的金属种类。作品的应用领域为电磁波屏蔽。 本作品的科学先进性在于：秸秆为绿色可再生资源，将秸秆代替木材，首次成功制备出用于电磁波屏蔽的“金属/秸秆”复合功能材料。从作品本身来说，“金属/秸秆”复合材料是一种全新的体系，从无到有，是一项创新性工作。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：“金属/秸秆”复合功能材料是一种环境友好型材料。可广泛用于建筑物墙体大面积的电磁屏蔽，以及精密仪器外包装电磁屏蔽等，具有极大的市场前景和应用价值。 基本思路：“金属/木材”复合功能材料的制备工艺十分成熟,相关应用领域也比较广泛;秸秆与木材有相近的物质组分,用秸秆代替木材制备“金属/秸秆”复合功能材料,可有效节约木材使用量;另一方面，如果能将秸秆有效利用，提高其经济价值，可有效减少污染物的排放、促进资源的回收及再利用，在推进农村可持续发展、提高农民收益方面具有极其重要的意义。 创新点： 1.本作品以秸秆作为基材，制备出“金属/秸秆”复合功能材料，用于电磁波屏蔽，在国内外并无先例。 2. 本作品是一种资源节约型、环境友好型和生态文明型材料。 3. 本作品提供了一种适合于所有秸秆材料的原理性工艺技术，金属层与秸秆之间为化学键连接，复合材料可靠性高。 技术关键：1.秸秆基材表面改性，通过分子自组装工艺，嫁接活性基团。 2. 优化秸秆表面金属薄膜的制备工艺，确定良好镀层的最佳配方及工艺条件。 3. 建立“金属/秸秆”复合功能材料用于电磁波屏蔽的评价指标。 主要技术指标： 1. 电磁波屏蔽效能（0.15~1050 MHz）：> 40dB. 2. “金属/秸秆”复合材料的导电率：> 104 S/cm. 3. 金属膜与秸秆的剥离强度：能通过3M公司 思高®胶带的测试.
科学性、先进性
- 本作品的科学先进性在于：秸秆为绿色可再生资源，将秸秆代替木材，首次成功制备出用于电磁波屏蔽的“金属/秸秆”复合功能材料。从作品本身来说，“金属/秸秆”复合材料是一种全新的体系，从无到有，是一项创新性工作。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利转让，技术合作，技术支持
作品可展示的形式
- 实物、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势在于：（1）原材料来源广泛，储藏丰富，成本低廉。（2）生产设备投入少，只需常规的反应池，及简单的烘干设备。（3）工艺过程环保，基本上可做到“三废”零排放。（4）工艺稳定可靠，安全性高。（5）技术易于掌握，便于培训农民。 技术性说明：由于金属镀层与秸秆表面通过化学键相连接，且原位生成，本作品具有高剥离强度、高导电性、高电磁波屏蔽效能等优点，能通过3M公司思高®胶带的测试；“金属/秸秆”复合材料在0.15~1050 MHz的范围内，电磁波屏蔽效能大于40dB；作品成本低廉、制作工艺简单，可广泛用于建筑物墙体大面积的电磁屏蔽，以及精密仪器外包装电磁屏蔽等，具有极大的市场前景和应用价值。 实施秸秆“功能材料化”是一种粗放型经济向节约型经济的发展，是低投入、低消耗、低排放和高效率的节约型增长方式。 经济效益：秸秆“功能材料化”的实施，可使秸秆（以小麦秸秆为例）的“身价”由现在的0.2元/公斤上升到1元/公斤，经过简单去叶、剪切过的秸秆可达到2~3元/公斤。
同类课题研究水平概述
- 以秸秆为基材制备“金属/秸秆”复合功能材料在国内外尚无先例，但以其他材料（如亚麻、木材、棉花、蚕丝、玻璃纤维、碳纤维、聚合物材料等）为基材的“金属/非金属”复合功能材料比较多见。 “金属/非金属”复合功能材料的制备方法是在非金属材料表面镀覆一层金属层，镀覆金属层的方法有：化学气相沉积、真空蒸镀、喷涂、离子溅射、电镀、化学镀等。由于非金属材料表面不规整，以及本身不导电（碳纤维除外），通常使用化学镀的方法获得包覆完整的金属层。 化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。 木材的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素；上世纪80年代，日本学者对木材刨花、单板化学镀以及制品的导电性和电磁屏蔽性进行了广泛研究；国内对木材化学镀的研究主要集中在北京林业大学、东北林业大学等科研院所，相关技术已经十分成熟。 秸秆的主要成分也是纤维素、半纤维素和木质素，其总量占秸秆的80%以上，即用于木材的成熟的化学镀工艺同样可以适用于秸秆，这为作品的实施提供了技术保障。 本作品对于秸秆的综合利用，减少秸秆的废弃与焚烧，对保护环境、节约森林资源有重要意义。
