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關于高Tc薄膜鐵電材料機制的研究
基于過去發展的基于第一性原理電子結構計算的有限溫度下鐵電-順電相變模擬手段，指出Fisher等人提出的有限尺寸標度理論存在缺陷，并針對鐵電-順電相比提出修正方法。此理論缺陷存在的本質原因是理論推導過程中對體材到薄膜演變過程中哈密頓量變化的忽視，是由當時實驗技術與針對具體材料物性理論模擬手段的局限造成的。新發展出來的修正方法可廣泛適用于類似鐵電材料的物性模擬。 研究中，以SnTe作為一個例子，來研究標度律不成立的體系；以BaTiO3為一個例子，來描述標度律成立的體系。通過對比兩類材料在從體材到薄膜變化過程中電子結構與相變溫度變化的規律，作者發現相變序參量的變化可以作為一個描述子，來區分此兩類系統。在標度律成立的體系，體材與薄膜的相變序參量并不發生變化，這個也是70年代Fisher等人提出標度律的一個基本假設。而對SnTe這類材料，在從體材到薄膜的演化過程中，相變序參量已經發生了變化。這一機制也為尋找、預測和設計低維高Tc鐵電材料提供了新思路。不同于之前研究常采用的施加應變等外部調制手段，新機制預測的低維鐵電材料具備本征高Tc，更易于脫離實驗室條件走向工業生產。課題組期待這一工作能激發更多高Tc鐵電材料的發現。圖1. 材料的相變序列(a) 滿足標度律的傳統鐵電材料；(b) 不滿足標度律的二維鐵電材料；(c) 不滿足標度律的一維鐵電材料。當且僅當材料的低維相變序列發生改變時，標度律不成立，該材料有可能發現高Tc，即(b)(c)，有待于進一步的實驗發現。
北京大學
2021-04-11
硅基新一代鋰電負極材料制備
目前鋰離子電池的能量密度已經越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機和大規模儲能方面的應用。鋰離子電池的能量密度低主要是因為所采用的正負極材料的比容量較低，尤其是負極材料石墨，其理論比容量為 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商業化前景的負極材料為硅基負極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據招商證券預計，硅基負極材料在 2020 年的市場使用量接近于 5 萬噸，銷售額接近于 50 億。 然而硅基材料在充放電過程中較大的體積變化率（>300%）限制了其商業化應用，較大的體積變化導致極片碎裂以及電解液在材料表面持續分解，從而造成其循環性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導體，其導電性較差，從而導致硅基負極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負極材料這兩大缺點是普及硅基材料在鋰離子電池應用的關鍵。 陳永勝教授課題組結合在納米技術和石墨烯材料領域的專長，經過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業化的工藝技術制備了石墨烯包覆的硅基負極材料，主要技術創新點包括：1）采用獨特的、具有自主知識產權的納米技術將大粒徑的硅粉進行納米化處理，納米化大大緩解了硅在充放電過程中體積變化的問題，從而從根本上解決了硅基負極材料循環性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發揮了石墨烯導電導熱性能好、機械性能優異、電化學性能穩定等特點，改善了材料的鋰離子擴散性能和電子導電性，大大提高了功率特性； 14隔絕了硅與電解液的直接接觸，抑制副反應造成的電解液分解和材料侵蝕，提高了首次效率，延緩了使用過程中的壽命衰減；進一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結構的整體穩定性，極大地提升了循環特性。
南開大學
2021-02-01
牙科用藻酸鹽印模材料精準投料器
本專利通過微電子電路精準控制藻酸鹽印模材粉劑的量及水量并保持水溫在規定的恒定溫度，使最終得到的印模膏的稀稠度適當，強度適當從而取得臨床適用的印模。可應用于口腔科各類使用藻酸鹽印模材制取印模的操作。
天津醫科大學
2021-02-01
高性能導電聚合物納米復合材料
導電聚合物不僅在國家安全、國民經濟，而且在工業生產和日常生活等領域都有極大的應用價值。導電聚合物具有防靜電的特性，可以用于電磁屏蔽。導電聚合物具有摻雜和脫摻雜特性，可以做可充放電的電池、電極材料；它對電信號的變化非常敏感，因此可以做傳感器；能夠吸收微波，因此可以做隱身飛機的涂料；利用導電聚合物可以由絕緣體變為半導體再變為導體的特性，可以使巡航導彈在飛行過程中隱形，然后在接近目標后絕緣起爆；與納米技術相結合，導電聚合物可以制成分子導線材料，制作分子器件和其它電子元件。 利用介孔硅為模板，在其孔道里封裝導電高分子聚吡咯，形成了新的核-殼型導電高分子納米復合材料。復合材料中聚吡咯的分解溫度分別比純樣（240度分解）高出50-80度，其熱穩定性提高了約20%-30%。在加電場誘導下，聚吡咯分子鏈上的自由電子或空穴載流子遷移而產生界面極化引起高的電流變效應。 采用嵌段共聚物（P123）為結構定向劑，分別在碳納米管（CNT）及納米Fe3O4存在下，以原位化學氧化聚合的方法制備出良好導電、磁性能的聚吡咯基納米復合材料。當碳納米管的含量超過20%時，其導電率已經達到7.0 S/cm。隨Fe3O4含量的增大，復合材料的磁化強度可達24.6emu/g。
華東理工大學
2021-02-01
鋰離子電池正極材料磷酸釩鐵鋰
成果描述：橄欖石型磷酸鐵鋰因為其具有環境友好、成本低、來源廣以及穩定性和安全性好等優點；但其過低的離子導電率和電子導電率也限制了LiFePO4在動力鋰離子電池方面的應用。 單斜結構的磷酸釩鋰晶體內部原子排列構成三維網狀結構，為鋰離子的遷移提供了有利的通道，因而Li3V2(PO4)3具有更好的鋰離子導電性。單斜結構的Li3V2(PO4)3具有較好的穩定性和大電流充放電特性，同時其在充放電時有不止一個鋰離子參與脫嵌，具有比LiFePO4更高的電壓平臺。 本研究通過加入高含量釩合成同時包含LiFePO4和Li3V2(PO4)3相的復合正極材料，利用Li3V2(PO4)3快離子導體的特性改善材料的導電性，使材料具更好的電化學性能。市場前景分析：低成本磷酸釩鐵鋰電池主要應用于（1）動力電源系統市場，主要針對電動自行車、電動汽車、電動觀光車、旅游游艇等.（2）儲能系統，比如高檔住宅小區的太陽能路燈、景觀照明燈、移動通訊基站蓄電池、風能發電等儲能系統。與同類成果相比的優勢分析：克容量(1C)：160mAh/g； 10C/1C＞80%； 常溫循環2000次保持85%以上； 振實密度：1.3g/cm3以上 國際先進。
四川大學
2021-04-11
功能磁性納米材料的構建及診療應用基礎
"該成果獲2018年度高等學?？茖W研究優秀成果獎（科學技術）自然科學類一等獎，系統研究了磁性納米材料的控制制備及表面修飾，研究成果發表在Coll. Surf. A與Nanoscale Res. Lett.，共計被SCI正面他引260篇次。研制出10L納米g-Fe2O3弛豫率國家標準物質（GBW（E）130387），教育部組織的科技成果鑒定認為該標準物質填補了國內外空白，對磁共振成像造影劑研制、生產及臨床應用具有重要意義。提出了一種交變磁場誘導磁性納米顆粒組裝的新機制，制備得到具有各向異性磁熱效應的水凝膠，結果發表在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等專業期刊上，被同行認為“交變磁場組裝磁性納米顆粒是過去十幾年來除了靜磁場控制組裝以外首次提出的新的組裝方式和機制”，“首次制備具有各向異性磁熱效應的磁性水凝膠”，“在未來的臨床熱療中具有重要應用前景”。
東南大學
2021-04-10
人工器官用生物組織材料及其制備方法
該技術制備的生物組織材料是一種以豬主動脈血管為基體,以氧化海藻酸鈉為交聯劑制備的人工器官用生物組織材料。
四川大學
2021-04-10
超高韌性水泥基復合材料工程應用
超高韌性混凝土（UHTCC） 硬化后具有顯著的應變硬化特征，在拉伸荷載作用下可產生多條細密裂縫，極限裂縫寬度小于0.1mm，極限拉應變可穩定地達到3％以上。該材料的極限拉應變是混凝土拉應變 (0.01%)的300倍以上，鋼筋屈服應變 (0.15%) 的20倍以上。采用UHTCC永久性模板-結構一體化設計方法，在模板設計過程中，使用模板的連接件和面板來分散混凝土主體結構上的裂縫，借助UHTCC材料的裂縫無害化分散能力將混凝土結構可能產生的裂縫分散成寬度小于0.1mm的無害裂縫，通過這樣的方法可以有效控制大體積混凝土表面的裂縫，從而提升其耐久性
浙江大學
2021-04-10
一種多孔粘土異構材料的制備方法
本發明公開了一種多孔粘土材料的制備方法。該方法的過程是:首先將脫水干燥后的廢棄有機膨潤土與共表面活性劑混合反應;再加入中性無機前驅體進行攪拌反應;然后固液分離;固體部分經焙燒去除表面活性劑和吸附的有機物染物,即得到所要求的多孔粘土異構材料。無須常規合成方法中的陽離子表面活性劑與粘土反應步驟,且無須額外添加陽離子表面活性劑。該方法制備的多孔粘土異構材料符合常規方法制備的同類材料的特點,比表面積大,孔分布均勻,孔徑介于微孔和中孔之間,空隙有序度高。由于該材料采用成本極低的廢棄物為原料,且無須添加陽離子表面活性劑,因而大大降低合成成本,簡化制備步驟。
浙江大學
2021-04-11
鐵磁性非晶合金功能材料制備及應用
研制出了多個具有自主知識產權的鐵磁性非晶、納米晶軟磁合金材料，具有優異的力學性能、軟磁性能、耐蝕性能及對染料廢水高效降解性能，具體研究成果包括：（1）高飽和磁感低損耗納米晶軟磁合金：研制了FeSiBPCu系列納米晶軟磁合金，飽和磁感應強度達1.8T以上，1.5T/50Hz條件下的鐵損僅為0.29W/kg，是高級取向硅鋼鐵損的1/2，技術性能遠優于日本主要生產和大力推廣的FINEMET納米晶合金系列產品，在高效節能電機、無線充電系統、新能源汽車等技術領域具有廣闊市場前景；（2）鐵磁性非晶合金構件涂層：制備了厚度達9mm的非晶合金構件涂層，非晶度90[[%]]以上，孔隙率低于1[[%]]，平均硬度達976HV，內聚強度為237MPa；利用激光熔覆技術進一步改善其力學性能，斷裂強度達1800Mpa，具有優異的耐蝕性能和耐摩擦磨損性能，適用于各種功能構件的在線修復；（3）鐵基非晶合金化學性能研究：研究了FePC(Cu)、FeSiBPCu、FeBC、FeCrNbYB等非晶/納米晶合金在對染料廢水的高效降解，發現合金表面的“自更新”行為可有效提高合金的重復利用性，同時良好的熱磁調諧性使合金便于降解后的自動回收，對于實現高效、低成本處理印染廢水，解決水污染問題具有重要的應用價值。
東南大學
2021-04-11