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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
超大型水电站金属结构关键材料成套技术
针对建设超大型水电站对压力管道用新型高性能关键材料与成套技术的迫切需求，集成开发了超大型水电站金属结构关键材料成套技术。提出了易焊接高强水电钢板、焊材、配套焊接工艺一体化解决方案，采用双淬火调质工艺，突破了 150mm 特厚岔管用板低压缩比连铸生产工艺心部性能技术瓶颈。开发出适应50kJ/cm 大线能量焊接的 800MPa 级配套超低氢焊材，填补了行业空白。该成果获 2017 年冶金科学技术一等奖，2018 年国家科学技术进步二等奖。
北京科技大学
2021-04-13
氢能源车用纳米结构镁基合金复合储氢材料
针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了Mg纳米线的储氢性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的Mg纳米线。结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制Mg纳米线的长度和直径。测试结果显示，Mg纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。实验结果显示，直
南开大学
2021-04-14
超高压氢气无油润滑动密封材料及结构
项目背景：1.加氢站超高压压缩机属于氢能基础建设领域核 心装备的核心零部件，密封件的密封性能和使用寿命对压缩机的 安全可靠性和效率等起到至关重要的作用，密封件的耐压性能、 自润滑特性与耐磨性能决定了压缩机的最高压力等级。2.超高压 氢气无油润滑密封的主要难点和技术瓶颈是：超高压、无油润滑、 超高压差气爆三个极限工况的叠加。超高压密封泄露率往往难以 保证，摩擦力大，造成温度超过使用极限，可导致密封部件快速 失效。氢气压缩机密封部件完全处在无油润滑状态下服役，对材 料的自润滑特性和耐磨性能提出严峻挑战，常规动密封材料摩擦 系数高且使用寿命短。超高压差气爆可导致密封材料内部气爆损 坏，导致极短时间内密封失效。
所需技术需求简要描述：1.在 90 MPa 氢气工况下，动密封 泄露率低于 0.4%；2.在 90 MPa 氢气工况下，动密封件使用寿命 超过 1000 h；3.在 90 MPa 氢气工况下，动密封件能适用于完全 无油润滑工况，能够保证油气隔离，不污染氢气。
对技术提供方的要求:1.具有国内固体润滑材料及密封材料 研发机构、橡胶材料研发机构，具备固体润滑材料、密封材料和 橡胶材料的研发设计能力；2.具备完善的样品成型及制作能力，拥有完善的产品分析、成型、测试、检测装备。
青岛康普锐斯能源科技有限公司
2021-09-03
氢能源车用纳米结构镁基合金复合储氢材料
针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了 Mg 纳米线的储氢性能研究。
MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的 Mg 纳米线。
结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制 Mg 纳米线的长度和直径。测试结果显示，Mg 纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。实验结果显示，直径为 30-50nm 的 Mg 纳米线具有良好的可逆储放氢性能。研究成果发表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. AlloysCompds 等期刊上，授权发明专利 2 项。
南开大学
2021-04-13
基于机器视觉的材料与结构损伤智能化检测技术
高速公路、城市高架等桥梁、地铁隧道、大坝、房屋建筑等混凝土结构或钢结构在施工或长期运营期间会出现裂纹或其他缺陷，进而带来很大的安全隐患。针对此情况，提出了混凝土、钢结构表观损伤远程非接触测量理论，研发出结构表观损伤的非接触检测仪与分布式监测系统。已经在国内外数十座桥梁、隧道与建筑上得到应用。
南京工业大学
2021-01-12
基于纳米多孔材料的结构设计和表面修饰工程
纳米多孔金属材料由于具有独特的三维、连续多孔结构，在超级电容器、催化和传感领域有潜在的应用价值。以纳米多孔金、纳米多孔钛为基体材料，利用磁控溅射沉积、去合金法、电化学沉积等方法，在多孔结构表面沉积纳米一维和二维纳米材料如纳米氧化钛、纳米氧化锰等半导体材料以及石墨烯、石墨烯量子点、氮化碳等材料，制备出复合结构材料，以获得良好的储能、催化、传感性能。
上海理工大学
2021-01-12
高温压电振动能量回收器件和高温驱动器
传统PZT压电陶瓷应用广泛，但在居里温度较低，环境温度较高时，PZT陶瓷样品极易退极化。随着压电材料的应用范围的进一步拓展，一些极端条件对压电陶瓷的应用提出了新的挑战。北京大学工学院实验室利用高居里点的钪酸铋-钛酸铅压电陶瓷制备了基于d31模式和d33模式的应用于高温环境中的压电振动能量回收器，器件可以稳定地工作在150℃以上的高温环境中。高温下由于电畴被活化，器件的压电系数和相应的输出功率比室温时提高一倍以上。 与压电能量回收器不同的是，压电驱动器是一种利用压电效应，将电能转化为机械能实现纳米级驱动的器件，压电驱动器利用压电材料的准静态逆压电效应实现10微米至100微米的微小位移；同时，还可以利用压电陶瓷的高温谐振动效应制备高温压电马达。
北京大学
2021-02-01
高温压电振动能量回收器件和高温驱动器
传统PZT压电陶瓷应用广泛，但在居里温度较低，环境温度较高时，PZT陶瓷样品极易退极化。随着压电材料的应用范围的进一步拓展，一些极端条件对压电陶瓷的应用提出了新的挑战。北京大学工学院实验室利用高居里点的钪酸铋 - 钛酸铅压电陶瓷制备了基于 d31模式和d33模式的应用于高温环境中的压电振动能量回收器，器件可以稳定地工作在 150℃以上的高温环境中。高温下由于电畴被活化，器件的压电系数和相应的输出功率比室温时提高一倍以上。
与压电能量回收器不同的是，压电驱动器是一种利用压电效应，将电能转化为机械能实现纳米级驱动的器件，压电驱动器利用压电材料的准静态逆压电效应实现10微米至100微米的微小位移；同时，还可以利用压电陶瓷的高温谐振动效应制备高温压电马达。
北京大学
2021-04-13
双面高温超导涂层导体
基本概念：双面高温超导涂层导体是指用薄膜沉积的方法将微米级高温超导薄膜材料制备在厚度为几十到一百微米、宽度为几毫米到几厘米、长度为百米到几千米的Ni合金薄带的两个表面上，使其具有承载大电流能力的带状材料。 主要功能与应用领域：在液氮温区，双面高温超导涂层导体具有每厘米宽度上承载几百安培、甚至超过1000安培电流的能力，并且适合高场下的应用，因此，特别适合于大电流、强磁场下的应用。双面高温超导涂层导体可用于大电流电缆、大电流限流器、高功率变压器、小型化强场磁体、高功率发电机、电动机、电磁弹射器、电磁储能器的制作。 图1 双面高温超导涂层导体结构示意图 图2 双面高温超导涂层导体样品照片 特色及先进性：本团队研制的双面结构高温超导涂层导体具有承载电流水平高、制作成本低的特点。我们采用溶液涂覆平整化+离子束辅助沉积+中频反应磁控溅射+金属有机化学气相沉积+直流磁控溅射的技术路线完成各层薄膜的制备，由于采用发明的基带自加热结合两面同时沉积的方法，带材成本大幅降低，制备效率显著提高。 技术指标：短样Jc大于1.8MA/cm2，双面Ic超过500A/cm；长度>10米，Ic>300A/cm。 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电力电子、国防军事、以及医疗领域，应用前景广阔。超导电力技术是从根本上为降低电力系统损耗、提高电力系统输送能力、有效限制故障短路电流、提高电网的安全性和改善电力系统动态特性开拓的新技术途径，给电力、能源、交通等有关的科技业带来革命性的发展；利用高性能的超导带材研制的电磁弹射器与蒸汽弹射器相比，体积、重量减少一半，弹射能增加了50%，弹射效率提高了10倍以上，满足了重型舰载机弹射的需要；高性能的超导带材使得高能脉冲武器（激光、微波、粒子束）及电磁炮等新概念武器的实战化成为可能；采用高温超导磁体制成的核磁共振成像仪，损耗低（比铜低1000倍）、灵敏度高、信噪比好，可以大大提高成像质量、降低成本，这种超导磁共振成像设备不仅可以用在大型的医疗机构中，也可以用在小型诊所，对于提高生命的质量意义重大。
电子科技大学
2021-04-10