傅梁杰  

具体研究方向及应用领域

1．矿物材料计算模拟：矿物表界面微结构，表面吸附、界面复合；

2．非金属矿物精深提纯：高岭土、石英、膨润土、萤石、铝土矿、石墨、云母、滑石等。多场耦合磁选去除微细粒级铁、钛、钾、钠等杂质；

3．集成电路用高纯矿物及材料：高纯高岭土、光伏/半导体用高纯石英砂、莫来石、堇青石，陶瓷、环氧塑封料、热界面材料；

4．高性能橡胶补强填料：超薄剥片高岭土、纳米高岭土；

5．矿物基特种涂料：高性能辐射制冷涂料（建筑涂料、工业涂料）

6．矿物基生物医药材料：超快军用止血材料、靶向递送纳米矿物载体

7．环境材料：重金属吸附材料、烟气脱硫脱硝、盐碱地土壤修复材料；

8．地质工程材料：超深井耐高温固井材料、钻井液、陶粒支撑剂；

9．其他无机非金属材料：航天分子筛、石油催化裂化剂、陶瓷分离膜；

10．固废资源高值化利用：煤矸石、粉煤灰、电石渣、赤泥；

主要创新成果：

1、基础理论

针对矿物提纯过程的微细粒杂质去除难题，在国际上率先从原子、电子尺度揭示高岭石、云母、石英、赤铁矿、黄铁矿、萤石、碳酸钙等矿物多相界面吸附/分离微观过程的成键情况、电子轨道及电荷分布情况、热力学及分子动力学。

从结构和能量的角度，揭示了插层、剥片、磁选、等离子活化等矿物加工过程的矿物界面热力学规律，建立了矿物直径、长度与比表面积、孔容的微观构效关系，预测了矿物片层厚度对表面活性、电子结构、力学性能的影响规律。

针对矿物材料功能设计难题，阐明了吸附、煅烧、还原过程中矿物与功能颗粒之间的界面键合、电荷转移及其热力学规律，首次解析了矿物载体效应的微观本质；系统归纳了矿物的形貌、尺寸、片层厚度、表面结构及元素、配位、价态、自旋、本征缺陷、电荷补偿等微结构特征对各项物理化学性质的影响规律，建立了矿物微结构与宏观性质构效关系的基础理论。

2、关键技术

进行矿物精深提纯及组构调控关键技术研究。针对高岭土等非金属矿微细粒弱磁性杂质去除难、微结构调控难等“卡脖子”问题，开发了多场耦合磁选、加压剥片、高压多级煅烧、多场耦合破碎、微米级包裹体去除等加工新技术并研制了百公斤级中试装备、万吨级工业化设备，实现了多产地非金属矿物及固废资源的精深提纯及高值化。相关技术用于航空航天分子筛、军用止血材料、集成电路、绿色建筑、深地深海工程等战略性新兴领域，多项技术正逐步进入中试和工业化阶段，产品关键性能指标超过国外龙头企业同类产品，已进入成果转化阶段。

3、应用示范（百公斤级、万吨级矿物提纯中试平台建设及工业化）

涂料、建材、陶瓷、造纸、橡胶、医用材料领域，国产高纯矿物指标：

①　超高白度煅烧高岭土：白度>99、Fe₂O₃<0.1%，特种散热涂料，性能优于高纯氧化铝、硫酸钡，绿色建材；

②　煤矸石制备高白度偏高岭土：白度>94、Fe₂O₃<0.1%、活性指数>120%，较传统工艺能耗下降30%、深地深海工程；

③　煤矸石制备高吸油值煅烧高岭土：白度>92、Fe₂O₃<0.3%、吸油值>100，达到进口高端产品指标；

④　超薄纳米高岭土：比表面积>40~150m²/g、孔容>0.30~0.4cm³/g、片层厚度<10nm、径厚比>100:1，高性能橡胶补强，绿色填料；

⑤　大尺寸超薄剥片高岭土：片层尺寸>4μm、片层厚度<6nm、径厚比>400:1、比表面积>30m²/g、孔容>0.15cm³/g，军用材料；

集成电路材料领域，国产高纯矿物指标：

①　高纯石英：光伏级/半导体级4N8、5N；脉石英、石英岩、伟晶岩，微米级气液包裹体去除率>90%、微米级固体包裹体去除率>95%；

②　高纯高岭土：纯度>99%、Fe₂O₃<0.05%、K₂O<0.01%、Na₂O<0.02%；

③　高纯莫来石：Fe₂O₃<0.05%、K₂O<0.05%、Na₂O<0.1%、电阻率≥10¹² Ω•cm；

④　高纯堇青石：Fe₂O₃<0.05%、K₂O+Na₂O<0.3%、热膨胀系数≤2.0×10^-6/℃、导热系数≥3.0 W/(m•K)、抗弯强度≥190 MPa、介电常数<5.0；

环境材料领域，国产高纯矿物指标：

①　高活性氢氧化钙脱硫剂：二氧化硫脱除效率>95%、Ca(OH)₂含量>95%、比表面积>50~60m²/g、孔容>0.30~0.40cm³/g，优于市售同类材料；

②　烟气脱氨吸附剂：比表面积>350m²/g、孔容>0.40cm³/g；80~150℃烟气，氨气吸附容量>60~120mg/g，优于特种活性炭吸附剂；

重金属吸附材料：比表面积>300m ² /g、孔容>0.30cm ³ /g、Pb吸附容量>180~1000mg/g、Cu吸附容量>60~300mg/g，成本低廉、性价比高；