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項目成果/簡介:福州大學(xué)至誠學(xué)院孫磊教授為第一作者、物信學(xué)院陳恩果副教授為通訊作者、郭太良研究員為第三作者，在材料工程領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《陶瓷國際》（英文刊名：《Ceramics International》）上發(fā)表的題為“Al2O3過渡層優(yōu)化對ZnO量子點與CuO納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的場發(fā)射增強作用”（英文題為“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的論文。 本論文研究ZnO QDs 與傳統(tǒng)一維氧化物CuO納米線（CuO NWs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以一維氧化物納米棒為基體為 ZnO QDs 提供良好的定向電荷傳輸，同時 ZnO QDs 的表面改性又能改善基體的場發(fā)射性能，提出了詳細(xì)的電勢疊加效應(yīng)和形成機制。鑒于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈現(xiàn)孤島狀分布且生長密度低，通過表面改性工程利用原子層沉積(ALD)工藝先在 CuO NWs 基體上沉積 Al2O3 薄膜，均勻的 Al2O3 薄膜為 ZnO QDs 的生長提供了良好的成核表面，同時可以降低基體表面的電子勢壘高度。這種金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)在很多應(yīng)用中都具有重要的意義，特別是由于表面積大大增加，異質(zhì)結(jié)密度提高，具有固有光捕獲效應(yīng)等優(yōu)點。研究成果為改善單一納米材料器件的場發(fā)射性能提供了有效途徑，也為制備新型結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件奠定理論基礎(chǔ)。

高比能電池面向國家重大需求，僅鋰電池 2017 年市場規(guī)模已超過 1 億 kWh，并且隨著電動汽車、規(guī)模儲能市場的迅速發(fā)展，電池需求快速增加，市場規(guī)模很快將超過 3000 億元。 本項目為陳軍教授團(tuán)隊十余年的研發(fā)成果，主要包含新型鋰電池、鈉電池、鋅電池等新能源電池，可用于電動汽車、可再生能源風(fēng)光發(fā)電儲能等領(lǐng)域。 1. 開發(fā)了兩類新型鋰電池正極材料：取代型錳系尖晶石正極材料和摻雜型超高鎳含量三元層狀材料。這兩種材料原料便宜、制備工藝（連續(xù)共沉淀與梯度加熱）簡單，成本優(yōu)勢明顯，并且性能優(yōu)異，產(chǎn)品晶相純度高、形貌規(guī)整、振實密度大、長周期循環(huán)穩(wěn)定性好。 2. 針對傳統(tǒng)無機電極材料的不足，研發(fā)有機電極材料，它們由高豐度的 C、H、O、N 等元素組成，具有易合成、低成本、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點，并且由于可實現(xiàn)多電子反應(yīng)，容量大、能量密度高，此外有機電極材料柔韌性強，在柔性可折疊等新穎結(jié)構(gòu)電池體系中應(yīng)用前景巨大。 部分有機電極材料在實驗室中已實現(xiàn)公斤級制備，并組裝 Ah 級軟包全電池，經(jīng) 18 所等權(quán)威機構(gòu)檢測鑒定，能量密度超過 300Wh/kg，通過安全性測試。計劃 5 年內(nèi)完成 1-2 種有機電極材料的中試，并實現(xiàn)部分電池產(chǎn)品的應(yīng)用示范，具有清潔環(huán)保優(yōu)勢。 可合作宏量制備及大容量電池裝配，推進(jìn)中試和產(chǎn)業(yè)化，將產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。

福州大學(xué)至誠學(xué)院孫磊教授為第一作者、物信學(xué)院陳恩果副教授為通訊作者、郭太良研究員為第三作者，在材料工程領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《陶瓷國際》（英文刊名：《Ceramics International》）上發(fā)表的題為“Al2O3過渡層優(yōu)化對ZnO量子點與CuO納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的場發(fā)射增強作用”（英文題為“Field emission enhancement of composite structure of ZnO quantum dots and CuO nanowires by Al2O3 transition layer optimization”）的論文。 本論文研究ZnO QDs 與傳統(tǒng)一維氧化物CuO納米線（CuO NWs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)，以一維氧化物納米棒為基體為 ZnO QDs 提供良好的定向電荷傳輸，同時 ZnO QDs 的表面改性又能改善基體的場發(fā)射性能，提出了詳細(xì)的電勢疊加效應(yīng)和形成機制。鑒于 ZnO QDs 在 CuO NWs 表面呈現(xiàn)孤島狀分布且生長密度低，通過表面改性工程利用原子層沉積(ALD)工藝先在 CuO NWs 基體上沉積 Al2O3 薄膜，均勻的 Al2O3 薄膜為 ZnO QDs 的生長提供了良好的成核表面，同時可以降低基體表面的電子勢壘高度。這種金屬氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)在很多應(yīng)用中都具有重要的意義，特別是由于表面積大大增加，異質(zhì)結(jié)密度提高，具有固有光捕獲效應(yīng)等優(yōu)點。研究成果為改善單一納米材料器件的場發(fā)射性能提供了有效途徑，也為制備新型結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件奠定理論基礎(chǔ)。

"本項目研發(fā)的新型量子吸藍(lán)光材料，用于防藍(lán)光眼鏡，防藍(lán)光護(hù)眼貼膜等產(chǎn)品。可用于防護(hù)液晶（LCD）和有機電致發(fā)光（OLED）手機，電腦顯示器等電子產(chǎn)品顯示器屏幕發(fā)出的高能藍(lán)光，實現(xiàn)健康護(hù)眼的目的。 該種新型量子吸藍(lán)光材料具有超強的光波過濾功能，比市面現(xiàn)有主流吸藍(lán)光材料效果高10－100倍，處于世界領(lǐng)先水平。在技術(shù)層面優(yōu)于市場上現(xiàn)有產(chǎn)品。依托于先進(jìn)的新型量子技術(shù)制備防藍(lán)光護(hù)眼鏡片和護(hù)眼貼膜，可高效吸收藍(lán)光，從根本上解決電子產(chǎn)品藍(lán)光傷害這一社會痛點問題。 本項目量子防藍(lán)光眼鏡和貼膜產(chǎn)品的生產(chǎn)有兩條技術(shù)路線，主要步驟如下： 1、無機吸藍(lán)光材料分散在聚合物基材（如聚碳酸酯,聚丙烯酸酯）中直接成型； 2、無機吸藍(lán)光材料分散在紫外光固化膠水中，采用涂布技術(shù)制作鏡片或者可貼合膜片。"

研發(fā)階段/n本成果為能長期埋植于體內(nèi)的羥基磷灰石生物陶瓷新型經(jīng)皮通路裝置，臨床上可廣泛應(yīng)用于人體內(nèi)外信息和物質(zhì)的傳輸。通過材料體系選擇、配方和工藝制度確定及加工性能研究，研制出了較致密的加工性能優(yōu)良的羥基磷灰石（HA）基陶瓷，可直接用于復(fù)雜形狀產(chǎn)品的制作； 通過仿生礦化法(蛋白調(diào)控)，用磷灰石對硅橡膠等材料進(jìn)行表面改性，解決陶瓷層穩(wěn)定性及與基體結(jié)合強度的關(guān)鍵問題 ，發(fā)展了一種制備優(yōu)異性能通路材料的新技術(shù)。設(shè)計制作了導(dǎo)尿和內(nèi)窺用經(jīng)皮元件，進(jìn)行了經(jīng)皮元件的生物學(xué)性能研究，包括動物體內(nèi)植入及臨床前期實驗研

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊成功研制出一種新型納米纖維素仿生結(jié)構(gòu)材料（英文簡稱CNFP），相關(guān)論文發(fā)表在國際期刊《科學(xué)·進(jìn)展》上。這種新材料輕、強、韌、尺寸穩(wěn)定，綜合性能突出，將在輕量化抗沖擊防護(hù)和緩沖材料、空間材料、精密儀器結(jié)構(gòu)件等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。據(jù)介紹，這種天然納米纖維素高性能結(jié)構(gòu)材料的密度非常低，僅為鋼的1/6、鋁合金的一半，其單位密度下強度、單位密度下韌性均超過傳統(tǒng)合金材料、陶瓷和工程塑料，有望替代現(xiàn)有的工程塑料。同時，該材料還具有極高尺度穩(wěn)定性，熱膨脹系數(shù)極低，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)合金材料和工程塑料，即使在受到劇烈熱沖擊條件下，力學(xué)性能與尺寸依然高度穩(wěn)定。此外，該材料還具有極高的抗沖擊性能、高損傷容限以及能量吸收性能。

成功獲得了兩種具有優(yōu)良性能的新型功能材料，分別為強響應(yīng)紅外非線性光學(xué)晶體Sr6Cd2Sb6O7S10，以及高穩(wěn)定性的鋰離子導(dǎo)體Li4Cu8Ge3S12。 波長在3?20 ?m的中遠(yuǎn)紅外可調(diào)諧激光在軍事和民用方面，如激光制導(dǎo)、紅外激光通訊、紅外遙感、紅外激光雷達(dá)、以及環(huán)境監(jiān)測等，都有非常重要的應(yīng)用。紅外非線性光學(xué)晶體材料可以通過光學(xué)參量震蕩（OPO）、倍頻（SHG）或者差頻（DFG）等非線性頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)，變頻輸出中遠(yuǎn)紅外激光。目前實用的ZnGeP2、AgGaS2和AgGaSe2等黃銅礦結(jié)構(gòu)晶體均為國外在20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)，但它們都存在各自的問題，例如AgGaS2的熱導(dǎo)率小，激光損傷閾值較低，難以實現(xiàn)高功率激光輸出；ZnGeP2晶體中存在嚴(yán)重的雙光子吸收，難以實現(xiàn)寬頻輸出。這些問題都限制了材料的實際應(yīng)用。因此，探索高性能的新型紅外非線性光學(xué)晶體材料具有十分重要的意義。

復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授盧紅亮團(tuán)隊首次結(jié)合硬模板法、原子層沉積技術(shù)和水熱工藝，在低功耗MEMS器件上原位合成了單層有序SnO2納米碗支化ZnO納米線的多級異質(zhì)復(fù)合納米材料，并以此作為氣體傳感器，對濃度低至1 ppm的硫化氫實

高比能電池面向國家重大需求，僅鋰電池 2017 年市場規(guī)模已超 過 1 億 kWh，并且隨著電動汽車、規(guī)模儲能市場的迅速發(fā)展，電池需 求快速增加，市場規(guī)模很快將超過 3000 億元。 本項目為陳軍教授團(tuán)隊十余年的研發(fā)成果。 1. 開發(fā)了兩類新型鋰電池正極材料：取代型錳系尖晶石正極材 料和摻雜型超高鎳含量三元層狀材料。相對于 LiCoO2，這兩種材料 原料便宜、制備工藝（連續(xù)共沉淀與梯度加熱）簡單，成本優(yōu)勢明顯， 并且性能優(yōu)異，產(chǎn)品晶相純度高、形貌規(guī)整、振實密度大、長周期循 環(huán)穩(wěn)定性好。 2. 針對傳統(tǒng)無機電極材料的不足，研發(fā)有機電極材料，它們由高 豐度的 C、H、O、N 等元素組成，具有易合成、低成本、綠色環(huán)保等 突出優(yōu)點，并且由于可實現(xiàn)多電子反應(yīng)，容量大、能量密度高，此外 有機電極材料柔韌性強，在柔性可折疊等新穎結(jié)構(gòu)電池體系中應(yīng)用前 景巨大。部分有機電極材料在實驗室中已實現(xiàn)公斤級制備，并組裝 Ah 級 軟包全電池，經(jīng)18所等權(quán)威機構(gòu)檢測鑒定，能量密度超過300Wh/kg， 通過安全性測試。計劃 5 年內(nèi)完成 1-2 種有機電極材料的中試，并實 現(xiàn)部分電池產(chǎn)品的應(yīng)用示范。 所需條件支持：希望能獲得 60-80 萬/年經(jīng)費與 100-200m2實驗室 支持，用于購置大容量控溫控壓反應(yīng)釜、連續(xù)式沉淀反應(yīng)釜、箱式氣 氛爐、旋轉(zhuǎn)窯爐、電池封裝機等設(shè)備，進(jìn)行材料制備的進(jìn)一步工藝優(yōu) 化、宏量放大制備以及大容量電池裝配試驗，推進(jìn)中試和產(chǎn)業(yè)化。 

研制出了多種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的Ag-MAX電接觸材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能、熱學(xué)性能及耐電弧侵蝕性能，具體研究成果包括：（1）新型Ag-MAX電接觸材料開發(fā)：制備了高純Ti3AlC2，Ti3SiC2，Ti2SnC和Ti2AlC等MAX相粉末材料，研制了Ag-MAX電觸頭復(fù)合材料，在400V、100A條件下（GB14048.4-2010）承受6000次電弧侵蝕后，質(zhì)量損失約為5[[[[[%]]]]]（與銅基座一體），樣品仍然保持完整性，綜合性能與商用Ag-CdO相當(dāng)、優(yōu)于Ag-C產(chǎn)品；（2）Ag-MAX電接觸材料制備技術(shù)研究：研究了無壓燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)（SPS）制備Ag-MAX電觸頭復(fù)合材料，利用等通道轉(zhuǎn)角擠壓優(yōu)化制備了Ag-MAX復(fù)合材料，通過MAX相表面包覆碳層的工藝調(diào)控Ag/MAX界面反應(yīng)與結(jié)合，最終改善了材料致密度、微觀組織、力學(xué)性能及耐電弧侵蝕性能，最佳條件下制備的樣品在承受6000次電弧侵蝕后質(zhì)量損失小于3[[[[[%]]]]]；（3）Ag與MAX相高溫潤濕性研究：研究了Ag與Ti3AlC2、Ti3SiC2等MAX相塊體材料的高溫潤濕行為，發(fā)現(xiàn)二者具有反應(yīng)/非反應(yīng)性兩種不同潤濕性，同時通過導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐電弧侵蝕等性能表征，結(jié)果表明非反應(yīng)性潤濕體系具有更加優(yōu)良的耐電弧侵蝕性能，對于Ag-MAX的體系開發(fā)與制備技術(shù)具有重要指導(dǎo)價值。主要創(chuàng)新點：1、研制了新型無Cd節(jié)約貴金屬Ag的Ag-MAX電接觸材料體系;2、優(yōu)化制備了具有MAX相組織細(xì)化、定向排布特點的Ag-MAX電接觸材料；3、研究了Ag與MAX的高溫潤濕行為，發(fā)現(xiàn)非反應(yīng)性潤濕的Ag-MAX體系綜合性能更優(yōu)。應(yīng)用領(lǐng)域：預(yù)期本項目開發(fā)制備的Ag-MAX電接觸材料，在航天航空、高速列車、電動汽車、智能電網(wǎng)、智能電器等行業(yè)的低壓電接觸器件（如電路開關(guān)、接觸器、繼電器等）中具有廣闊市場前景。