新型能量转换微器件的热力学特性及研究进展

热光伏电池、热离子器件和热辐射电池等新型热电转换微器件,为新能源的开发应用和余、废热回收利用提供了有效途径.这些固态能量转换器件工作在两个温度不同的热源之间,以物理方式将热能部分转换为电能,具有高功率密度和高转换效率的特点.在微纳尺度下,器件中的电子输运和热流输运呈现出与宏观尺度不同的独特效应,如空间电荷积累、量子隧穿和近场热辐射效应等.在不同材料和尺度下,根据不同物理效应,深入探讨微器件的热力学特性与优化理论是近年来物理学的重要研究课题之一.本文将以这3类器件为基础,总结新型微纳结构能量转换器件的热力学性能与研究进展,展望物理与能源科学交叉领域中能量转换器件发展的新方向和新趋势.     

无铅压电陶瓷研究进展

无铅压电陶瓷的研究和开发是当前压电铁电材料领域的研究热点之一.综述了Bi0.5Na0.5TiO3基、K1-xNaxNbO3基、铋层状结构、钨青铜结构及BaTiO3基5类无铅压电陶瓷的研究进展,分析和评价了陶瓷体系、改性方法、制备工艺及陶瓷的压电铁电性能,重点讨论了Bi0.5Na0.5TiO3基与K1-xNaxNbO3基无铅压电陶瓷的体系构建、相变特性及电学性能的温度稳定性等关键科学和技术问题,并就无铅压电陶瓷今后的研究开发提出了几点建议.     

新材料在新能源汽车中的应用

当前国内关于新能源汽车的研究尚处于起步发展阶段,虽然发展较为缓慢,但会成为未来节能领域的重要力量。本文对现阶段我国新能源汽车发展状况进行了简单分析,重点对驱动电机材料、动力电池材料以及轻量化材料等新材料在新能源汽车中的应用进行了详细介绍,旨在为关注这一领域的人士提供一些可行性较高的参考意见,推动我国新材料在新能源汽车以及相关领域中的应用。     

等离激元/介质微纳结构与光的互作用及其传感应用

微纳米尺度物质与光的相互作用研究对于光电转换、生物传感等领域的发展具有重要的科学意义.基于等离激元效应和介质光耦合机理增强光和物质相互作用的微纳光学研究涌现出众多优秀科研成果,在分子传感领域更是展现出巨大的应用潜力.本文重点围绕本课题组近年来在等离激元/介质微纳结构与光的互作用方面的相关理论与实验研究展开回顾分析,揭示了采用不同电磁机制增强光与微观物质相互作用的物理内涵,论述了微纳结构光学设计的新思路和新方法,阐明了在微纳光学分子传感应用上的科研思想和探索成果.最后,展望了微纳光传感的研究发展方向和实际应用前景.     

生物活性压电陶瓷在植骨材料的研究进展

目前临床上的植骨材料在使用中有着一定的局限性,例如生物活性不足、骨折不愈合、成骨量有限、材料降解速度与组织生长不匹配等问题.研究具备成骨性能的新型生物活性骨修复材料是目前骨组织工程领域研究的热点和重点之一.介绍了CaTiO3、BaTiO3基无铅压电陶瓷、[(K,Na)NbO3]基(KNN基)无铅压电陶瓷及LiNbO3作为植骨材料的研究进展.生物压电陶瓷有着较好的细胞相容性和组织相容性,具有成为骨替代物的潜力.     

铋层状无铅压电陶瓷的研究进展

铋层状结构无铅压电陶瓷因其居里温度高、介电常数低等特征受到广泛研究,其适合应用于高温、高频领域.本文介绍了铋层状压电材料的结构特点和分类,综述了近期国内外有关铋层状无铅压电陶瓷在制备技术和掺杂改性方面的研究进展.     

基于等离激元微纳结构的太阳能界面光蒸汽转换

作为人工微纳结构与光热转换的融合,太阳能光蒸汽转换成为近年来太阳能热利用领域的研究热点之一.基于人工微纳结构的等离激元吸收体,能够在整个太阳光谱范围内实现高效的光子捕获.等离激元吸收体表面和内部的光致局域加热,促成了高效的液气相变.与碳基吸收体相比,等离激元吸收体不但可将入射太阳光局域在亚波长尺度内,形成致密的热点,而且其吸收光谱可灵活调控.围绕等离激元吸收体的光蒸汽转换体系,还具有热响应快、材料抗腐蚀、可回收等优势,可用于海水淡化、污水处理、灭菌消毒等水处理领域.本文从光吸收和热局域两个角度阐述了等离激元光蒸汽转换系统的设计与优化,并对其应用前景作了展望.     

硅基一维纳米半导体材料的制备及光电性能

硅基一维纳米半导体材料是新型的硅基光电子材料，在硅基光电集成和纳电子领域有重要的应用前景．主要论述了硅基一维纳米半导体材料(纳米硅线、纳米ZnO线)的制备，着重一维纳米材料的阵列化制备，讨论了其生长机理，研究了硅基一维纳米半导体材料的的光学、电学等物理性能．     

一本具有原创性的专著——评《压电电子学与压电光电子学》

由美国佐治亚理工学院教授、中国科学院北京纳米能源与系统研究所首席科学家王中林撰写的《压电电子学与压电光电子学》是一本具有原创性的专著.压电电子学和压电光电子学的基本概念和原理由王中林教授研究组分别于2007年和2010年首次提出,目前已成为纳米科学和技术研究的前沿和热点.在人机界面、主动式传感器、主动式柔性电子学、微型机器人、智能电子签名、智能微纳机电系统以及能源技术等领域中,压电电子学和压电光电子学具有广阔的应用前景.     

KNN基无铅压电陶瓷的研究进展

KNN基无铅压电陶瓷由于具有优越的电学性能和较高的居里温度而成为最重要的无铅压电材料之一.本文主要综述近期国内外有关铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备新技术,以及在掺杂改性方面的研究进展,并展望了其发展趋势.     

基于风致振动效应的压电能量收集器技术

在新型环境能量收集技术领域,风能和压电能量收集已成为一个研究热点,通过利用风能转化为振动能量,即风致振动效应是一个新的研究方向.为给风致振动效应的压电能量收集器的研究和应用提供参考,综合分析中外基于风致振动效应的压电能量收集器的研究现状和发展趋势.结果表明,风能到振动能量的转化过程主要以颤振、驰振和共振腔型的风致振动能量为主,振动能量到电能的转化过程以压电效应为主,磁电和摩擦发电为辅,对于要求高功率密度和高发电能量的场所,以共振腔型风致振动能量收集为主要的发展趋向.     

太阳能光催化分解水研究进展

 以太阳能光-化学转化中最为重要的反应-光催化分解水为核心，从光催化分解水的原理、半导体捕光材料、光生电荷分离策略、双助催化剂、Z机制分解水体系以及太阳能分解水制氢途径等方面，介绍了光催化分解水制氢的最新研究进展，并展望了其未来的发展趋势。     

太阳能光催化分解水研究进展

 以太阳能光-化学转化中最为重要的反应-光催化分解水为核心，从光催化分解水的原理、半导体捕光材料、光生电荷分离策略、双助催化剂、Z机制分解水体系以及太阳能分解水制氢途径等方面，介绍了光催化分解水制氢的最新研究进展，并展望了其未来的发展趋势。     

先进能源储存和转换材料专刊社论

The ever-increasing environmental problems and energy challenges have called urgent demand for utilizing green, ef-ficient, and sustainable energy, thus promoting the develop-ment of new technologies associated with energy storage and conversion systems. Amongst a wealth of energy storage devices, Li/Na/K/Zn/Mg ion batteries, metal-air batteries, and lithium–sulfur/all-solid-state batteries together with su-percapacitors as advanced power sources have attracted con-siderable interest due to their conspicuous merits of high en-ergy density, long cycle life, and good rate capability. In the energy conversion systems, solar cells and fuel cells can be considered as mainstream renewable energy resources once their manufacturing cost has decreased to an affordable level. However, the developments of advanced power sources de-pend critically on advances in materials innovation. There-fore, to promote the practical applications of these promising systems, developing high-performance electrode materials has been taken into the center stage in current research areas from chemistry, physics, and materials science fields.     

纳米材料的应用和产业化

自从20世纪80年代末纳米科学技术诞生以来，纳米材料的应用和产业化就成为人们关注和研究的重点，并可能成为21世纪新一轮产业革命的支柱之一。我国纳米材料的应用和产业化现状可以用纳米粉体材料初步实现了产业化、纳米复合材料和纳米涂层技术出现了产业化趋势和传统产业应用纳米技术全面展开来描述。本文将简要介绍纳米科技和纳米材料，并对纳米材料在催化、环保、能源、新型工程材料、高性能磁性材料和防护材料等方面的应用，纳米材料的产业化现状和亟待解决的问题进行综合评述。     

光电催化还原CO2金属氧化物催化材料研究进展

光电催化还原CO₂在众多减排技术中因其洁净环境友好成为研究热点。通过对比光催化,电催化和光电催化的原理,论证光电催化还原CO₂在节能减排领域的应用价值。以Ti,Zr,Fe,Cu为基本元素的4个催化材料体系为研究对象,对同一体系不同催化材料从材料合成方法,合成难易程度,催化效率,选择性和催化能耗等不同方面做出综合比较和评价,并对光电催化还原CO₂的研究方向和应用前景作出了展望。     

微纳表面热功能结构及其脱合金原位成形方法

表面热功能结构广泛应用于热能转换与传递的各个环节,是机械与工程热物理交叉领域重要的研究方向。从加工学的角度综述了表面热功能结构的微纳发展现状和趋势。分析表明,对表面微纳结构的规则性、水热稳定性、固液界面特性的有效控制是提升传热性能的关键,也是表面微纳热功能结构加工领域的挑战。介绍了基于脱合金技术的表面纳米多孔金属结构原位成形方法及其在强化沸腾传热领域的应用现状和前景。     

银纳米材料制备和应用进展

 银纳米复合材料由于其优良的综合性能而具有广阔的应用前景,已成为纳米材料研究的热点。本文综述了银纳米颗粒和银纳米复合材料的化学制备方法,包括化学还原法、光还原法、微乳液法、电化学法等,指出了化学还原法由于容易控制粉末粒度和形貌,生产成本相对较低,是目前研究和应用最广的制备纳米银粉的方法,在制备过程中加入保护剂是防止纳米银颗粒团聚的有效方法;分析了银纳米材料在催化材料、抗菌材料、电子电路、表面增强拉曼光谱及其他领域的应用,复合银纳米材料已经在乙烯氧化制环氧乙烷催化剂和抗菌塑料中得到商业化应用;提出制备尺寸可控、形貌可控的银纳米粒子以及各种新型功能性银纳米材料将是今后研究的方向。