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基于过渡
金属
基化合物的高能量密度超级电容器研发
超级电容器是一种新型绿色储能器件,拥有比功率大、充放电效率高, 寿命长等优点,在低碳经济时代展现出巨大应用前景,已经被广泛应用于电 子产品、电动汽车、混合电动汽车、无线通讯设施、信号监控、太阳能及风 力发电等领域。开发具有高能量、高循环性和低成本的超级电容器是该领域 未来重要研究之一。电极材料作为超级电容器的核心组成部分,对其储能 性能有着至关重要的影响,而具有高理论容量、低价格的过渡金属基化合物 (Fe、Co、Ni)是实现高容量、低成本超级电容器首选的电极材料。以过渡金 属基化合物为主要研究对象,对其组分及结构进行了调控,通过储能性能测 试及储能机理分析,为开发高性能、低成本的活性电极材料提供实验依据。 这一研究的开展,给组装超高能量密度的超级电容器并使其从实验室走向我们 的日常生活带来了新的前景。 1.先进性及产业化前景:提高性能、降低成本一直以来都是超级电容器发展的 主旋律,其中能量密度低是超级电容器发展面临的主要问题,因此开发出具 有高能量、成本低的超级电容器迫在眉睫。就提高性能而言,超级电容器的 电极改进是重点,主要途径是通过提高电压窗口和提高电极材料的比电容。 目前针对超级电容器电极材料的研究主要集中在:(1)改进现有的电极材料; (2)开发新型电极材料;(3)改进生产工艺,实现低成本化。目前在全球范 围内达到工业化生产水平的超级电容器基本都是以双电层为储能机制的活性 碳基超级电容器,而以贋电容为储能机制的超级电容器尚处于实验室开发阶 段,因此超级电容器还有很大的发展空间。 2.对所在行业和关联产业发展和转型升级的影响:根据超级电容器的容量大小 和功率密度,可以将其用作后备电源、替换电源和主电源。当主电源发生故障 而不能正常使用时,超级电容器便起到后备补充作用,它具有寿命长、充放电快 和环境适应性强等优点。当用作替换电源时,主要应用于对环境变化有特殊要 求的场合,例如白天太阳能提供电源并对超级电容器充电,晩上则由超级电 容器提供电源。作为主电源时,主要利用超级电容的大功率密度,一般是一个或几个超级电容器通过一定的方式连接起来持续释放几毫秒至几秒的大电 流,放电之后,再由低功率的电源对其充电。 3.市场分析:根据IDTechEX数据统计,2014年超级电容器全球市场规模为11 亿美元,预计到2018年,超级电容器全球市场规模将达到32亿美元,年复合 增长率为31%,并预测将会以此速度预计到2018年,超级电容器全球市场规模 将达到32亿美元,年复合增长率为31%,并预测将会以此速度继续增长。我国 将“超级电容器关键材料的研究和制备技术"列入到《国家中长期科学和技 术发展纲要(2006-2020年)》,作为能源领域中的前沿技术之一。有数据显示, 2015年国内超电市场规模已经超过了 70亿元,因此,在这样的一个大背景下, 研究新材料以开发具有超高能量密度的超级电容器具有非常大的市场前景。
重庆大学
2021-04-11
借助原位环境电镜揭示
金属
催化剂真实活性表面的研究成果
南方科技大学材料科学与工程系副教授谷猛团队联合中科院大连化学物理研究所、上海高等研究院等,巧妙借助原位环境电镜,在真实反应条件下直接观测到NiAu双金属催化剂在二氧化碳加氢反应中的动态过程,揭示了该催化剂在反应中的真实活性表面,为认识催化过程提供了新的思路。该研究发表在《自然-催化》(Nature Catalysis )上。材料系科研助理韩韶波为文章共同第一作者,谷猛为文章共同通讯作者。 实验表明,在反应气氛和温度下,内核Ni原子会逐渐迁移至表面,与Au合金化;在降温停止反应时,表面Ni迁移回核心部分,重新形成Ni@Au壳型结构。原位红外和原位X射线吸收谱的结果也从宏观角度证实了上述观测结果。团队结合理论计算,提出了新的催化机理。该研究揭示了催化剂真实活性表面,展示了原位电镜在研究构效关系中的重要性,并且为研究金属催化提供启示。
南方科技大学
2021-04-11
MSER:聚合物基三维连续网络的导热
复合
材料
伴随着5G、大数据、人工智能、物联网、工业4.0、国家重大战略需求等领域的技术发展,电子器件正朝着高功率、高集成化和便携式的方向发展,这亟需高效、轻质和高稳定性的热管理材料和方案来保证电子产品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持续稳定性。如何大幅提高导热材料的热导率一直是热管理材料行业的技术痛点,也是促进消费电子、5G设备、高功率芯片、集成电路、电池等突破功率限制的关键。由于传统导热材料如金属、无机导热材料存在质量大、柔性差等缺点,导热聚合物的应用正在不断向高导热材料领域渗透。聚合物导热材料在成本、可加工性、柔韧性及稳定性等方面更有优势。但绝大多数的聚合物自身的导热性很差(一般导热系数为0.2 ~ 0.5 W/mK),无法满足高导热的需求,开发高导热的聚合物复合材料已经成为该领域的一个研究热点。采用复合高导热填料(如石墨烯、碳纳米管、氮化硼、金属氧化物等)是一种简单而高效的方式来提高聚合物基体的热导率,目前在工业生产已经有了广泛的应用。现有的大量研究表明,在聚合物材料内部构建导热网络可以在低添加量的条件下实现热导率的大幅度提高,这种三维渗流网络(如图1所示)可以为声子的快速传递提供通道,从而加速热量沿着三维网络进行传递。 封伟团队在综述中重点介绍了不同三维导热网络的构建及在制备聚合物导热复合材料方面的最新进展,如石墨烯三维网络、碳纳米管网络、氮化硼网络、金属三维导热网络等。讨论了不同导热材料三维网络的构建方法、结构取向调控方法及影响导热性能的关键因素(取向性、界面连接性、网络密度等)。同时,比较了不同的填料形式(分散颗粒填料与三维连续填料网络)对复合材料热导率的影响。相比于共混法制备的导热复合材料,基于三维填料网络的复合材料在填充比、分散性、取向控制及热导率提升率上都具有明显的优势。毫无疑问,三维连续导热网络的形成对于提升聚合物热导率至关重要。可以预见,三维导热填料网络的设计将作为一种实现聚合物高导热率的重要手段,成为新一代热管理系统的研究热点。 极端环境热管理系统在能源化工、通讯卫星、高速飞行器及人工智能等领域都发挥重要作用。导热复合材料作为热管理系统的关键材料,直接影响着其在不同环境内的热传导方向和效率。近年来,天津大学封伟教授团队以高导热碳复合材料为研究基础,针对其存在的导热各向异性、易损伤、压缩回弹性差以及与高弹性难以兼顾的问题,提出了通过微观结构设计、界面优化、分子级相互作用优化,分别实现复合材料的定向高导热、弹性高导热及自修复高导热,探索其在复杂界面和极端环境热传导领域的应用。
天津大学
2021-02-01
动物源食品致病菌鉴定及其耐药和毒力基因检测
复合
芯片
本发明提供了动物源食品致病菌鉴定及其耐药和毒力基因检测复合芯片。本发明提供了用于鉴定动物源食品致病菌、致病菌耐药基因和/或致病菌毒力基因的探针,由序列1‑序列171所示的单链DNA分子组成。本发明实验结果表明:本发明的动物源食品中致病菌鉴定及其耐药和毒力基因检测复合芯片,能够有效的达到同时鉴定细菌及其毒力和耐药基因的综合目的。
中国农业大学
2021-04-11
一种用碳纤维
复合
材料制造汽车车身的方法
本发明公开了一种用碳纤维复合材料制造汽车车身的方法。该方法的步骤如下:将用于制造汽车车身相符合的柔性内模充气呈汽车车身形状,再将预涂胶的碳纤维材料按照设计的角度和层数要求敷设于柔性内模外表面,即为该汽车车身;将敷设好的碳纤维材料的柔性内模放置于外模内固定和充气加压后,置于固化炉内固化;碳纤维复合材料固化后自然冷却,将柔性内模放气泄压,打开外模,将固化成型后的复合材料汽车车身取出。由于本发明采用碳纤维树脂复合材料的车身,与传统金属材料汽车车身相比,重量减轻60%以上,耐腐蚀性能得到提高,车身吸能更加好,运行能耗得到降低。
浙江大学
2021-04-11
一种电子封装用SIC∕A1
复合
材料的制备方法
SiC/Al 复合材料具有高导热、低膨胀、高模量、低密度等优异的综合性能,在电子封装领域具有广阔的应用前景。目前广泛采用工艺复杂、设备昂贵的压力浸渗制备 SiC/Al 复合材料。课题组在历经近十年的研发过程中,采用无压浸渗法在空气环境下,成功制备出了电子封装用 SiC/Al 复合材料。该制备技术工艺过程简单,设备要求不高,成本低廉,所制备的复合材料的热物理性能可在较宽范围内调节,具有较好的市场应用前景。于 2010 年获得国家发明专利授权。
西安科技大学
2021-04-11
细胞色素C分子自组装纳米有序
复合
结构组装体及制备方法
本发明涉及细胞色素C分子自组装纳米有序复合结构组装体及制法,以羟基磷灰石纳米粒子为基本单元,在三维空间组装成纳米γ-氧化铝模板/羟基磷灰石纳米有序复合结构组装体(组装体1),然后与细胞色素C组装,得到细胞色素C/γ-氧化铝模板/羟基磷灰石纳米有序复合结构组装体,其细胞色素C平均表面含量为4.5×10
东北电力大学
2021-04-30
激光诱导宏观二维石墨烯纸及其功能
复合
材料
该项目利用先进激光诱导石墨烯技术(Laser Induced Graphene, LIG)成功制备出无基质的大尺寸石墨烯纸,并可对其结构和性能进行精准调控,为石墨烯的广泛应用提供了有力支撑。该方法不仅实现了石墨烯纸的连续/高效/低成本/大规模制备,还可对石墨烯纸进行多尺度/图案化/不同结构的定制化制作,同时性能可调控的特点有效扩展了石墨烯纸的多功能应用。 目前,研发团队在实验室条件下已实现基于石墨烯纸的智能复合材料在自固化,全生命周期结构健康监测和功能结构层-阻燃/除冰方面的成功应用。同时基于其可调控的结构和性能,已开展其在传感、结构功能表面、超级电容器和生物抗菌方面的应用研究。该项目在智能传感,能源存储等领域受到行业多家企业的关注,后续将在智能复合材料一体化成型及结构健康监测、高灵敏性可穿戴器件集成以及高性能蓄电池复合板栅材料等方面开展交流合作。 该项目所制备的石墨烯纸应用非常广泛,能应用在在传感、储能、环境等方面。“原位激光诱导石墨烯”技术能满足储能领域、军用高强度结构、民用可穿戴器件等各领域的产业化需求。
北京航空航天大学
2021-04-10
一种氢化铝锂基
复合
储氢材料及其制备方法
简介:本发明公开了一种氢化铝锂基复合储氢材料及其制备方法,属于储氢材料技术领域。该复合储氢材料是由氢化铝锂(或氢化铝锂与硼氢化锂的混合物)和20~30wt.%的工业固体废弃物(如粉煤灰或高炉矿渣粉)组成;其通过机械球磨氢化铝锂(或氢化铝锂与硼氢化锂的混合物)和工业固体废弃物混合粉末而获得。本发明利用工业固体废弃物来改善材料的储氢性能,原料来源广、成本低廉;所提供的氢化铝锂基复合储氢材料制备工艺简单,安全可靠,具有低的放氢温度和高的放氢量。
安徽工业大学
2021-04-11
一种基于叶酸修饰的混合光子晶体
复合
材料及应用
本发明公开了一种基于叶酸修饰的混合光子晶体复合材料及应用,包括载体混合光子晶体以及负载在该载体上的叶酸;其中,所述混合光子晶体包括聚乙二醇双丙烯酸酯反蛋白石骨架及填充于该骨架孔隙中的甲基丙烯酸酯明胶和磁性纳米粒子;其应用于髓性白血病耐药细胞的检测。本发明的显著优点为该复合材料不仅具有纳米的有序结构、比表面积大,且机械强度高、稳定性强,同时还具有优越的生物兼容性和磁性响应性,易于操控;将其应用于耐药细胞的检测,能够特异、灵敏、简单、有效地抓捕到髓性白血病耐药细胞,并保持要细胞株具有良好的生物活性,抓捕后只需施加磁场即可有效地对其进行富集、分离。
东南大学
2021-04-11
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