科研成果——能源及材料

变频热泵式岩土热物性测试仪

成果所属单位：河北省科学院能源研究所
成果联系人：王建辉   联系电话：0311-83015207
一、成果简介
变频热泵式岩土热物性测试仪属于地源热泵技术中土壤源热泵地埋管换热性能的测试技术领域，是一种土壤源热泵地埋管换热量及土壤热物性测试仪器，可以在土壤源热泵地埋管施工现场对地埋管的换热性能进行实地测试。
二、技术指标
变频热泵式岩土热物性测试仪由循环管路系统和测试系统组成。
循环管路系统包括热泵机组、风机盘管系统、热泵机组出口管路及热泵机组进口管路。测试系统包括变频器、流量传感器、温度传感器、通讯转换器和数据采集计算机。
三、自主知识产权成果
变频热泵式岩土热物性测试仪已经获得国家实用新型专利，专利号：ZL201320389049.1，已申请国家发明专利，申请号：201310273535.1。
四、成果应用与推广
1．应用说明：
变频热泵式岩土热物性测试仪是针对地源热泵技术中土壤源热泵地埋管换热量及土壤热物性测试仪器。该测试仪器具有结构简单、操作方便、运行工况可调节、适用性广和测试准确度高等特点，可以为土壤源热泵系统工程前期设计提供地下岩土热物性测试数据。
2．应用范围：
应用于土壤源热泵地埋管施工现场对地埋管的换热性能进行实地测试。
3．应用实例与效果：
目前，河北省地源热泵技术检测中心已经利用变频热泵式岩土热物性测试仪先后为20余项地源热泵工程项目提供地下岩土热物性测试服务工作，均取得了科学有效的地下岩土热物性参数，为项目单位合理布置埋管型式及埋管长度提供了重要参考。也促进了地源热泵技术在河北省的发展。
4．转化方式： 
出售变频热泵式岩土热物性测试仪，或提供地下岩土热物性测试服务工作。

用于太阳能地板辐射采暖的相变储能复合材料

成果所属单位：河北省科学院能源研究所
成果联系人：李晓辉    联系电话：83017991 
一、成果简介
本成果以棕榈酸、肉豆蔻酸为主体制备相变储能复合材料，作为太阳能地板辐射采暖系统的储能介质，其相变潜热达到200 J/g左右，储热密度大；热性能稳定，可反复使用；产品无毒且对金属腐蚀性小。用于太阳能地板辐射采暖系统可以起到增大蓄热量，提高太阳能集热效率，平衡室内温度的作用。调整复合材料中各组分的比例可改变相变温度，适用于不同温度要求的场合，添加膨胀石墨可提高其导热率。
二、技术指标
1.相变潜热：150-200 J/g；
2.相变温度：40-60℃。
三、自主知识产权成果
授权实用新型专利1项：一种储能装置（专利号：ZL201420669066.5）。
申请发明专利2项：一种用于地板辐射采暖的太阳能相变储能复合材料及其制备方法（申请号：201210169219.5）；一种储能装置（申请号：201410630369.0）。
四、成果应用与推广
1.应用说明：
相变储能复合材料为固-液相变材料，应用时需对其进行密封组装。
2.应用范围：
太阳能热水器、太阳能地板辐射采暖系统。
3.应用实例与效果：
制作了填装有相变储能复合材料的储能装置，应用于河北省科学院能源研究所楼顶的太阳能地板辐射采暖对比试验房，控制室温在18℃。在采暖季实验中，太阳能地板辐射采暖系统采用相变储能装置蓄热比普通水箱蓄热节约了20%-30%的能源。
4、转化方式：
以技术转让为主，可为用户提供技术支持与技术服务。

高效环保型海水缓蚀剂

成果所属单位：河北省科学院能源研究所
成果联系人：高玉华    联系电话：0311-83017825
一、成果简介
本项目合成了高效环保型海水缓蚀剂产品，该产品可应用于工业循环冷却水、海水淡化和海水脱硫等系统的预处理，可降低成本，节约大量的淡水资源。同时，产品不含磷，可生物降解，环保无毒，对海洋环境没有影响。
二、技术指标
当实验温度为40 ℃时，在普通海水中加入药剂100 mg/L时，A3碳钢的腐蚀率为0.0497 mm/a；在浓缩1.5倍海水中，药剂用量达到150 mg/L时，A3碳钢的腐蚀率为0.0372 mm/a；海水缓蚀剂具有良好的生物降解性能，28天的降解率为85.56%；海水的浓缩倍数达1.5倍左右。
三、自主知识产权成果
发表科技论文8篇，申请发明专利1项。 
   　 四、成果应用与推广
1．应用说明：
该药剂在使用过程中需根据不同海水水质通过药剂评价系统评定，确定药剂投加条件。
2．应用范围：
  本产品可广泛应用于化工、钢铁和制药等企业循环冷却水系统及海水淡化系统。
3．应用实例与效果：
在秦皇岛禹王环境工程有限公司生产的海水淡化设备上使用了该药剂近一年左右时间，管道无明显腐蚀现象，运转良好。
4．转化方式：
委托加工，自主销售。

环境友好型多功能酸洗缓蚀剂

成果所属单位：河北桑沃特水处理有限责任公司
成果联系人：郭茹辉    联系电话：0311-83053046
一、成果简介
本项目研制开发了一种适用于不同种类酸（盐酸、硫酸、硝酸及氨基磺酸等）、各种金属材质（碳钢、不锈钢、铜及铝合金等），具有优良缓蚀性能的环境友好型多功能高效化学酸洗缓蚀剂。它是由具有良好缓蚀和杀菌性能及粘泥清洗剥离效果的新型缓蚀剂与其它功能组分复合配制而成。产品对常用的不同种类酸和金属材质都具有很好的缓蚀效果，同时能有效杀灭硫酸盐还原菌及铁细菌等厌氧菌，还有抑制细菌繁殖的能力和优良的粘泥剥离效果，绿色可生物降解，比使用传统药剂更安全、经济。产品的开发应用，将使目前功能单一、适用面窄、毒性较大的化学酸洗缓蚀剂向环保型多功能的方面发展。
二、技术指标
该项目研制了环境友好型多功能酸洗缓蚀剂HDS，HDS经河北省分析测试研究中心检测，对铁及铁合金的腐蚀率为0.1g/（m2.h）。铜及铜合金的为0.02g/（m2.h），铝及铝合金的为0.03g/（m2.h），远远低于化工部标准。
三、自主知识产权成果
1.一种无磷环保型软水缓蚀剂（发明专利），已授权。
2.一种铝材质酸洗缓蚀剂的配方及其制备方法（发明专利），已公开。
四、成果应用与推广
1.应用说明：该项目研制了环境友好型多功能酸洗缓蚀剂HDS，由河北亚诺化工有限公司、藁城市李家疃第一铸造厂及陆升化学清洗有限公司在多家企业换热设备及中央空调装置的化学清洗中应用和检验，挂片碳钢腐蚀率均在0.5～1.5g/（m2.h），铜的腐蚀率在0.1～0.3g/（m2.h），铝的腐蚀率 0.1～0.4g g/（m2.h），低于化工部标准，实践应用结果表明，该缓蚀剂质量稳定，具有安全可靠的保证。
2.应用范围：石油化工、电力、冶金、造纸、交通运输等工业部门使用的冷却设备（冷却塔、换热器、冷却壁、锅炉、电热夹套等）以及数以万计的中央空调装置等。
3.应用实例与效果：
石家庄市陆升化学清洗有限公司是一家化学设备清洗公司，自2013年5月起，在工业酸洗中开始使用由河北桑沃特水处理有限责任公司新研制的环境友好型多功能酸洗缓蚀剂。通过对多家单位、不同材质的多台换热器的清洗，经清洗现场检测不锈钢挂片、铜挂片、碳钢挂片和铝挂片，其腐蚀率远远低于清洗质量标准。在清洗后的金属表面，无垢无腐蚀现象。我们认为此多功能酸洗缓蚀剂达不但缓蚀效果好、安全、方便，而且对环境不会造成污染，经济社会效益明显，应大力推广。
4.转化方式：本成果可直接转化或合作开发。

静电、磁场与环保型化学药剂协同水处理工艺及装置

成果所属单位：河北省科学院能源研究所
成果联系人：李海花   
联系电话：0311-83017991 
一、成果简介
该项目针对目前工业循环冷却水处理技术单一、处理成本高、非环境友好的现状，将磁化水处理技术、静电水处理技术和环境友好型水处理药剂相结合，利用物理技术与化学药剂之间的协同增效作用，成功开发出了磁化、静电和化学药剂协同水处理工艺及装置。
二、技术指标
1.利用该联合装置进行水处理实验，在硬度500 mg/L水中，当药剂为聚环氧琥珀酸衍生物（ESA-AMPS）时，加药量为3 mg/L，静态阻垢率可达到100%，比单独加药时阻垢率提高了18.0%。
2.当循环水系统的浓缩倍数为4.1倍时，污垢热阻为0.2458?10-4 m2K/W，优于国家标准，不仅节约了补充水，也减少系统污水排放和水处理药剂的投加量。
三、自主知识产权成果
获得授权发明专利一项，一种环保高效复合阻垢缓蚀剂及制备方法，
专利号：ZL 2008 1 0079944.7。
       四、成果应用与推广
1.应用说明：
静电和磁场水处理装置属于物理水处理装置，能耗小，无污染。与环保型化学药剂协同使用，在提高处理效果的同时，减少对环境的污染。
2.应用范围：
有循环冷却水系统的工矿企业，如制药厂、炼油厂、化肥厂等。
3.应用实例与效果：
应用于河北亚诺化工有限公司，应用期间没有结垢腐蚀现象发生。
4.转化方式：
委托加工，自主销售。

聚天冬氨酸衍生物产品推广应用

成果所属单位：河北省科学院能源研究所
成果联系人：高玉华    联系电话：0311-83017825
    一、成果简介
    本项目以天冬氨酸、2-氨基乙磺酸、氨基乙醇和氢氧化钠等为原料，合成了聚天冬氨酸衍生物系列产品。该系列衍生物产品不含磷、可生物降解，阻垢分散性能可达到市售聚合物类和含磷阻垢剂水平，可代替目前市场通用的同类产品。该产品推广应用后可降低常规含磷水处理药剂对水体的富营养化，减少补充水用量，对环境不会造成二次污染，节水减排效果显著。
二、技术指标
项目可具备年产100吨水处理药剂生产规模，开发出了一套聚天冬氨酸衍生物产品中试生产工艺。产品性能优异，动态阻垢率大于95%，腐蚀率小于0.075 mm/a，降解率28天达到65%以上。
三、自主知识产权成果
发表科技论文20余篇，获授权发明专利1项，生物可降解缓蚀阻垢剂－含羧酸基聚天冬氨酸衍生物及其制备方法，专利号：ZL 2008 1 0079999.8。
    四、成果应用与推广
1．应用说明：
该药剂在使用过程中需根据不同水质通过药剂评价系统评定，确定药剂投加条件。
2．应用范围：
本产品可广泛应用于化工、钢铁和制药等企业循环冷却水系统。
3．应用实例与效果：
已为河北永洋特钢集团有限公司等企业的循环冷却水系统提供该产品，并按照企业要求控制循环水系统水质处理指标，目前系统运行正常，使用效果良好。
4．转化方式：
本成果直接转化或技术转让，并可以技术服务形式推广。 

高阻尼型聚氨酯抗震支座的研究

成果所属单位： 河北省科学院能源研究所  
成果联系人：李彦涛   联系电话：83011692
一、成果简介
本项目设计并制作一种高阻尼型聚氨酯抗震支座，具有较好的力学性能，较高的阻尼性能。粘结强度高、设计加工容易、抗震效果好，承载能力强，能够满足公路、铁路、桥梁、建筑等使用要求。降低地震灾害对建筑、桥梁等的破坏，减免地震灾害中人员伤亡，降低经济财产损失，对于促进我国公路、铁路、桥梁建设的发展，提高我国减（隔）震技术的发展是十分有益的。
二、技术指标
  拉伸强度/（MPa）≥10； 损耗因子≥1.0； 粘结剥离强度/（kN/m）≥6； 
  永久变形（70℃?24）/（%） ≤70；等效阻尼系数/（%）≥10。 
  　三、自主知识产权成果
申请发明专利一项，“一种含醚键聚酯型聚氨酯阻尼材料及其制备方法”申请号201310300878.2，实审中。
       发表中文核心论文共2篇。
（1）聚酯型聚氨酯阻尼材料的结构性能与表征，发表于高分子材料科学与工程，2013年第2期，EI收录；
（2）聚醚酯型聚氨酯弹性体的结构与阻尼性能关系，发表于高分子材料科学与工程，2014年第6期，中文核心期刊；
四、成果应用与推广
1．应用说明：
与衡水中铁建工程橡胶有限责任公司共同研制开发聚氨酯阻尼减震系列产品。
2．应用范围：
桥梁减隔震支座等系列产品。
3．应用实例与效果：
聚氨酯阻尼材料性能达标，增加了衡水中铁建工程橡胶有限责任公司的产品种类，实现其产品升级。支座市场空间大，应用前景广阔，该项目具有较好的经济效益和社会效益。
    4．转化方式：合作开发。

聚羧酸类水泥助磨剂

成果所属单位：河北省科学院能源研究所
成果联系人：张彦河    联系电话：0311-83013709
一、成果简介
本成果利用顺酐、丙烯酰胺、丙烯磺酸钠及丙烯酸等单体合成一种多元共聚物型水泥助磨剂，助磨效果优良，适应性强，生产过程没有废弃物排放。
二、技术指标
产品为一种液体组分，有效成分30%左右；磨机产量可提高15%～30%。
三、自主知识产权成果
申请发明专利一项，一种多元共聚物水泥助磨剂及制备方法，公开号：CN103664040A。
四、成果应用与推广
1.应用说明：
产品主要应用于水泥生产过程的粉磨环节中，产品在水泥磨机中和水泥原料充分混合，可以提高水泥磨机的效率和水泥品质，使用量一般为万分之三至万分之五。
2.应用范围：
产品主要应用于矿渣水泥和粉煤灰水泥的生产。
3.应用实例与效果：
产品在石家庄市益民水泥有限公司使用，加入量为万分之三，磨机效率提高26%，水泥抗折强度（3天）提高22.7%，水泥抗压强度（3天）提高14.4%。
4.转化方式：
可选择技术转让或合作开发等方式。

水性丙烯酸树脂药物包衣材料的制备

成果所属单位：  河北省科学院能源研究所 
成果联系人： 李彦涛  联系电话：0311-83011692
      一、成果简介
丙烯酸树脂具有安全、稳定、不刺激的优点，可以制成一种在特定pH值环境下才会溶解的高分子材料，因此广泛用作药用包衣材料，由此可分为胃溶型、肠溶型和渗透型。该成果为一种肠溶型水性丙烯酸树脂药用包衣材料，主要针对解决国内生产丙烯酸树脂存在的成本高、生产工艺落后、品种少、质量差、含有机溶剂等问题。该成果可代替进口产品，缩小我国与世界先进国家在药物包衣材料领域的差距，提升制药企业的竞争力，促进企业的产品升级，为制药工业发展贡献力量。
二、技术指标
性状：乳白色低粘度的液体，具有微弱的特殊气味；单体≤0.01%；粘度：3～10mPa.s；粒径≤180nm；蒸发残留量：28.5～31.5%；甲基丙烯酸含量：46～50.6%；炽灼残渣≤0.1%；重金属≤1mg/kg；相对密度：1.062～1.072。
三、自主知识产权成果
1.发表科技论文3篇，其中两篇英文论文，EI 收录。
2.申请国家发明专利1项，申请号：201310035770.5，实审中。
四、成果应用与推广
1．应用说明：
该成果由甲基丙烯酸与丙烯烯酸乙酯质量比1:1共聚得到，为一种肠溶型水性丙烯酸树脂药用辅料，可在pH值≥5.5的环境下溶解。通过与河北菲尼斯生物技术有限公司合作，进行了该成果的应用试验。
2．应用范围：
可用作在pH值≥5.5的环境下溶解，而在胃酸环境下不溶的药用包衣材料。
3．应用实例与效果：
该成果在奥美拉唑肠溶胶囊进行了应用实验，测试结果表明在胃酸环境下不溶解，在pH值≥11的环境下迅速溶解，符合国家药典的规定。
4．转化方式：
知识产权归河北省科学院能源研究所所有，以企业合作或技术转让的形式实现产业化。

Si/金刚石复合涂层的研发与应用

成果所属单位：河北省激光研究所   
成果联系人：崔玉明   
一、成果简介
随着现代电子设备信息处理量的扩大，通信载波频段向着更高频的频率区域移动，其中SAW（声表面波）器件是现代无线移动通讯系统的关键部件之一。目前的声表面波器件，工作频率很难达到GHz，而金刚石具有非常高的声表面波传播速率，以它作衬底在现有工艺下很容易制作出GHz的薄膜型器件。我们利用直流电弧法在厚硅片表面沉积CVD金刚石薄膜，经薄膜研磨抛光、硅片减薄等工艺后得到镜面光的薄硅片金刚石薄膜涂层，可用于声表面波器件中，以实现高频器件的飞速发展。
二、技术指标
维氏硬度（Kg/mm2）    8000-10000    密度（g/cm3）    3.51
杨氏模量（Gpa）    1000-1100    热导率（W/m*K）    1000-2000
摩擦系数    0.05-0.1    厚度（μm）    ≥25
粗糙度（抛光后）（nm）    ＜30    变形量（μm）    ＜30
直径（mm）    76    裂纹    无
声传播速率（km/s）    ＞10    滤波频率（GHz）    ＞1.4
   三、自主知识产权成果
独立开发的全套设备及工艺，具有完全的自主知识产权。
四、成果应用与推广
1．应用说明：在抛光Si衬底上沉积致密、光滑的CVD金刚石薄膜，应用于高频SAW器件中，制备出GHz级、高性能的声表面波器件。
2．应用范围：广播、电视、通信、雷达、声纳、传感技术等。
3．应用实例与效果：应用实例：清华大学声表面波单端谐振器测验（AIN/diamond/Si衬底），设计线宽为3.7μm，波长为14.8μm；效果：测试所得谐振频率 f 为 637MHz，则对应 SAW 声速为 Vp=fλ=9428m/s。该波速远大于在 AlN/Si 衬底中 SAW 传播速度，说明了金刚石薄膜的应用对于频率的提高起到了关键作用。
 4．转化方式：和器件厂合作实现转化。 

金刚石高频喇叭振膜制备技术

成果所属单位：河北省激光研究所
成果联系人：姜龙 
一、成果简介
目前采用直流电弧法制备球面金刚石高频喇叭振膜的技术已经成熟，采用高功率生长参数，可以在较短时间内批量化制备金刚石喇叭振膜，并可保证在批量化生产过程中，各样品之间温差小。生长完毕后，各样品重量，颜色，厚度均匀性接近。
二、技术指标
（1）球面金刚石喇叭振膜样品，直径18.2mm，球体直径19.4mm，球冠高度2.3mm，厚度根据客户要求在30μm左右，表面无裂纹,可视缺陷尺寸小于0.05mm,生长面和形核面表面张力均大于等于34mN/m 　　　　　　

　　（2）单次沉积可制备大于等于6片球面金刚石喇叭振膜，质量满足以上要求。
三、自主知识产权成果
本单位采用直流电弧喷射法开发出的球面金刚石高频喇叭振膜制备技术，具有完全自主的知识产权成果。
四、成果应用与推广
1．应用说明：
金刚石喇叭振膜相比于现在市场上普及的采用传统材料如塑料，纸，铝制备的扬声器振膜，具有发生分割振动的频率高，总谐波失真小，功率高的优点，用于音箱制造可提升音箱在高频范围内表现。
2．应用范围：
目前球面金刚石喇叭振膜应用于高端音箱制造，用来替代铝制，钛制或者铍制的高频喇叭振膜。
3．应用实例与效果：
已有多家国外音箱或扬声器制造厂商与本单位取得联系，表示出合作意向。其中已按英国B&W公司和荷兰Premium Sound Solutions公司要求制备样品并送检。目前还在等待检测结果。
4．转化方式：
和音响制备厂商合作实现成果转化。