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PbTe基熱電材料
PbTe材料體系作為p型熱電材料有著優異的性能，不但呈現出較高的熱電優值ZT=2.3@923K（Energy Environ. Sci., 2015, 8, 2056），并且在室溫到900K的溫度范圍擁有較高的平均熱電優值ZTave=1.56，因而其理論發電效率可達20.7%（Nat. Commun. 2014, 5, 4515）。這兩篇論文從不同的方法和機制出發，在n型PbTe研究上實現了重大突破，極大地平衡了n型PbTe相較于p型材料性能的劣勢。 第一篇論文中，該團隊研究發現：通過InSb的復合及實驗條件的控制，有效地在PbTe基體材料中引入多相納米結構，可同時優化該材料體系的熱、電輸運性能。一方面，納米相和基體之間的能量勢壘（勢阱）可以通過能量過濾效應提高Seebeck系數，進而增強功率因子；另一方面，多重納米相的引入增強了界面處的聲子散射可降低晶格熱導率。最終，在n型PbTe-4％InSb復合材料中，獲得極高的熱電優值ZT=1.83（773 K），是目前n型PbTe材料體系中的最高值。
南方科技大學
2021-04-13
PbTe熱電材料
目前p和n型PbTe材料都擁有了非常高的熱電優值。然而，PbTe材料的機械性能差，遠低于其他主流的熱電材料。比如，PbTe材料的洛氏硬度和抗沖擊韌性分別只有39 kgmm-2和0.35 MPam1/2，遠低于Bi2Te3的。這一矛盾非常不利于PbTe材料的實際應用。何佳清團隊之前在n型PbTe材料中加入單質Sb，得到PbTe-3%Sb復合材料，顯著提高了熱電性能 (Energy and Environmental Science, 2017,10,2030)。本文在之前工作的基礎上，進一步采用了固溶PbS的方法，將n型PbTe-3%Sb材料的硬度提高了60%，而其熱電優值僅僅降低了6%。這一結果使PbTe材料擺脫了當前的窘境。研究發現固溶PbS（<12.5%）雖然對彈性性質如彈性模量等參數影響很小，卻可以引入大量的點缺陷和位錯網。因此硬度的增強主要是由于缺陷對位錯運動的阻礙，而非化學鍵的強化作用。之前的觀點認為是固溶PbS之后，PbTe材料內部的成分波動（團簇）造成了硬度顯著增強。該團隊的發現從一個新的視角解釋了PbTe-PbS合金體系硬度的強化。
南方科技大學
2021-04-13
高性能低膨脹鋁基復合材料及構件
衛星在軌運行和返回過程中需經歷極端高低溫環境，構件尺寸的穩定是保證衛星在軌高精度、返回高安全、任務高可靠的關鍵。針對衛星搭載的某寬帶微波載荷與衛星本體材料之間熱膨脹系數不匹配極易導致的載荷在軌及返回過程中載荷接收精度不穩定、信息傳輸不連續等問題。我校陳駿教授團隊以原創的負熱膨脹技術研發了具有輕質、熱膨脹系數低、力學性能優異、尺寸穩定性好的高性能低膨脹鋁基復合材料，并研制了系列關鍵連接內置件、環件等高性能低膨脹構件，首次將負熱膨脹技術應用到我國的衛星上，填補了高性能低膨脹金屬構件在工程應用領域的空白。該技術使得某寬帶微波載荷與衛星本體之間熱膨脹匹配性增強、界面應力大幅度減小，保證了衛星在軌與返回過程中信號高精度傳輸與接收，助力衛星成功返回。
圖1 實踐十九號衛星成功返回（圖片來源國家航天局）
圖2 高性能低膨脹鋁基復合材料及構件應用于全球首顆可重復使用返回式技術試驗衛星（圖片來源央視新聞頻道）
北京科技大學
2025-05-21
鋁基復合材料
金屬基復合材料問世不足三年，但由于其制備工藝簡單，價格便宜，具有高比強、高比剛及高耐磨性等優良性能，在國外已廣泛用于航空、航天、汽車、軍工等領域。我校于80年代開始進行鋁基復合材料的制備、性能及應用研究，已獲得許多重要成果，現已可用穩定工藝制備管材、棒材及形狀較為復雜的零部件，如汽車連桿、汽缸套、油田抽油機缸套、汽車摩擦片、皮帶輪等機器構件，還可用于開發各
西安交通大學
2021-01-12
水泥基自修復材料
北京工業大學
2021-04-14
碳纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料
碳纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、韌性高，能夠廣泛用于能源、交通、化工等領域的關鍵部件，比如摩擦制動材料、耐化學腐蝕葉片等。
東南大學
2025-02-08
磷酸鎂基快速修補材料
本技術開發了先進的磷酸鎂基快速修補材料。通過使用分子模擬技術，聯合數學模型的建立，能夠指導高耐水性快速修補材料的合成。
青島理工大學
2021-04-22
新型硼基鋰電負極材料
首先設計合成了 Fe2B 間隙化合物，其中包含一維硼鏈結構和高導電的 Fe 主體網絡，該化合物表現出與純硼截然不同的電化學性質， 1400 次循環后基于 B 計算的容量可達 10700 mA h/g 。高導電的 Fe 基質和高分散的一維硼鏈結構首先激活了部分 B 的儲鋰潛能，并且在循環反應過程中 Fe 基質不斷將硼鏈分散成單原子，從而實現了更高效的儲能。然而，由于間隙化合物中 B 的質量含量過低，材料整體容量不符合實際需求。研究者隨后通過熱力學計算發現 B2O3 與鋰發生電化學反應的標準吉布斯自由能變僅為 -489 kJ/mol ，即發生該反應的逆反應發生僅需克服 489 kJ/mol ，遠小于可逆負極材料 Fe2O3 和 SnO2 。?
北京大學
2021-04-11
金屬基復合材料（MMCS）
金屬基復合材料是近幾年來迅速發展起來的一種高技術的新型工程材料，它具有高的比剛度，比強度，優良的高溫性能，低的熱膨脹系數以及良好的耐磨、減摩性。由于其優良的加工、成型性能，明顯的性能價格比之優勢，在世界許多國家，如美國、英國、日本以及印度、巴西等對它的研究和應用開發正多層次大面積的展開。金屬基復合材料的成功應用首先是在航空、航天領域，如美國宇航局（NASA
西安交通大學
2021-01-12
多孔鈦基骨修復材料
鈦及鈦合金在生物醫學領域的應用日益廣泛。隨著表面改性技術的發展，經表面生物活化改性的多孔鈦材料不僅具有良好的生物相容性和骨傳導性，還可具有骨誘導性。中心在國家“十一五”、“十二五”科技支撐計劃資助下，利用獨特的多孔金屬制備技術及表面電化學改性技術制備出骨誘導多孔鈦材料，其力學性能與人體自然骨匹配良好，在應用于承力部位骨修復方面具有極大的優勢。
四川大學
2016-04-20