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陜煤研究院：納米科技助力安全發展
發布時間：2023-08-28 作者：史雅娜 秦自凱 李溪 文章來源：轉自奮進陜煤 瀏覽量：3345 分享到：
“安全是發展的前提，發展是安全的保障?！苯陙?，陜煤研究院持續強化企業科技創新主體地位，注重把事故預防作為科技創新助力安全發展的主攻方向，把科技進步作為促進安全發展的重要支撐。
陜煤研究院納米吸能材料研發團隊自2013年組建以來，先后突破納米吸能材料機理研究、材料工藝開發，攻克吸能材料卡脖子技術，搭建了千噸級納米吸能材料生產線，同時根據不同應用領域的要求，利用材料工程、表面工程等技術對納米吸能材料進行優化設計，在典型碰撞防護結構的應用中，逐漸完成道路交通、健康防護、特殊領域的產品化開發及市場化應用，加快實現科研創新成果的產業化。
科技引領 納米科技助力安全發展顯威力
陜煤研究院納米吸能材料研發團隊研發的高性能納米吸能材料，能量吸收密度可以達到60J/g以上，是現有吸能材料性能的幾十甚至幾百倍以上。這種材料像一塊多孔的液體“海綿”，一旦遭受外力撞擊，便會將沖擊力瞬時“吸附”進入孔道，在微觀受限空間中完成多相力學響應及能量轉換，大大降低外力沖擊。與傳統材料相比，納米材料具有更大的比表面積和更高的表面能量，通過尺寸效應可以調控組分、結構和形貌來實現多種功能。研發團隊將納米材料與安全防護有機結合，運用新技術補齊安防短板，為維護和塑造行業安全提供強大的科技支撐。
新型納米吸能材料及其封裝模塊
新型納米基層材料的創新研發、納米吸能柔性橋墩防護裝置的成功安裝、新型納米吸能座椅的順利推廣……隨著一個個項目的順利完成，納米材料在支撐安全生產、安全防護等方面邁出了堅實步伐。
創新攻關 納米材料持續研發
目前，研發團隊圍繞納米吸能材料已開展多個科研項目及對外服務項目，累計申請技術專利77項，發表高水平論文19篇，編制中國煤炭工業協會團體標準4項，形成了以“納米吸能材料”為核心的知識產權研發矩陣，團隊榮獲2015年“陜西省重點科技創新團隊”。2022年12月“副斜井無軌膠輪車失速防護材料研發與技術應用”獲得中國煤炭工業協會科學技術獎二等獎；2023年5月“納米吸能防護材料研發與技術應用推廣”獲得陜西石化科技獎一等獎。
中國煤炭工業協會鑒定專家組在“副斜井無軌膠輪車失速防護材料研發與技術應用”項目鑒定時指出，陜煤研究院研發的新型納米吸能材料具有能量吸收密度高、響應速度快等特點，可以開發多種創新安全防護裝置在諸多場景中使用，該項技術成果達到國際先進水平，建議加大推廣應用。
脫穎而出 重點產品持續突破
研發團隊緊跟國家發展戰略和行業需求，與企業安全發展和健康防護的重點需求密切對接，主攻納米吸能材料的研究與應用，解決了安全防護領域中重大科學和工程問題，目前已經形成20多種產品應用在道路交通、健康防護及特殊領域等。
其中納米吸能柔性橋墩防護裝置是一種可以附著在橋墩上的防護設施，利用復合材料殼體的高強度為裝置提供整體支撐，內部填充高耗能納米吸能材料，提供穩定的變形機制，有效解決傳統防護裝置的結構復雜、易腐蝕等問題，能夠有效抵御自然災害和人為破壞。其獨特的模塊化設計使得安裝簡便，無需特殊工具。該套柔性橋墩防護裝置已于2023年6月在西安灞河藍田段大寨橋完成示范安裝，為橋墩安全防護套上了“金鐘罩”、穿上了“鐵布衫”。
納米吸能柔性道路橋梁防護裝置現場施工圖
納米吸能道路安全防護設施是研發團隊針對車輛撞擊的高危路段，采用多級耗能、剛柔結合、協同防撞的先進理念研發的一種高耗能防護裝置。整套裝置通過了國家交通運輸部SA和SB級(公路交通護欄等級)測試，于2019年4月在316國道漢中2195段老丈溝安裝，有效提升了道路交通的安全防護水平。
納米吸能道路安全防護設施現場施工圖
為系統性解決礦井無軌膠輪車失速防護問題，成功開發出納米吸能礦井行車安全防護系列裝置。該套裝置結合礦井實際情況，先后攻克阻燃抗靜電納米吸能材料開發、礦井全巷道模擬、防護裝置模擬、實車碰撞試驗等關鍵技術，最終設計出“高效、安全、環保、綠色”的納米礦井行車安全防護系統裝置。測試結果表明，相關裝置的防護性能最高提升了40%以上。目前該系列裝置已經在陜煤集團曹家灘煤礦、小保當礦井、張家峁礦井、楊伙盤礦井等多個集團內外煤礦中應用，有望形成安全防護領域中新的行業標準。
納米吸能礦井行車安全防護系列部分裝置在曹家灘和小保當的安裝實景圖
開拓多元 核心技術持續革新
研發團隊聚焦納米材料構建核心材料集群，打造安全防護專利技術產品開發矩陣，形成高科技基礎材料、高性能高附加值產品。
新型納米基層材料創新研發，是在煤矸石中添加納米活性激發材料，采用納米技術使煤矸石表面形成致密的微觀結構，不僅提高材料抗水性，減少水分滲透，而且可以提高材料的強度和穩定性，減少路面沉陷和開裂的風險，在不同等級的公路路況下都能發揮良好的效果。同時可以充分利用各類固廢資源，減少了對傳統石料的開采，降低對環境的影響。
新型環保納米基層材料固廢利用項目施工現場
納米吸波材料完成材料開發，正在積極進行產品送樣及對接下游客戶。它是一種納米多孔金屬粒子復合電磁波吸收材料，通過改變金屬離子種類、含量，反應體系pH值等，可實現金屬拓撲配位結構的有效設計和可控調節，從而增強介孔磁性碳材料的阻抗匹配及多損耗協同效應，提高吸波性能。合成得到的微球形貌納米吸波材料，這種大頻帶寬度和優異的吸波強度在特殊領域具有優異的應用效果。
市場導向 以納米科技支撐安全發展新天地
陜煤研究院納米吸能材料研發團隊突破傳統吸能材料的桎梏，在多個領域持續創新，攻克技術難題，創新推出新型納米吸能道路防護產品、礦井行車安全防護系統、納米吸能防護服、納米吸能安全帽、納米吸能座椅等多項核心技術應用專利產品，其中礦井系列安全防護產品的示范安裝、良好運行獲得了業主的一致好評，實現了行業內的多個首創，占據了市場主導權也引領了行業的創新發展，累計銷售收入超億元。
“我們將繼續圍繞納米材料、納米技術、裝置開發、應用場景等方面加大創新創效力度，在道路交通、健康防護、特殊領域等方向深度布局，將科技與安全集成，以納米科技助力集團公司產業轉型升級高質量安全發展?！标兠貉芯吭杭{米吸能材料研發團隊負責人李茂慶博士說。
陜煤研究院將緊密圍繞以科技創新助力集團公司安全發展為己任，加速納米材料相關科研成果的轉化與推廣應用，努力拓展“核心材料+專利技術產品+市場開拓”的創新型產品開發新模式，持續做好材料技術開拓、產品開發、成果轉化及產業布局工作，努力打造成為納米材料及安全防護產業“鏈主”及“專精特新”獨角獸企業，為集團公司產業轉型升級安全高效發展保駕護航。