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新材料技术,新材料产业,高分子材料,精细化学品,无机非金属材料,金属材料,新材料相关服务

需求背景

随着工业化进程的加快，粉煤灰作为燃煤电厂的副产品，其产生量逐年增加。粉煤灰不仅占用大量土地资源，还对环境造成了严重污染。因此，如何高效利用粉煤灰，变废为宝，成为当前亟待解决的问题。粉煤灰中含有大量的硅、铝等成分，具有良好的物理化学性质，是制备高性能无机纤维的理想原料。通过将粉煤灰转化为高强纤维，不仅可以实现资源的高值化利用，还能为建筑、交通、航空等领域提供优质的材料。

目前，粉煤灰基纤维的制备技术尚处于探索阶段，存在许多技术难题。传统的纤维制备方法往往需要多步工艺，工艺复杂、成本高，难以实现大规模生产。为此，中科嘉创碳金（宁夏）新材料科技有限公司决定开展“一步法制备高掺量粉煤灰基高强纤维的关键技术研究”项目。该项目旨在通过一步法工艺，实现粉煤灰基高强纤维的高效制备，提升纤维的强度和性能，推动粉煤灰的高值化利用。

需解决的主要技术难题

1. 粉煤灰成分普查及数据库建立：粉煤灰的成分复杂多样，不同来源的粉煤灰成分差异较大。需要对宁东能源基地18个企业的粉煤灰渣进行收集、摸底和分析，筛选出适合制备高强纤维的粉煤灰种类。同时，对宁夏境内工业固废的成分进行普查，建立大数据库，为后续研究提供数据支持。

2. 粉煤灰各组分及添加物对纤维性能的影响：粉煤灰中含有大量的C、N、S等高温挥发成分，在制备纤维的过程中，这些成分会以CO2和SO2的形式溢出，形成微孔，导致纤维断裂。需要研究粉煤灰各组分及添加物对无机纤维性能的影响，优化原料配比，确保纤维的连续性和高强度。

3. 一步法制备工艺的优化：传统的纤维制备方法工艺复杂，难以实现大规模生产。需要探明一步法粉煤灰基纤维的先进制备工艺，优化工艺参数，提高纤维的密实度、均匀性和耐老化性能，为企业中试提供技术支持。

粉煤灰纤维含量与强度的提升：目前，粉煤灰纤维的含量和强度难以同时达到高水平。需要解决粉煤灰纤维含量与强度的难题，使纤维中粉煤灰用量≥70%，纤维强度≥3500MPa，拉伸模量≥60GPa，确保纤维的高性能。

期望实现的主要技术目标

1. 建立粉煤灰成分数据库：通过对宁东能源基地18个企业的粉煤灰渣进行收集、摸底和分析，建立宁夏境内工业固废成分的大数据库，为后续研究提供数据支持。

2. 优化粉煤灰基纤维的原料配比：研究粉煤灰各组分及添加物对无机纤维性能的影响，优化原料配比，确保纤维的连续性和高强度，实现制备高性能连续长纤维的工艺技术。

3. 探明一步法制备工艺：探明一步法粉煤灰基纤维的先进制备工艺，优化工艺参数，提高纤维的密实度、均匀性和耐老化性能，为企业中试提供技术支持。

4. 提升粉煤灰纤维的含量与强度：解决粉煤灰纤维含量与强度的难题，使纤维中粉煤灰用量≥70%，纤维强度≥3500MPa，拉伸模量≥60GPa，确保纤维的高性能。

形成规模化制备技术体系：形成规模化制备粉煤灰长纤维的技术体系，完成现有成果转化，实现粉煤灰的高值化利用，推动资源综合利用和可持续发展。

需求解析

解析单位：“科创中国”高端装备制造业智能转型产业科技服务团（中国空间科学学会） 解析时间：2024-10-09

王诗文

桂林信息科技学院

服务团专家

综合评价

此需求描述足够清晰以便专家进行需求跟进。需求明确阐述了需要解决的技术难题、期望的技术目标、公司的基本情况等。该需求对产业发展具有重大意义，粉煤灰的高值化利用有助于解决工业固废问题，并且为建筑、交通、航空等领域提供优质材料，推动相关产业的可持续发展。由于涉及到粉煤灰的成分分析、纤维制备工艺等多方面的知识，可能需要跨行业专家共同解决，如化工领域专家进行成分分析，材料领域专家进行纤维制备工艺研究等。技术对接方案框架可包括建立定期沟通机制，共享研究数据和成果；明确各方在技术研发中的任务和责任；确定阶段性的研究目标和评估标准等。

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