生态环境材料技术
报送单位:北京工业大学 推荐单位:北京市教育委员会

支撑项目(平台):国家863等项目、教育部新型功能材料重点实验室

参与单位:北京市教育委员会

所属学科:材料科学与工程

主要贡献者:左铁镛、聂祚仁等

成就简介:左铁镛院士等老一辈材料科学家,从上世纪90年代倡导材料与资源能源、环境的协调发展,强调材料全生命周期的环境友好性,创立生态环境材料新型交叉学科前沿研究领域,培养人才团队、建设研究基地,取得显著成效。

  以全生命周期分析(Life Cycle Assessment)研究为指引,开拓材料生命周期工程,从源头替代毒害与稀缺元素、制备流程与使役过程节能减排及污染控制,到高效循环再造高性能材料的生态环境材料技术。形成了独具特色的冶金、材料、加工、环境等多学科交叉优势的我国生态环境材料研究与人才培养核心团队,入选国家自然科学基金委创新研究群体,成为首批国家高技术创新团队试点、教育部和北京市学术创新团队等,培育出中国工程院院士和多名长江学者/国家杰青;完成系列国家和首都社会经济发展、生态文明建设任务,服务国家安全,创新成就学术和科学价值突出、产生实际应用成效。代表性新材料技术研究成果:
  基于LCA的材料流程多维评价与生态设计及高效循环再造技术。以材料全生命周期内资源能源消耗与环境负荷最低为目标,建立了材料性能与环境负荷关联表征评价模型、分析方法及指标体系,突破了材料流程LCA特征化的难题;建立的LCA模型、方法和基础数据发表在Int. J LCA、J. Clean. Prod.、ES&T等国际权威学术期刊上,被美国科学技术政策研究院和国家实验室、国际镁业协会等国际知名机构广泛引用;应用于氧化铝、镁、镍、水泥、玻璃等材料工艺优化、余热利用技术的开发,支撑了我国第一批材料生命周期评价标准的制定,引领环境友好材料产业发展;提出构建了多金属“配合-沉淀”热力学模型,开发出优于传统萃取流程的复杂稀缺金属循环再造新技术体系。
  我国优势资源高性能环境友好材料技术及应用。建立了钨基材料性能主导相的稳定性控制科学机理与关键技术,突破了钨基功能和结构材料性能调控的国际瓶颈问题。建立的纳米晶材料热稳定性模型被30多个国际知名研究机构采用;新型含铒铝合金研究被美国文理科学院院士、西北大学D.N.Seidman教授等在德国金属学报《Z. Metallkunde》发表综述文章评述认为是一个极有开发前景的沉淀强化合金体系,引发了国内外后续研究。解决了多型号器件阴极和焊接电极的放射性热发射材料替代、高速重载装备难熔金属耐磨件、大潜深壳体等国家重大工程的材料需求。
  已牵头获得国家技术发明二等奖2项和国家科技进步二等奖2项,另获国家科技进步一等奖、二等奖和国家技术发明二等奖各1项。授权发明专利200余件;发表SCI论文500余篇(IF>10的论文45篇,IF>20的论文10篇),他引累计超过两万次。出版生态环境材料专著、丛书十多册。基础研究创新指导工程应用,开发出若干特色鲜明的环境友好材料产业化技术,支撑上市企业等生产核心技术,形成了年产值上百亿元的新兴产业,引领环境友好材料产业发展。

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