研究方向
 
 


能量存储与转换材料

  以固态电介质为工作物质的静电电容器具有极高的功率密度,被广泛应用于脉冲功率装置中。柔性的聚合物基复合材料结合了无机电介质材料高介电常数和高分子聚合物材料高击穿场强的优势,具有较高的可循环能量密度,是目前最具发展前景的一类材料。另外,无机电介质薄膜材料由于具有超高的能量密度和较高的长期使用温度,也受到研究人员的广泛关注。本课题组采用流延法、射频磁控溅射等技术手段制备了聚偏二氟乙烯(PVDF)基复合材料和Au/SrTiO3/La0.67Sr0.33MnO3薄膜电容器,并研究了其相关性质。

  热电材料具有将热能和电能直接相互转换的本领,基于该类材料的器件在能源相互转换过程中不会对环境产生任何附带的污染,且具有体积小、无噪音、易加工等优点,是热量回收利用的理想选择之一。热电器件如能得到推广应用,无疑将会大大提高矿物能源的使用效率。本课题组采用溶胶凝胶法、电化学技术以及液相法等技术手段制备了高品质的Bi2Te3/Te等多层异质结、Te/Bi和Te/Bi2Te3核壳异质结纳米线等材料。

  1)介电储能:①实现了SrTiO3/La0.67Sr0.33MnO3界面处离子互扩散对局域场强的优化,并利用界面处氧空位迁移造成的高界面势垒降低了载流子注入,使得薄膜电容器的击穿场强和可循环能量密度显著提高;②在PVDF基体中添加高长径比且高介电常数的Bi4.2K0.8Fe2O9+δ纳米带,并通过单向拉伸促进纳米带在PVDF基体中垂直于电场的排布,获得了同时提高的介电常数和击穿场强,进而得到了极高的能量密度。

  2)热电转换:①发展了模板和溶胶凝胶技术,制备准金属、金属氧化纳米线阵列及其它纳米结构;②利用电化学技术,发展了多层异质结纳米线阵列的合成方法,获得了高填充率、高取向性的多种有序单晶热电纳米线阵列,制备了高品质的Bi2Te3/Te等多层异质结热电纳米线阵列;③发展了液相法,控制合成了不同纳米结构的热电材料,如Te/Bi和Te/Bi2Te3核壳异质结纳米线,热电性能明显提高。