生态建筑材料及其关键技术

 

建设目标

    以服务于建筑材料工业“由大变强、靠新出强”的总体发展战略为方向,以建材工业现代化新技术、新理论为背景,以解决生态建筑材料理论及生产关键技术为目标,通过重点建设,用新技术、新材料、新理论和新工艺提高和改造传统建筑材料产业的技术结构、产业结构和产品结构,逐步实现建筑材料工业生产过程的自动化、智能化和环境协调化,实现我国建筑材料工业的可持续发展和结构调整,使本学科成为培养建材工业高素质、高层次人才,解决行业重大科技问题及实现科技成果转化的重要基地,力争在生态建筑材料研究、技术开发及生产工艺革新等方面达到国内领先、国际先进水平。

建设内容

(1) 生态水泥与绿色混凝土材料
    以环境协调型生态水泥关键制备技术、城市垃圾和污泥用于水泥生产的无害化和资源化关键技术、绿色高性能混凝土等前沿课题的研究为突破口,结合我国工业实际,重点进行低能耗、高效率水泥熟料煅烧过程的物理、数学模型研究;新型分解-预烧系统结构优化及工艺、热工参数优化研究;城市垃圾与污泥中可燃物燃烧、热解特性及水泥生产专用技术研究;低环境负荷水泥组分优化设计、生产关键技术及环境评价研究;绿色高性能混凝土的研究及其在道路、桥梁等工程的应用技术研究;保温隔热、吸音降噪、自修复功能混凝土的研制与开发。力争在以上不同研究分支取得突破性的科技成果,使本领域整体研究达到国际先进、部分内容达到国际领先水平。

(2) 玻璃深加工及玻璃新品种
    以控制光线、调节温度、减少噪音等改善环境和节约能源为目的,运用热力学、动力学、平面光学、光电化学、表面物理化学等原理,重点开展玻璃深加工技术及相应工艺的研究,研制和开发出调光玻璃、聚光玻璃、隔音隔热玻璃、光电转换玻璃、电磁屏蔽玻璃、抗菌自洁净玻璃以及多功能复合玻璃等。通过对玻璃组成、结构与性能之间相关性分析,开展高强、防火及高档装饰玻璃等新品种研究,通过工业化或中试规模装备的开发,实现多种新型玻璃的实际应用和产业化。

(3) 环保涂料与新型墙体材料
    以提高建筑涂料、建筑塑料以及新型墙体材料的性能为主要目的,采用分子自组装和纳米复合技术,制备低有机挥发物(VOC)、自清洁、超长寿命的环境友好型高性能建筑装饰涂料以及利用塑料废弃物开发高性能防水涂料;运用PVC纳米晶技术以及纳米无机氧化物晶化增强技术,研究高性能建筑塑料板材、管材和异型材;利用城市垃圾、河道淤泥和工业固体废弃物(电厂脱硫石膏、磷石膏、粉煤灰、煤矸石)研究可实用墙体材料的再资源化技术、工艺与关键装备,制备适合我国国情的新型承重砌筑墙体材料;开发大型建筑用轻质、隔音、保温、高比强、防火的新型夹心板屋面、墙面材料,研究可移动可拆卸式的建筑结构材料与制备技术,力争将以上研究推向实际应用。

(4) 多功能生态陶瓷材料
    以节省能源、有效利用资源和满足人们居住环境新需求为目标,通过对陶瓷材料的功能与环境之间的协调关系分析,重点开展抗菌陶瓷、红外抑菌陶瓷的抗菌和抑菌机理、多孔蓄热陶瓷的孔径及分布与蓄热性能之间关系、利用太阳能的热电陶瓷材料光—电、热—电转换机理等研究,在多功能生态陶瓷材料的设计思想以及制备工艺上进行创新,建立若干有自主知识产权的专利技术和工艺,力争将抗菌陶瓷、红外抑菌陶瓷、多孔蓄热陶瓷等产品以及陶瓷低成本化技术推向实际应用。

(5) 生态建筑材料的特殊制备与成型技术
    以提高生态建筑材料的应用性能为目标,从粉体技术的角度系统地对实现颗粒几何特性和界面特性的精确控制工艺和相关装备进行研究与开发;通过建筑材料成型工艺与材料应用性能、环境协调等相关性的分析,开展注射成型、挤出成型、模压成型、表面喷涂等新工艺及模具新技术的研究与开发;开展热固性复合材料闭模成型及热塑性复合材料新型成型工艺研究与开发。解决生态建筑材料生产过程中的关键工艺与装备。

建设效益

    通过“十五”“211工程”建设,形成了一个以环境协调型建筑材料为主题的“生态建筑材料”新学科,使该学科在本领域具备较高水平的科学研究和高层次人才培养的条件和实力,引领和推动我国环境材料与生态科学的发展。该项目的建设对调整建筑材料工业的产业和产品结构,实现可持续发展具有十分重要的意义。

    科学研究方面,承担项目能力、科学研究水平和科技成果数量大大提高。承担国家和省部级重大项目的数量和经费分别是“九五”期间的2倍和5倍。申请及获得各类项目共计302项,其中国家“973”子项目2项,国家“863”项目8项,科技部创新基金2项、杰出青年基金1项、面上项目23项,科技部科技攻关项目3项,省部级各类项目116项、横向开发项目147项(10万元以上),到位科研经费7702万元,其中纵向经费3335万元。获得各类科技奖励 27项,其中国家科技进步二等奖2项,“九五”国家重点科技攻关计划优秀科技成果奖2项,湖北省自然科学一等奖2项,湖北省科技进步一等奖5项,中国建筑材料技术发明二等奖1项,湖北省科技进步二等奖7项,中国建筑材料科技进步二等奖2项,湖北省科技进步三等奖5项,湖北省技术发明三等奖1项。申请发明专利132项,授权38项,申请实用新型专利29项,授权专利19项。发表各类学术论文963篇,其中国际刊物及国际会议论文155篇,被SCI收录248 篇、EI收录274篇,ISTP收录107篇,出版教材或专著18部。同时,论文的档次和质量大大提高,国际刊物和高影响因子刊物论文数量大大增加,被引用次数也显著增加。


  人才培养和队伍建设方面,教师中教授总人数37人(新增博士生导师21人),具有博士学位人数42人(45岁以下的37人),具有硕士学位人数71人(45岁以下54人),中青年教师具有硕士、博士学位比例为85%。其中受聘教育部长江学者特聘教授1人,新增国家杰出青年基金获得者1人、国家百千万人才第一二层次2人、高校青年教师奖1人、湖北省杰出青年基金获得者2人,并引进博士毕业研究生12人、博士后5人。研究骨干的协作意识大大加强,团队联合创新的氛围基本形成,其中以功能薄膜材料为主要研究方向的研究团队入选教育部“长江学者和创新团队发展计划”。建设期内共招收与培养博士研究生245人(毕业69人)、硕士生962人(毕业458人)、博士后6人,培养高层次人才的能力大大加强,培养人数比“九五”提高2倍,研究生在校期间发表论文和申请专利的数量和质量大大提高。


  学科和基地建设方面,在现有一级学科的基础上,自主设置建筑材料与工程、生物材料学、复合材料学、光电子及信息材料、新能源材料五个博士点,为学科的发展注入了新的活力。与此同时省级重点学科“材料加工工程”通过了验收和新立项,省级重点学科“材料物理化学”获得批准,材料学获湖北省有突出贡献的创新学科称号。在已有“材料学”、“材料加工工程”两个长江学者特聘岗位基础上,新增了“材料学”、“材料物理与化学”、“材料加工工程”三个楚天学者特聘岗位。承担的两世行贷款教改项目——“无机非金属材料工程专业实验教学体系整体优化的研究与实践”和“材料科学与工程专业人才培养方案的综合改革与实践”顺利地通过了由湖北省教育厅组织的专家组的鉴定和验收。“材料科学与工程专业教学内容和课程体系的研究与实践” 获2001年湖北省教学成果一等奖。“无机非金属材料工程专业实验教学体系整体优化的研究与实践”获2004年湖北省教学成果一等奖和2005年国家教学成果二等奖。硅酸盐材料工程教育部重点实验室于2002年以优异成绩通过了教育部组织的评估,得到评估专家的高度评价。新增湖北省道路材料工程研究中心、湖北省陶瓷及玻璃产品质量监督检验站、湖北省中小企业共性技术硅酸盐材料研发推广中心等基地,提出了“绿色和节能建筑材料及其制造国家级科技创新平台”建设方案并着手实施。


  学术交流方面,国内外学术交流与合作环境进一步优化。邀请了国内外知名学者和教授60余人次参加学术讲座或学术专题报告会,拓展了师生的学术思想、活跃了学术气氛。45人次参加了国内外学术会议或访问研究。与澳大利亚莫纳西大学材料工程系之间联合办学的第一、二批培养学生已按计划进行,于2002年成立的“国际玻璃研究中心”亦进入实质性合作,已联合申报各类项目数项,部分项目已获得了立项。主办国际会议2次、国内会议3次。


  综上所述,通过本项目的建设,生态建筑材料的科研与教学条件得到显著改善;科学研究取得重要进展、承担了一批国家与省部级重大科研任务、取得了一批重要成果;人才队伍建设取得成效、团队联合创新的氛围基本形成;学术交流与合作得到加强;形成了绿色与节能建筑材料科技创新平台的雏形,在生态建筑材料领域的知识创新整体实力达到了国内领先水平。