一、所属领域

高分子材料，老化，快速评价

二、项目介绍

1. 痛点问题

高分子材料在国民经济和社会发展的各个领域都得到了广泛的应用。随着越来越多的高性能、高功能性高分子新材料不断涌现，以及在双碳背景下高分子材料的降解回收受到越来越多的关注，都使得寿命可控的高性能材料成为重大需求，同时对材料的老化评价和准确的寿命预测手段有强烈需求。

目前的老化评价方法主要有两种：室外自然老化和实验室加速老化，定期取样测试材料的性能变化。室外自然老化评价结果反映实际使用情况，但周期长达几个月到几年，且受气候条件的影响不可重复。实验室加速老化的周期有所缩短，但通常也需几千小时以上，且由于加速老化设备不能完全模拟实际使用条件，导致评价结果常常与实际使用情况不符。

综上，自然老化的评价周期过长，而加速老化评价不仅评价周期仍然较长，而且结果又常常存疑，严重阻碍了新材料投入应用的进程。

2. 解决方案

针对以上痛点问题，本项成果提出了全新思路，即通过对高分子材料老化早期产生的痕量气相降解产物的高灵敏度检测，来实现对老化的快速评价。并基于此开发了高分子材料老化快速评价系统，可以实现在光照、温度、湿度、氧气等模拟气候条件下老化的快速评价。该系统具有如下特点：

• 将评价周期从几个月~几年缩短为几个小时，极大地提高了材料评价的效率，对新材料的研发和应用将起到极大的促进作用。

• 可以实现多种老化环境因素（光/热/氧/湿）的单独应用或耦合应用，可以适应不同老化条件的评价需求。

• 样品用量少，mg~g级，对用量极小的功能性新材料（如电子器件中的功能膜等）的稳定性评价具有突出的优点。

高分子材料老化快速评价系统结构示意图（上）及实物照片（下）

3. 竞争优势分析

本项成果所开发的高分子材料老化快速评价系统是国内外首套，具有自主知识产权。本系统可以实现老化的原位测定，样品用量少，极为快速高效，而且前期的大量实验数据表明，本系统的评价结果与自然老化结果有很好的对应性。

本项目技术成熟，且已实现首台销售，接下来的重点工作就是进行市场拓展。目前正在申报团体标准，随着本系统的数据积累，未来还将申请国标。

4. 市场应用前景

本系统的潜在市场规模可观：

• 新材料研发机构或企业：评价材料的使用稳定性，预测其寿命，与同类材料稳定性的对比；

• 涂料及下游应用企业：建筑外墙、汽车、飞机等行业用涂料的室外使用稳定性评价和寿命评估；

• 户外用品生产企业：产品在户外使用的耐久性评价；

• 材料稳定性评价标准检测机构；

• 高校和科研院所：研究材料的老化行为和机理，进行老化敏感因素分析等。

5. 发展规划

本系统更灵敏、更高效、更灵活，对样品量要求少，运行维护费用低，具有极大的市场竞争力。目前已实现首台销售，预计未来3年实现10台以上的销售。未来将不断进行系统的性能提升和产品系列化开发，以研究领域和行业头部单位为重点，持续进行市场拓展和产品推广。

6. 知识产权情况

本项成果已授权中国发明专利。

三、合作需求

目前本项目的技术成熟，希望与企业合作，开展如下工作：

1）进行产品的集成和外观设计、针对不同细分应用领域进行系列产品开发，不断开拓市场。

2）承接实验室后续的开发成果，进行产品的升级开发。

3）第三方检测：建立第三方检测平台，对全社会提供老化评价服务。

希望合作企业具有仪器设备的研发和生产能力。所需资金约800-1000万元，产品开发实验室约150-200m²。

四、团队介绍

团队负责人杨睿，清华大学化工系研究员，主要研究方向包括 ：

1) 高分子材料的老化降解、稳定性评价和寿命预测；

2）储能相变复合材料；

3）高分子材料的结构性能关系。

担任173计划重点项目技术首席专家，承担多项国家科技支撑计划、自然科学基金、国际和国内合作课题。现任中国材料研究学会青年委员会理事、高分子材料与工程分会副秘书长，中国机械工程学会材料分会理事、高分子材料专委会秘书长，Polymer Degradation and Stability、Polymer Testing、功能高分子学报等多个国际国内期刊编委。主编教材《聚合物近代仪器分析》及Analytical Methods for Polymer Characterization。获教育部自然科学二等奖1项和北京市科技进步二等奖1项。

五、联系方式

E-mail：ott@tsinghua.edu.cn

成果编号：2022016

注：所有成果发布内容未经授权，请勿转载！

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