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低成本、高性能的新颖热电化合物的研究
随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。
北京师范大学
2021-02-01
高容量富锂锰基正极材料的合成与性能研究
本发明公开了一种富锂锰基正极材料及其制备方法。该方法采用共沉淀法制备前驱体[Ni(x-y/2)/x+(2-y)/3CoyMn((2-x)/3-y/2)/(x+(2-x)/3)](OH)2，然后采用高温固相法得到富锂锰基正极材料 Li[Li(1-2x)/3Nix-y/2CoyMn(2-x)/3-y/2]O2（0＜x＜0.5,0≤y≤0.15）。这些材料在 2.0-4.6V充放电比容量达到 200mAh/g 以上。本发明的制备方法工艺简单，成本低，适用于工业化大生产，所得到的富锂锰基正极材料在-20°C 下的放电容量可达到常温放电容量的 70%以上，可以广泛应用于电动汽车、通讯领域等。目前已经研究的体系有 Li[Li（1-x）/3Ni2x/3Mn （ 2-x ） /3]O2 ， Li[Li （ 1-x ） /3NixMn （ 2-2x ） /3]O2 ， Li[Li1/3-2x/3NixMn2/3-x/3]O2 ，Li1+x(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2+x/2 等。
江西理工大学
2021-05-04
一种参数可调智能高性能发动机主构架
成果描述：本发明公开了一种参数可调智能高性能发动机主构架，通过曲柄摇杆机构、摆杆、摇杆滑块机构将曲轴的圆周运动转化为副活塞的上下往复直线运动，主副活塞所受侧向力、阻力均较小，发动机噪声低、热效率高；通过特定尺寸大小关系，发动机体积和重量大幅降低；排量调整机构调整发动机的排量、压缩比与发动机其它辅助系统协调工作实现发动机热力循环类型可调。本发明可以根据负载、路况的变化实时调节发动机排量、压缩比、热力循环，确保发动机在各种负载、路况下都有良好的工作条件，中小负载时该发动机的节能减排效果更明显,四缸发动机排量的最大调整范围在1.2-3.5之间，发动机压缩比的最大调整范围在6-6之间。市场前景分析：内燃机工程技术领域。与同类成果相比的优势分析：技术先进，性价比较高。
电子科技大学
2021-04-10
电容器用PET-PEN共聚膜制备及其性能研究
电子元器件、集成电路和软件工程是电子信息技术发展的三大支柱，其中电阻、电容、电 感等无源元件作为电子元器件的主体在电子信息产品中扮演着必不可少的角色，而电容器占到 无源元件的40％～50％。用于电容器介质材料的主要有陶瓷、电解质和有机薄膜三大类，聚酯 薄膜作为电容器介质材料属于有机薄膜类。聚酯材料经双向拉伸工艺技术制成聚酯薄膜，聚酯 薄膜电性能优良，具有较大的介电常数，较小的介电损耗角正切，且吸水性较小，尺寸稳定性 好，耐化学性好，很适合于制造低压电器的电容器。经PEN共聚改性的聚酯薄膜更兼具有耐热 性好、抗刮伤和化学稳定性高、气体阻隔性强、强度高、抗紫外线辐射等特点，可用作F级耐 热绝缘材料，制作超薄录像带及高性能电子元件，如旋转电极线圈、薄膜电容器、变压器等。 本项目进行PET-PEN共聚酯薄膜的研制和性能测试，开发形成电容器膜用PET-PEN聚酯 切片的合成技术和膜加工技术。
华东理工大学
2021-04-11
非晶合金，高熵合金，高性能钢铁材料和多孔金属
在 Nature，Science，Physical Review Letters，Advanced Materials 等学术刊物上发表论文 200 余篇，申请中国发明专利 65 件，授权发明专利 22 件。2010 年相关块体非晶复合材料韧化的工作被 Nature-Asia Materials 做专题评述，多项其它工作还被 Science，Materials Today，Nature 等学术杂志做专题评述以及其它世界各国媒体报道。在新一代超高强钢和先进耐热钢研究上取得了国际水平的研究成果，其中关于超高强钢的成果被国际权威给予很高的评价，同时被科技部评为“2017 年度中国科学十大进展”并在央视新闻联播报道。 超高强钢； 先进高熵合金； 块体非晶合金； 非晶纳米晶软磁合金； 非晶态耐磨耐蚀合金； 非晶与高熵合金钎焊材料； 高熵合金生物材料； 高强耐蚀镁合金。
北京科技大学
2021-02-01
低成本、高性能的新颖热电化合物的研究
随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。
北京师范大学
2021-04-10
高性能防腐耐磨非晶粉末与热喷涂非晶涂层
非晶合金（又称金属玻璃）是一种结构/功能一体化新型金属材料，被誉为继钢铁、塑料之后的第三次材料工业革命性材料。非晶合金因其特殊的原子结构（长程无序）而拥有一系列独特的性能，如非晶合金是地球上最强和最耐腐蚀的金属材料；非晶合金具有高耐磨性能以及优异催化降解性能等。非晶合金及其衍生产品（粉末、涂层、催化剂）在海洋工业、石油化工、3D打印、水处理等行业具有非常广泛的应用前景。利用所团队研发的非晶合金粉末，可通过堆焊、激光、热喷涂等技术制备不同高性能非晶涂层，能赋予零部件防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、抗冲击、防腐蚀等优异性能，极大延长使用寿命。
华中科技大学
2021-04-10
一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法
简介：本发明公开了一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，属于冶金球团粘结剂技术领域。本发明按质量比称取膨润土35‑42份、活性石灰5‑8份、聚乙二醇2‑4份和聚酯树脂2‑3份混匀得混合物A；按质量比称取粉煤灰1‑2份、烧结矿筛下料5‑9份和氧化锆1份，与混合物A混匀得混合物B；按质量比称取淀粉4‑7份、食盐1‑3份、聚氨基甲酸酯1‑3份和酚醛树脂2‑4份混匀得混合物C；混合物B与混合物C混匀后即得粘结剂。本发明的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，将钢铁企业的废物资源化利用，且烧残率低，使球团矿的冶金性能得到改善，入炉矿石的品位提高，且减少了高炉炼铁冶炼的渣量，燃耗降低，具有良好的经济效益。
安徽工业大学
2021-04-11
低功耗高性能软磁复合材料及关键制备技术
项目针对软磁复合材料长期存在的严重问题开展了深入研究，提出了在软磁粉末基体表面原位生成高电阻率软磁壳层，降低涡流损耗并保持高磁性能的技术思路，发明了多软磁相核壳结构复合材料，构建了高性能软磁合金新体系，制备出具有高磁通密度、高直流叠加等不同特性的系列软磁复合材料。项目达到国际领先水平，获得了系统的自主知识产权，授权发明专利 43 项，发表论文 50 余篇，推动我国软磁复合材料产业进入了世界先进行列。
浙江大学
2021-04-11
三维石墨烯体相材料的制备及其性能研究
制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。
南开大学
2021-02-01