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适用于绿色建筑的智能控温薄膜
通过对建筑物窗体的研究，自主研发出一种能够智能控制调节温度的VO2智能控温薄膜及其镀膜玻璃，是一种可以响应温度改变自身结构和光学性能的材料，可以使得窗体对太阳光辐射的反射率和透射率随外界温度的改变而发生变化，在可见光保持一定透过率（>50%）的前提下，使得夏天进入房间的太阳辐射少，冬天进入房间的太阳辐射多，从而保证房间舒适度的同时降低室内制冷采暖能耗。
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
宋炳坷
材料/微电子学与固体电子学
2016/2019
赵起
材料/微电子学与固体电子学
2016、2018
刘帅
管理/企业管理
2016/2019
徐志龙
材料/材料学
2017/2020
王子璇
材料/集成电路工程
2017/2020
肖智戈
管理/管理科学与工程
2017/2020
范炜
材料/材料学
2017/2020
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
高彦峰
材料/材料学
研究员
材料学
四、项目简介
通过对建筑物窗体的研究，自主研发出一种能够智能控制调节温度的VO2智能控温薄膜及其镀膜玻璃，是一种可以响应温度改变自身结构和光学性能的材料，可以使得窗体对太阳光辐射的反射率和透射率随外界温度的改变而发生变化，在可见光保持一定透过率（>50%）的前提下，使得夏天进入房间的太阳辐射少，冬天进入房间的太阳辐射多，从而保证房间舒适度的同时降低室内制冷采暖能耗。该产品设计着眼于当前最先进的技术，立足于建筑节能材料研究前沿，以本团队关键技术作为支撑，目前团队制备的VO2基智能窗相关技术指标均处于世界领先地位。由于产品绿色友好，环保节能，适用于温带和热带绝大部分地区的建筑建造以及城市基础建筑节能改造，因此具有可观的应用前景和积极的社会意义。
上海大学
2022-08-12
一种净化室内空气的锐钛型微孔二氧化钛材料制备方法
本发明公开一种净化室内空气的锐钛型微孔二氧化钛材料制备方法。目前尚无成功合成含有大量微孔结构的晶型二氧化钛的报道。该方法是将钛酸丁酯乙醇溶液与十二胺乙醇溶液按1:0.5～2体积比混合均匀，得到混合溶液；在混合溶液中加入蒸馏水搅拌1～3h后加入到反应釜，100～130℃水热反应12～48h，自然降温并离心，取固体加入到乙醇-盐酸溶液中搅拌反应1～4h，离心；再重复乙醇-盐酸溶液洗固体的操作2～4次；将离心后得到的固体水洗至pH值为6～8，离心，自然风干或烘干得高活性锐钛型微孔二氧化钛材料。本发明材料孔径小于2nm，同时具有较好的结晶度，呈锐钛矿型，可以高效吸附-光催化降解低浓度有机污染物。
浙江大学
2021-04-11
航空发动机高温薄膜传感器技术
基本概念：航空发动机高温薄膜传感器技术是将温度、压力等敏感材料以薄膜的形式沉积在航空发动机高温结构件（如涡轮叶片、机匣等）表面，并进行绝缘、防护、图形化，制成与结构件一体化集成的薄膜传感器。 主要功能与应用领域：集成在结构件表面的薄膜传感器使结构件能够感知温度、应力应变、振动、热流、摩擦阻力等状态参数，能在航空发动机高温、高速、强氧化气流冲刷的恶劣环境下稳定工作。 图1 薄膜传感器结构示意图 图2 涡轮叶片上的薄膜传感器 特色及先进性：与埋入、粘贴、焊接的传统传感器相比，采用薄膜形式集成在结构件表面的薄膜传感器不破坏结构件的力学强度，不影响结构件的工作环境（如流场等），厚度仅约30μm，具有灵敏度高、响应速度快、精度高、可靠性好的优点，是当前世界上航空发动机高温、高速、强氧化气流冲刷恶劣环境下的先进测试技术。 技术指标：最高工作温度1100℃，测试精度优于5%，900℃下寿命>10hr。 能为产业解决的关键问题和实施后可取得的效果：本成果目前主要应用于航空发动机涡轮叶片、燃烧室火焰筒、燃烧室冷却试验件、燃烧室机匣、涡轮机匣、涡轮盘等高温结构部件表面的状态参数测量，如温度测量、应力应变监测、强度疲劳评估等，解决当前航空发动机高温结构部件的健康监测难题。此外，本成果能够推广用于核电、燃气轮机、汽车发动机、陶瓷发动机等高温零部件状态参数的测量和健康监测，推广应用前景广阔。
电子科技大学
2021-04-10
碲化铅薄膜和纳米粉体的同步制备方法
该项目为制备碲化铅薄膜与纳米颗粒的新工艺。目前，PbTe薄膜通常采用真空蒸镀、 激光闪蒸、磁控溅射等物理方法制备，这些方法采用昂贵的镀膜设备，成本较高；电化 学方法沉积PbTe薄膜成本相对较低，但缺点在于必须使用导电基片，适用范围较窄。PbTe 纳米颗粒大多采用水热法或溶剂热法、电化学法、乳液法等方法合成，这些方法在合成 过程中或者涉及了高压设备，或者采用了复杂的仪器和涉及冗长的工艺，或者由于引入 大量有机物给后处理及环境保护带来难题。 本项目提出以碱性水溶液作为溶剂，以成本低廉的含铅无机盐和碲化物或亚碲酸盐 作为反应物，在常压、室温至 50o C 同步合成 PbTe 薄膜和纳米颗粒，制备的薄膜平整致 密且对基片无特殊要求，纳米颗粒尺度均一且可随温度调节。与其他现有的 PbTe 薄膜 与纳米粉体制备方法相比，该方法简单易行，性价比高，几乎无能耗，反应介质为容易 净化处理的水溶液，利于环保。
同济大学
2021-04-11
碲化铅薄膜和纳米粉体的同步制备方法
本发明属于碲化铅（PbTe）薄膜和纳米粉体的制备方法领域。本发明公开了一种 PbTe 薄膜和纳米粉体的低温水溶液同步合成方法，该方法以含铅的无机盐与二氧化碲或亚碲 酸钠为原料，以硼氢化钾或硼氢化钠为还原剂，在室温至 50 o C 碱性水溶液下同时合成 PbTe 薄膜和纳米粉末。本发明首次在低于 100 o C 且常压下合成 PbTe 薄膜与纳米粉体， 制备的薄膜平整、致密、均匀；粉末产物粒径小，粒度分布均匀，并可通过控制反应温 度来控制粒径大小。整个工艺使用的原料便宜易得，工艺简单，容易实现规模化生产， 同时反应过程中避免使用有机溶剂，有利于环保。合成的 PbTe 薄膜和纳米粉体可广泛 应用于热电器件、太阳能电池、荧光器件、红外光学元件、红外薄膜器件和半导体探测 器等，应用前景广阔。
同济大学
2021-04-11
一种超薄抗菌水凝胶薄膜的制备方法
本发明公开了一种超薄抗菌水凝胶薄膜的制备方法，首先将组分A与缓冲溶液混合，得到共聚物溶液Ⅰ，将组分B与缓冲溶液混合，得到共聚物溶液Ⅱ；然后将基底依次浸入浓硫酸/过氧化氢混合溶液、硅烷偶联剂溶液中；取出后再依次浸入共聚物溶液Ⅰ和共聚物溶液Ⅱ中，重复该步若干次得到所述的超薄抗菌水凝胶薄膜；所述的组分A为主链含多双键的聚合物，所述的组分B为主链含多巯基的聚合物。本制备方法无需催化剂，在生理条件下即可快速进行，具有良好的生物相容性和可操作性；制备的水凝胶薄膜在盐溶液中结构稳定；厚度精确可控，膜厚可在纳米和微米尺度进行自由调控；对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有良好的抗菌作用。
浙江大学
2021-04-11
色素（染料）敏化复合薄膜太阳能电池
成果与项目的背景及主要用途： 将太阳能转换为电能是目前各国研究的重点, 它具有清洁、不需要燃料、能 广泛的应用于各个领域等优点。由于成本低，转化效率高，染料敏化纳米晶太阳 能电池近年来成为纳米技术和光电转换材料研究领域的热点, 其发展可解决硅 电池原材料紧缺的问题，具有很广阔的发展前景。二氧化钛广泛应用于染料敏化 太阳能电池（DSSC）的制备，但因 TiO2 薄膜结构缺陷的存在，不利于电子的传 输，制约了光电转换效率的进一步提高，可通过制备 TiO2/ZnO 复合薄膜解决这 一问题。采用天然色素（黑果枸杞色素和河湟红花黄色素）或染料对光阳极进行 敏化处理可进一步降低成本，简化工艺流程。该项目成果具有成本低，生产工艺 93天津大学科技成果选编 94 简单，生产过程中无污染等优点，比传统硅电池具有更为广泛的用途，可实现太 阳能电池的轻量化、薄膜化，并易于设计成不同形状以满足不同使用环境的需要。 技术原理与工艺流程简介： 染料敏化太阳能电池主要是由纳米晶半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电 解液、导电基底以及对电极等几部分组成的。染料敏化太阳能电池的原理是源于 光合作用的启发，其具体实现的方式是通过染料分子吸收太阳光中的光能，从而 激发染料分子中的电子变成受激发的状态，通过与之复合的多孔薄膜传导出来。 本项目采用溶胶凝胶法制备 TiO2/ZnO 复合薄膜，染料敏化太阳能电池的主要制 备过程如下：技术水平及专利与获奖情况：实验室成熟阶段 应用前景分析及效益预测： 生产成本较低，仅为硅太阳能的 1/5~1/10，且使用寿命较长，如进一步提高 光电转换效率，可逐步取代硅太阳能电池。 应用领域：太阳能发电站、电子设备、太阳能建筑等，逐步取代硅太阳能电池
天津大学
2021-04-11
柔性轻质钙钛矿薄膜太阳能电池
西安交通大学
2021-04-10
金刚石薄膜涂层硬质合金工具开发
金刚石薄膜涂层硬质合金工具由于性能优异、成本相对较低(与PCD和金刚石厚膜钎焊工具相比、可以适应于复杂形状工具衬底沉积、以及可能大批量沉积等优点, 具有非常好的市场前景。 金刚石薄膜涂层硬质合金工具开发的关键是解决金刚石薄膜在硬质合金衬底上的生长(沉积)和良好附着的技术。本项目成果采用独特的衬底预处理和优化的金刚石膜沉积工艺已经解决了Co对金刚石膜生长和附着的有害影响问题。在YG类硬质合金工具衬底所沉积的金刚石膜涂层厚度最大可达20～30m。用洛氏硬度压痕法评定的金刚石膜附着力时的无裂纹临界载荷达1500N以上。在铣削Al-12wt%Si合金时, 金刚石薄膜涂层的YG6铣刀比未涂层硬质合金刀片使用寿命可提高20倍以上。 本成果基于我们已经取得的两项关于金刚石膜低温沉积技术和硬质合金衬底激光预处理技术的发明专利(ZL 91 1 02584.7, ZL 93 1 19434.2 ), 以及最近完成的另外二项关于使用特殊钴化物过渡层提高金刚石薄膜附着力的技术(已申请发明专利, 申请号: 99107912.4, 01130903.2)。此外, 本项目组正在进行工业化生产设备和技术的研究开发, 原型设备研制已接近完成, 其特点是摒弃通常CVD设备的平面沉积方式, 采用立体(空间)沉积方式, 因此可以一次沉积大量工件。最终工业化设备的目标是一次涂覆可转位刀片(或钻头)300只以上。 本项目成果可用于开发各种金刚石薄膜涂层硬质合金工具和模具, 以及其它需要解决极度耐磨或降低摩擦的应用。
北京科技大学
2021-04-11
高折射率有机-无机纳米复合光学薄膜
随着光学器件在日常生活领域越发广泛地应用，对其新功能的需求也加大，其中高折射率材料的研究也越来越多,特别是高折射率聚合物（HRIP）。近来，由于其在高级光电制造中的潜在应用，HRIPs已经吸引了相当多的关注，例如先进显示设备的高性能基底，用于有机发光二极管显示器，光学黏合剂或密封胶材料，高级光学应用中的减反射涂层，193-nm浸润蚀刻光阻剂，和微透镜组件中的电荷耦合式装置以及互补金属氧化物半导体图像传感器。然而，一般普通聚合物的折光指数的范围在1.30～1.70之间，但是在实际应用中要求更高的折光指数（大于1.70，甚至 1.80）。由高折射率无机纳米粒子和有机高分子基体组成的纳米复合材料可以轻易地获得高的折光指数。本项目将高折射率的无机纳米粒子炭黑、二氧化硅、二氧化钛等添加到各种聚合物基体中，获得高折射率光学薄膜，且通过对无机粒子和聚合物基体间的界面设计，使得无机粒子少量填充即可获得高折射率光学薄膜。具有核心技术（自主知识产权），发明专利1项，获得上海市自然科学基金资助。
华东理工大学
2021-04-11