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异质复合结构对n型BiAgSeS材料热电性能的显著强化
在可再生能源日益短缺及温室效应日趋恶劣的严峻形势下，Seebeck效应作为一种新的能源转化方式，可以有效地将日常生活及工业生产废热和不能被太阳能电池有效吸收的红外波段转化为亟需的电能，故而引起了科研工作者们的广泛关注。衡量热电材料能量转化效率的最重要的指标是其品质因子ZT(=S2σT/κ)，如何提高材料的品质因子是热电科研工作者们普遍关注的问题。 由于本征的纳米析出相以及价键非简谐性(bond anharmonicity)的存在, BiAgSeS具有非常低的本征热导率κ；然而，因其过低的载流子迁移率极大地限制了其功率因子S2σ。何佳清教授课题组巧妙地将在二维薄膜中广泛运用的调制掺杂(modulation doping)技术推广到三维块体BiAgSeS材料中，使用具有不同载流子浓度的异质晶粒构建三维复合结构，从而极大地提升了该材料中的载流子迁移率，使得功率因子S2σ相对于均匀掺杂的对照样品提升了约87%，进而显著地提升了BiAgSeS材料的热电转化效率。文章结合了透射电子显微术和理论计算对在n型BiAgSeS三维块体复合材料中运用调制掺杂改进载流子迁移率的物理机制做了深入的探讨；该工作对调制掺杂技术在三维块体热电材料中的广泛运用颇具启发意义。
南方科技大学
2021-04-13
有机光电器件中的薄膜电导率提高机理技术研究
本成果通过有机光电器件中有机薄膜的缺陷态来揭示： 1. 有机半导体薄膜中的缺陷起源； 2. 界面能级排布或者出现的界面能级钉扎的机理； 3. 缺陷态的存在对器件中载流子传输的影响； 4. 使用有效的有机、无机材料掺杂来极大的提高有机半导体薄膜的电导率。从而获得以有效、简单的使用方法来提高有机光电器件的性能。
扬州大学
2021-04-14
巨热电势的离子热电材料
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-
南方科技大学
2021-04-14
高性能多功能聚四氟乙烯微孔材料的绿色制造
具有微纳多孔结构的聚四氟乙烯（PTFE）微孔材料在高效过滤、防水透声、高端织物、医疗器械等国民经济战略新兴产业的关键材料。但是，由于PTFE材料极难加工，近五十年来，只有美国Gore公司开发的拉伸法实现了PTFE微孔产品的大规模商品化生产，产值高达百亿。但是，拉伸法存在的一些顽固问题仍然没有得到解决，如产品均匀性、产品孔径与孔隙率的。本成果颠覆传统拉伸法，创造性地提出了基于剪切诱导原位成纤工艺，巧妙地解决了存在半个多世纪的问题，可制备具有高孔隙率、小孔径、高强度的高性能PTFE微孔材料，并且可根据生产需求灵活调整产品宏观性状与微观结构，仅通过简单的工艺参数调整，即可实现具有不同微观结构的平板膜、纤维、中空纤维膜、微孔泡沫等批量化生产。与拉伸法相比，本成果工艺灵活、设备简单、能耗显著降低、无环境污染，具有良好的产业化潜力。此外，本成果提供了一种具有普适性的PTFE微孔材料改性方法，可以通过先进的复合工艺实现具有高导电、高导热等功能化PTFE材料，有效填补市场空白。围绕本成果，已发表多篇国际论文、申请四项国家发明专利、两项海外专利，在油水/固液分离、先进织物等领域具有良好应用前景，相关产品已成功验证并得到多方行业内专家认可。
山东大学
2025-02-08
高性能富镁及富镁铝复合涂料
1）在国内外首次研究开发了对镁合金具有阴极保护作用的富镁涂层，通过优化的微弧氧化技术获得高度孔隙率表面，并通过硅烷处理使涂层与镁合金的结合力从6MPa提高到12MPa。利用纯镁颗粒的牺牲阳极作用及氧化铈颗粒的控制活化作用，得到对AZ91D镁合金具有高度屏蔽作用、阴极保护作用和高结合力的耐蚀富镁涂层，耐蚀显著提高，耐盐雾2200小时以上。 2）在富镁涂料的基础上，通过以部分铝粉代替镁粉，研制开发了适用于铝合金基体的新型高性能镁铝复合涂料，该复合涂层对铝合金具有高结合力、兼备屏蔽、阴极保护和缓蚀等多种功能，极大提高了铝合金的耐蚀性，其耐盐雾性能达到4000小时以上。 主要技术指标：涂层具有优异的物理机械性能、耐蚀性。特别适合于苛刻的腐蚀环境中。镁合金是最轻的金属结构材料，在军机、卫星、导弹等航空航天器中具有极重要的应用价值，在汽车、民航机、电器产品等有很广泛应用。但由于镁合金在自然环境和各种腐蚀性介质中腐蚀速率皆很高，腐蚀已成为制约其应用的主要问题之一。我们开发的适用于镁合金的富镁涂层，大大提高了镁合金的耐蚀性，其成本与目前使用的高分子类涂层相当，但耐蚀性显著提高。在各种军、民用镁合金的应用场合都具有明显的推广应用前景。铝合金是应用最广泛的有色金属材料之一，但在苛刻的腐蚀性环境中（如海水及海洋气候等），铝合金皆需要采用涂层保护技术，我们开发的适用于铝合金的镁铝复合涂层，其成本与目前使用的高分子类涂层相当。
北京化工大学
2021-02-01
高性能特种粉体材料近终成形技术
该项目属于粉末冶金学科。高性能特种材料具有其他材料不具备的特殊性能，在高技术领域中具有不可取代的关键作用。然而，这类材料往往硬度高、脆性大，难以采用传统技术加工制备，成为许多国防和民用高技术装备发展的瓶颈。为此，项目基于粉体流变成形原理，研发了难加工材料的近终形制造新技术，广泛应用于国防和民用高技术领域。
北京科技大学
2021-02-01
高性能稀土镁合金薄板带生产技术
“高性能稀土镁合金薄板带生产技术”项目是以北京市科委经费支持为起源、以国家“十二• 五”科技支撑计划为发展，以北京科技大学与美国波音公司国际合作开发高性能稀土镁合金等为基础，逐步形成的一项特色科技成果。通过系统地研究铸轧、挤压板坯热轧、铸锭热轧和热处理过程中镁合金组织演变机理与性能控制技术等，研发出具有高成形性能的稀土镁合金；实现了高精度镁合金板成卷轧制过程自动化控制及精整、表面处理技术的开发，并完成了高精度镁合金专用轧机机组及控制装置的研发设计及应用，在此基础上研发出高性能稀土镁合金薄板带生产工艺技术。
北京科技大学
2021-02-01
高性能聚丙烯成核剂的开发和应用
开发了一系列高效聚丙烯成核剂以及相关的生产工艺，并应用所开发的高效成核剂开发了高性能聚丙烯专用料。具体成果如下： （1）开发了具有非对称结构的山梨醇类聚丙烯透明成核剂，应用此类成核剂可以开发高透明聚丙烯专用料，可以应用在食品包装、日用品以及医用注射器等领域。目前此类成核剂已经小批量生产。 （2）开发了制备有机磷酸盐类成核剂NA-40的一步法新工艺，将传统工艺中的三步反应集于一釜完成，工艺简单，产品的总收率达到86%，达到国际先进水平。制备了纳米有机磷酸盐类成核剂，对聚丙烯的力学性能和光学性能都有比较明显的改善，具有良好的应用前景和经济价值。纳米成核剂与市场未纳米化的同类产品相比，在达到相同改性效果时，成核剂的应用量可减少一半，具有较好的推广价值。应用这类成核剂可以开发高透明、高刚性、高耐热的聚丙烯材料。目前，此类成核剂已经批量生产（上海科塑高分子材料有限公司）。 （3）开发了一种新型高效羧酸金属盐类聚丙烯β晶型成核剂，结构属国内外首创，已经申请国家专利。这种成核剂具有较高的成核效率和选择性，能够诱导聚丙烯产生高含量的β晶型，聚丙烯的抗冲击强度提高3-4倍，热变形温度提高10-15℃，解决了聚丙烯一直存在的抗冲击强度和热变形温度不能同时提高的矛盾，应用这种成核剂能够开发高抗冲高耐热的聚丙烯材料。目前，此类成核剂目前处于中试阶段。
华东理工大学
2021-02-01
高性能铝合金架空导线材料与应用
2018年国家技术发明二等奖
电网是我国经济发展的命脉，架空输电导线作为电力输送的“血管”是电网中用量最大、最关键的组成部分之一。导线的导电率每提升1%IACS，全国每年节约线损超70亿千瓦时。特高压、远距离、大容量输电和清洁能源利用的发展，对架空导线的导电率、强度、耐热性能和疲劳性能提出了更高的要求。但提升导电率与同时提高强度和耐热性之间存在矛盾，导致我国电网建设急需的特种导线难以满足工程需求。上海交通大学孙宝德教授团队与江苏中天科技集团合作，经十余年研究，取得以下创新性成果：
1.发明了耐热高导Al-Zr-Y合金材料及微结构调控工艺，解决了耐热相粗大和溶质锆(Zr)原子析出不充分的难题，使导电率从60% IACS提高到60.8%IACS，耐热温度从150℃提高到210℃。研制的耐热铝合金导线电网改造工程中获得大量应用，占国内耐热导线40%市场份额；
2. 发明了高强抗疲劳Al-Mg-Si导线，解决了强化相调控和超细夹杂去除的难题，显著提高了材料的抗疲劳性能，在运行张力增大的条件下，振动疲劳寿命超过3000万次。研制的特种大跨越导线和全铝合金节能导线，占国内30%市场份额，特别是大跨越导线，几乎包揽了国家电网大跨越工程；
3. 发明了高效除氢、活性涂层陶瓷过滤和新型细化剂制备等导线冶金质量控制技术，解决了微量杂质元素与气体去除的难题，实现了电工铝导线的导电率从61%IACS提高到62.5%IACS以上，研制的新型节能导线在特高压工程中获得大量应用。
上述成果依托国家973项目、国家自然科学基金、上海市节能减排专项等项目，共获得19项中国发明专利，1项美国专利和25项实用新型专利，发表论文49篇。成果在特高压电网建设、电网增容改造、新能源并网发电、电网领域节能减排中发挥重要的作用，并且出口到欧美及一带一路沿线国家，海外累计架线超2万公里，打破国际垄断，成为中国制造和中国电力走出去的“国家名片”。
导线性能测试实验室
超细夹杂物去除-现场试验
加拿大奥尔兹湾跨海大跨越——世界拉力最大的输电跨越工程
晋东南-南阳-荆门 1000kV 黄河大跨越
上海交通大学
2021-05-11
低场高性能稀土超磁致伸缩材料
国家“863”支持项目。采用一种新的制造技术，制造<110>轴向取向多晶棒材，在5MPa预应力和500 Oe磁场下的磁致伸缩系数达l//=950-1150ppm，重复性好，一致性高，工艺易于控制，成品率高。已获国家发明专利，拥有自主知识产权。 材料的应用领域及市场前景预测 (1) 国防、航空航天和高技术领域：主要用于制造声纳用水声换能器与水声对抗换能器、线性马达、燃油喷射器、传感器、噪声与振动控制系统等，可用于航空飞行器、地面运载工具和武器等。据预测2015年此领域的世界市场额将达到3.3亿美元。 (2) 运输领域：主要用于反噪声、减振和消振、刹车系统、燃油喷射系统、阀门、泵和线性马达等。预测2015年世界需求量将达到10.5亿美元，是本世纪初用量最大的领域。 (3) 现代高技术领域：主要用于超声波技术、波动采油技术、海洋通讯、海洋开发与勘察、海洋捕捞等。预计2015年此领域的世界市场额将达到3.3-4.0亿美元。
北京科技大学
2021-04-11