智能高效电热转化项目主要专注于新型柔性纳米复合电热薄膜材料的研发及其在快热高温电器中的应用，相关研究成果已拥有与本项目直接相关的国家专利17项（其中11项已经授权）。项目团队向目标客户提供高效、低能耗、低成本、超薄轻质柔性适用于各类电器的电热膜材料及智能控温解决方案。 目前我们的主要产品“智能快热电器”核心部件是纳米无机碳/氧化物复合薄膜材料··· （厚度仅10微米、电热转化效率达80%，具有纤薄、耐高温、轻便、稳定性强的优点），并基于柔性非金属导线技术和智能化电源管理

随着微电子技术、数据处理技术、光纤传导技术、传感器技术和电力电子技术的发展和广泛应用，电器产品已发生了极大变革，新型、机电一体化、多功能的电器产品不断涌现，用计算机作为监测计量、控制和保护的核心，与断路器配合所构成的智能化电器产品，有以往电器产品无法比拟的优越性而日益受到广大用户的认可和喜爱。 

随着微电子技术、数据处理技术、光纤传导技术、传感器技术和电力电子技术的发展和广泛应用，电器产品己发生了极大变革，新型、机电一体化、多功能的电器产品不断涌现，用计算机作为监测汁量、控制和保护的核心，与断路器配合所构成的智能化电器产品，有以往电器产品无法比拟的优越性而日益受到广大用户的认可和喜爱。

科研领域及方向        热能与动力工程 / 先进控制策略在热工过程自动控制方面的应用研究项目概况    本项目主要针对众多热电联产机组在实施自动控制时所存在的问题，采用先进的智能优化控制理论，研究能较好地解决热、电负荷优化控制问题的先进控制系统，具体包括：热电联产机组热电负荷协调优化控制；锅炉母管蒸汽压力的优化控制；机组主汽温度的优化控制等。主要特点 传统控制和现代控制在提高热工对象的控制品质上已作了大量的努力，但对于一些复杂对象的控制效果仍欠佳。本项目对人工免疫系统这一新的智能理论进行了研究，并与传统的PID控制、模糊控制、预测控制等方法相结合，将新的思想与传统及成熟的控制理论有机结合，应用于解决实际复杂热工过程的优化控制，以期取得良好控制效果。技术指标     着眼于热电厂母管制机组实现热、电负荷整体优化控制需要解决的的一些关键问题，针对现有控制系统的不足，研究更为有效的基于免疫算法、多Agent技术和预测控制方法等的智能优化控制系统。市场前景本项目研究成果对改善中小电厂锅炉燃烧自动控制的现状，提高其锅炉自动投入率和经济效益，以及节约能源都具有重要意义。此外，还将有力地促进人工免疫技术的发展及其在热工过程控制中的应用，并为类似分布式复杂系统的控制提供借鉴。

随着物联网技术的不断发展，其能耗管理与供能问题日益突出。收集广泛存在于环境中的低频振动与低品位余热为物联网分布式供能提供了新的可行方案。低频机械能与热能的并向收集是近年来能源领域的研究热点之一。传统的基于压电（piezoelectric）/热释电（pyroelectric）收集振动热源的机械能与余热等静态型换能技术得到了一定关注，其通过耦合高电压输出的摩擦电（triboelectric）换能单元可实现高功率密度输出。

一、 项目简介2012年，国家发布的质量发展纲要（2011-2020年）提出“重点行业实施可靠性提升工程”战略性要求。随着国内电器行业的高速发展，在国际化的大背景下，无论是用户还是生产厂家要求电器产品除满足一般技术指标外，还提出了可靠性指标要求。本项目贯彻所有低压电器产品可靠性国家标准以及中国标准化协会CAS标准（本单位作为负责起草单位完成标准内容的起草与制订）的要求，研制开发了相应的可靠性试验设备和生产检测设备，为电器检测机构及电器制造企业对所属产品进行可靠性试验和科研生产试验提供服务。这些试验设备均在国内外没有样机的情况下自行研制，具有重要创新及完全自主知识产权。已获得授权国家发明专利、实用新型专利和软件著作权30余项。同时，开发了双电源自动转换开关、智能漏电保护器、智能塑壳断路器、大功率恒流源、瞬动测试仪、总线适配器等十余种产品。二、 项目技术成熟程度技术成熟，已进行推广应用。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）性能优于国家标准及CAS标准的要求，达到国际先进水平。已获发明专利、实用新型专利及软件著作权30余项，申请发明专利多项，获得国家二等奖、省部级一等奖多项。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）电器行业在国际化进程中，除要求产品性能方面达到国际水平，在反映产品性能的另一核心指标——可靠性水平方面也提出了具体的要求。本项目致力于在现有基础上，打造国内最具有技术优势、最具规模和成长性的可靠性检测设备生产企业，为客户提供完整的电器检测设备技术研发和整体解决方案。在电器行业乃至其他行业具有广阔的市场应用前景。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）投资规模：约300万元，可在原有业务基础上投资，具体面议。六、 生产设备机床等加工设备、仪器仪表等测试设备。七、 效益分析在电器行业乃至其他行业内进行广泛的推广应用，销售额每年以50%的速度增长，利税：预期三年时间达到1000万元左右。八、 合作方式专利技术许可、合作开发产品、提供配套设备及技术支持。1、推广科研成果，包括检测设备、智能产品、产品现代设计；2、开发新产品、新设备。九、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）项目联系人：李文华电话：13312176902，022 - 6020 4361邮箱：liwenhua@hebut.edu.cn十、 高清成果图片   

基于Seebeck效应的热电转换材料可以实现热能与电能之间的直接相互转换，可为物联网体系中的小型传感器或电子设备提供可持续工作的电能。目前，基于传统电子型的热电转换材料（e-TE）在室温环境下捕获的能量可以达到毫瓦级的输出功率，但是受半导体电声输运行为的限制，优化的热电势约在200 μV/K左右。为获得1-5伏的供传感器工作的电压，在室温环境下的小温差工况下需要成千上万对n/p传统电子型热电对，增加了热电器件的集成难度和复杂程度；或者需要外接DC-

研究发现具有层状结构的SnSe的二维界面对声子具有强烈的散射作用 (图1左)，使得SnSe沿着层间方向具有很低的热导率，在773K温度下可达最小理论值 ~ 0.18 W/mK。寻找低热导率材料和降低热导率是热电领域长期以来提高热电优值ZT的有效途径。在聚焦SnSe层间低热导率的基础上，如能在此方向上实现高的电传输性能，则可实现高的热电性能。通过简化由 Wiedemann-Franz和Pisarenko关系决定的载流子浓度对ZT值的束缚后，ZT值关系可简化为: ，可见提高层间电传输性能需同时优化载流子迁移率 (m) 和有效质量 (m)。 由于SnSe材料在800K温度点存在一个从Pnma到Cmcm的相变，经过同步辐射和变温TEM实验测试发现该相变从600K便开始持续发生。利用该持续相变特性，通过调整电子掺杂浓度可将轻导带和重导带之间经历一个简并收敛 (增加有效质量和减小迁移率) 和退简并收敛 (减小有效质量和增加迁移率) 的过程。利用这一过程，恰好优化了迁移率和有效质量的乘积 (mm) (图1中)，使得SnSe在整个温度范围内都保持较高的电传输性能。通过对比电子和空穴掺杂的n型和p型SnSe材料发现，通过电子掺杂后Sn和Se的p轨道在导带底会产生电子离域交叠杂化（而在价带顶则不存在这一现象），使得n型SnSe的电荷密度增大到足以填满层间空隙，实现了层间电子的隧穿 本征的SnSe的层状结构就像一堵墙，可以同时阻碍声子和载流子 (电子和空穴) 的传输。但通过重电子掺杂后，导带底的电子离域杂化现象增大了电荷密度，在墙内和墙之间只为电子量身定制了一条传输的隧道，如图2所示。在大电荷密度的基础上，加之连续相变引起的能带结构变化和晶体对称性的提高三个主要因素使得SnSe在层间方向表现出优异的电传输性能，当温度高于700K时，在SnSe的层间方向产生了比层内更优异的“三维电荷”传输效应。这种 “二维声子/三维电荷” 传输特点大幅提高了n型SnSe的热电性能。

通过制备合适比例的Bi2Te3与GeTe的合金，人为地向体系中引入了大量的Ge空位缺陷，且如图所示，运用球差矫正电子显微镜的观测技术可以清楚地观测到这些Ge空位的前驱体空位“簇”。通过合适的热处理优化过程，研究人员还追踪到此类前驱体逐步演化成van der Waals gap空位面缺陷的过程。这些面缺陷会在材料内部诱导产生大量呈负电性的新的180度铁电畴结构，平衡材料内由载流子浓度过高导致的过剩的正电性，最终达到优化材料性能的目的。最终，该项工作使得GeTe基热电材料的总体性能大幅提升，在温度达到773K时，该体系热电材料优值ZT达到了2.4，相比于优化前，提升了60%；在323~773K较宽的工作温度区间内，材料的平均ZT高达1.28，相比于优化前整整提升了一倍，达到了中温区热电材料在商业应用中对性能的需求，使其成为中温区优良的候选材料。