2024年1月，非金属材料创新中心正式启动了2024年度创新基金项目，并再次启动“项目风采”专栏。本专栏通过对中心项目承担团队概况、既有基础、项目背景、预期成果等多角度、全方位的介绍，充分展示项目团队的全面实力和中心项目的潜在价值。通过这一专栏，让更多的人领略非金属材料的独特魅力，洞悉其广阔的应用前景，促进行业内外的互动与交流，为非金属材料的创新发展搭建更为坚实、宽广的平台。
中心2024年度小额基金类项目“碳氢基石墨烯在沥青混合料中的应用与示范”负责人-武汉理工大学陈美祝教授
陈美祝，武汉理工大学教授、博士生导师，长期从事沥青基材料、水泥基材料以及固废建材资源化利用等方向的教学与科研工作，主持或参与国家及省部级科研项目20余项，相关成果获省部级科技奖励12项；发表学术论文150余篇，授权发明专利32件；2023年入选全球前2%顶尖科学家榜单。
项目背景
沥青路面具有行车舒适性好、施工后开放交通快、养护维修方便等诸多优点，在高速公路、市政道路与机场跑道等得到广泛应用。然而，传统石油沥青高温易流淌、低温易开裂，且易老化，常用SBS改性成本高、废胶粉改性臭味严重。利用石化副产品制备的碳氢基石墨烯生产成本仅为石墨法石墨烯10%左右，且其优势突出，有望实现沥青高性能与绿色化协同发展。但碳氢基石墨烯作为一种新型纳米材料，其改性沥青制备及混合料路用性能与工程应用效果如何，亟待探明。
既有基础
近年来，陈美祝教授团队开展了废食用油、废轮胎胶粉、废干电池粉末、木屑生物油/生物炭等各种非传统资源在沥青改性领域的研究与应用，掌握了改性沥青的制备工艺与方法，明晰了各种非传统材料对沥青基本路用性能与流变性能的影响规律，解析了沥青烟气组分排放特性以及各种抑制剂的减排效果，形成了沥青高性能化与绿色化协同发展的新方法。同时，初步探索了碳氢基石墨烯对沥青基本性能与流变性能的影响，建立了碳氢基石墨烯改性沥青的组成设计与制备工艺和方法。这些均可为“碳氢基石墨烯在沥青混合料中的应用与示范”项目顺利实施提供坚实支撑。
碳氢基石墨烯对沥青三大指标(a)和高温流变性能(b)影响
项目承担单位武汉理工大学是教育部直属的首批“211工程”重点建设高校，其材料科学与工程学科是国家重点学科，属于武汉理工大学的特色和优势学科，2018年入选国家“世界一流学科”建设名单。武汉理工大学拥有一批与材料科学与工程相关的国家级和省部级开放实验室：硅酸盐建筑材料国家重点实验室、材料复合新技术国家重点实验室、材料研究与测试中心、湖北省道路桥梁与结构工程重点实验室等，可为本项目的实施提供很好的研究与试验平台。
项目团队
预期成果
本项目以石化副产品碳氢基石墨烯作为沥青改性剂，开展碳氢基石墨烯改性沥青及混合料的制备与应用示范。立足高性能化与绿色化发展需求，解决碳氢基石墨烯对沥青流变性能、相容性、抗老化性能以及固-气排放抑制的高效调控难题，提出碳氢基石墨烯改性沥青混合料组成设计、制备方法以及施工工艺控制条件和技术参数，形成绿色高性能碳氢基改性沥青及混合料关键应用技术体系，并开展工程示范。