光电热功能材料与器件团队聚焦热电材料、透明陶瓷等功能材料与器件研发,立足能源和医疗等领域的发展需求,着力突破一批核心材料与器件的技术瓶颈,践行“料要成材、材要成器、器要好用”的发展使命。近年来承担了来自科技部、基金委、中科院、省市以及高技术领域的多类重要项目,建立了“理论计算-制备实施-性能优化-器件实现-应用推广”的研发链,围绕热电/闪烁材料组成与物理机理、显微结构调控与性能改善、先进制备工艺与优化、器件设计集成与应用,取得了一系列较为重要的科研成果,部分已经走向产业化应用。发表SCI论文200余篇,申请专利70余项。现有员工12名,包括5名研究员,1名正高级工程师,3名副研究员/高级工程师,3名博士后/实验师;此外还有客座研究员4名,在读研究生47名。
团队网站:https://jjun.nimte.ac.cn/
(一)热电材料与器件
热电材料可实现热能与电能直接相互转换,该技术具有无噪音、无污染和可靠性高等优点,在余热废热发电、便携式制冷和温控等领域具有广泛的应用前景。有效提高热电材料性能是该学科领域以及热电技术应用亟待解决的热点和难点,团队围绕“热电材料设计-器件制备技术-系统集成应用”开展了多学科交叉的协同创新工作,主要研究内容包括:(1)热电材料电声输运协同调控及性能优化;(2)热电材料显微结构设计及可控制备;(3)高效热电器件的界面连接与系统集成。
(二)透明闪烁陶瓷
闪烁陶瓷是一类可将χ、γ等高能射线转换为紫外-可见光的功能材料,在医疗影像、安检、高能物理与核探测等领域具有广泛的应用前景。面向高端医疗CT探测器,团队开展了钆铝镓石榴石闪烁(GAGG)陶瓷与阵列研发与应用研究,主要研究内容包括:(1)高烧结活性粉体合成、组分设计与精确调控;(2)高品质闪烁陶瓷烧结与高精度阵列制备;(3)器件耦合、系统成像效果检测与应用。
(三)透明荧光陶瓷
围绕主流YAG:Ce3+、LuAG:Ce3+荧光陶瓷,针对其流明效率与饱和功率密度等性能相对较低的问题,发展了重元素电荷平衡共取代、氧空位色心调控技术,有效改善了荧光陶瓷制备过程中的晶格和色心缺陷,实现了荧光陶瓷氧空位、发光离子价态和光散射中心的协同调控。YAG:Ce3+和LuAG:Ce3+荧光陶瓷的流明效率分别达250 lm/W和260 lm/W以上,性能为国际先进水平,为大功率激光照明与显示用高品质荧光陶瓷提供了重要材料基础,有望成为我国稀土资源高值化应用的又一典范。
围绕功能材料与器件研发,已打造较为完善的制备与表征平台。拥有面积超过1000余平方米的实验室。拥有化学合成反应釜、压滤机、箱式炉、退火炉、冷等静压机、氧气气氛高温烧结炉、真空钨丝烧结炉、热等静压炉、切割机、磨抛机、研磨仪、SPS烧结炉、热挤压、ZEM和激光导热仪等设备50余台,为团队在功能材料与器件研发领域开展研究提供了坚实的保障。
近五年来,团队主持/参与科研项目55项,其中国家级项目14项、省部级项目18项、宁波市及横向项目23项。
序号 | 项目名称 | 项目类别 |
1 | 新一代核医学成像设备用光转换功能材料研发 | 国家重点研发计划项目 |
2 | 256排16厘米高清高速大容积医学CT系统及核心技术研发-探测器材料和阵列 | 国家重点研发计划课题 |
3 | 模块化CT探测器及核心部件关键技术研发及产业化-重稀土石榴石透明多晶闪烁体材料及阵列技术 | 国家重点研发计划课题 |
4 | 新一代高衬度低剂量X射线相位衬度CT装置子任务“0.5mm探测器研制方案” | 国家重大科研装备研制项目 |
5 | 碲化铋基微型热电器件创新设计与微纳集成基础研究 | 国家自然科学基金区域联合基金重点项目 |
6 | 高强高效碲化铋基热电材料产业化关键技术以及大功率系统示范应用-高强高效碲化铋基热电材料产业化关键技术以及大功率系统示范应用 | 浙江省重点研发计划 |
7 | 大功率激光照明用稀土掺杂石榴石型荧光转换材料和器件技术攻关-大功率激光照明用稀土掺杂石榴石型荧光转换材料和器件技术攻关 | 浙江省重点研发计划 |
8 | 面向成像诊疗技术的高性能射线探测材料与元件产业化关键技术 | 浙江省重点研发计划 |
9 | 激光显示用高品质氮化物荧光材料和集合结构激光荧光白光光源的开发及产业化 | 浙江省重点研发计划 |
近五年来,团队共发表学术论文96篇,其中SCI/EI收录96篇。申请/授权发明专利34项。
发表的部分代表性论文
序号 | 论文题目 | 期刊名称 |
1 | Fermi-surface Dynamics and High Thermoelectric Performance along the Out-of-plane Direction in N-type SnSe Crystals | Energy & Environmental Science |
2 | YAG:Ce3+ Transparent Ceramic Phosphors Brighten the Next-Generation Laser-Driven Lighting | Advanced Materials |
3 | Boosting the Thermoelectric Performance of PbSe from the Band Convergence Driven by Spin-orbit Coupling | Advanced Energy Materials |
4 | Raised Solubility in SnTe by GeMnTe2 Alloying Enables Converged Valence Bands, Low Thermal Conductivity, and High Thermoelectric Performance | Nano Energy |
5 | Improved Thermoelectric Performance in PbSe–AgSbSe2 by Manipulating the Spin-orbit Coupling Effects | Nano Energy |
6 | Strategies to Approach High Performance in Cr3+-doped Phosphors for High-power NIR-LED Light Sources | Light: Science & Applications |
7 | Manipulating the Ge Vacancies and Ge Precipitates through Cr Doping for Realizing the High-Performance GeTe Thermoelectric Material. | Small |
8 | Broadening the Optimum Thermoelectric Power Generation Range of P-type Sintered Bi0.4Sb1.6Te3 by Suppressing Bipolar Effect | Chemical Engineering Journal |
9 | Band Engineering and Crystal Field Screening in Thermoelectric Mg3Sb2 | Journal of Materials Chemistry A |
10 | Efficient and Broadband LiGaP2O7:Cr3+ Phosphors for Smart Near-infrared Light-Emitting Diodes | Laser & Photonics Reviews |
申请/授权的部分重要专利
序号 | 专利名称 | 类别 | 申请号 |
1 | 复合相荧光陶瓷及其制备方法、应用 | 发明 | 201910892048.0 |
2 | 闪烁体阵列 | 发明 | 201810588777.2 |
3 | 一种上转换发光陶瓷及其制备方法 | 发明 | 201811511369.3 |
4 | 一种Ag8SnSe6晶体生长方法 | 发明 | 201810666112.9 |
5 | 一种荧光介质及包含其的发光元件 | 发明 | 201710243412.1 |