第二代高温超导带材功能层制备关键技术研究

超导技术是一项综合性的前沿技术，在电力、能源、医学成像、军工和科学仪器等诸多领域具有广泛的应用前景，将会对国民经济和人类社会的发展产生巨大的推动作用。基于稀土氧化物高温超导材料的第二代高温超导带材具有优越的超导性能和低廉成本，适合于大规模商业化应用，被喻为21世纪最具潜力的电工技术。在新型高温超导材料研究领域，世界各国均投入了大量的人力、物力，并展开激烈的竞争，以期在短期内将高温超导材料大规模应用于实际应用中。     

用于卫星和雷达的高温超导微波滤波器

超导电性的发现，是20世纪科学研究最重要的成果之一。目前，高温超导微波滤波器技术已经成熟，美国等国家已用于移动通信、卫星、雷达等系统。与常规器件相比，高温超导滤波器的优势主要表现在：插入损耗小；带外抑制高；带边陡度好；体积小、重量轻。此外，还可实现非常窄的通带。这些都是常规滤波器无法比拟的。     

基于固体电解质的纳米相变存储器研制

固体电解质阻变存储器是一种不挥发存储器,它的基本特征在于切断电源后所存储的信息可以长期保存而不丢失,因而是一种具有广泛应用前景的存储器技术。传统上固体电解质薄膜的制备通常是用电化学方法。首先在Pt等导电基片上利用电化学沉积制备一层金属薄膜（如Ag等）,然后再将所制备的金属薄膜置于硫族或卤素的碱金属盐溶液（如Na：S或KI）中,通过电化学反应制备所需的固体电解质薄膜（如Ag：S,AgI等）。     

微尺度薄膜热容测试技术

微纳米薄膜材料广泛应用于微纳器件中,因此微尺度薄膜热容测试技术对于微纳器件热设计十分重要。本文介绍了一种新型的用于薄膜热容测试的自对准双层悬空膜片结构——双层悬臂梁量热计,它主要应用于薄膜材料热容测量和微结构中的近场热辐射研究。同时介绍了双层悬臂梁量热计用于薄膜热容测试的几种测试方法,包括差式扫描量热法、热延迟时间法、脉冲量热法等。     

磁控反应溅射与激光退火处理制备高浓度氮掺杂二氧化钛晶化薄膜材料

氮掺杂二氧化钛的光催化活性能够被可见光激活,从而大大提高其对太阳光能的利用效率。为了解决材料晶化与氮掺杂在晶化过程中损失这一矛盾,以制备出高浓度氮掺杂二氧化钛晶化薄膜材料,本文的研究发展出一种结合了磁控反应溅射与激光退火处理的新型非平衡态制备工艺。与传统的热处理工艺相比,激光退火处理能够获得具有更高氮掺杂浓度、更好晶化效果、更好可见光吸收效果的样品,在光催化分解有机污染物实验中展现出更优异的性能。激光退火处理晶化工艺可以在室温下进行,对于薄膜基体的影响范围非常浅,特别适用于晶化塑料/有机物基体上的薄膜涂层。通过在溅射薄膜中保持掺杂物浓度,激光退火处理能够获得传统工艺无法得到的材料性能。这种方法能进一步推广应用在其它材料体系中,制备出具有新性能的各种薄膜材料,以满足广泛的应用需要。     

VO2薄膜的制备工艺研究

采用射频磁控溅射沉积方法，在加热衬底上溅射制备高价态的五氧化二钒（V2O5）薄膜，再结合气氛退火工艺制备VO2薄膜。系统分析了不同溅射工艺参数和退火工艺参数对VO2薄膜结构与光电性能的影响，得到制备VO2薄膜的最佳工艺参数。     

高温合金材料设计与制备的基础研究

高温合金具有高的室温和高温强度、优良的抗高温氧化和抗热腐蚀性能、优异的蠕变与疲劳抗力和良好的长期组织稳定性，广泛应用于航空、航天、能源、核工业、石化等领域，是国防武器装备和国民经济建设不可或缺的关键材料。经过多年的发展，我国已经初步建立了较为完善的高温合金体系，但在高温合金基础理论研究方面相对薄弱，导致高温合金制备加工中的一些关键技术问题无法取得突破性进展。本项目针对国家重大战略需求以及高温合金科研和生产中存在的技术瓶颈，以铸造、变形和粉末三类高温合金体系为载体，重点开展了高温合金成分设计及强韧化机理、纯净化冶炼及微量元素控制、凝固成形及缺陷控制、材料加工成形与组织性能调控、先进加工制备技术理论体系、苛刻环境下合金损伤机制、高温腐蚀与防护等基础性研究工作。在国内外学术期刊发表论文三百余篇，申请自主知识产权三十余项。     

中低速高温超导磁悬浮车系统关键技术研究

21世纪交通运输的总趋势是节能、环保、安全、舒适、快速。现代汽车工业带来了无序、车祸、能耗、污染以及堵车等社会问题,短时间内很难解决,造成巨额的经济损失。轨道交通成为了21世纪地面交通的主流。除了对现有的轨道运输工具进行技术革新外,对新型环保节能型交通工具,如电动汽车和磁悬浮车,都有着巨大的需求。与常导磁悬浮列车和低温超导磁悬浮列车不同,高温超导磁悬浮是一种悬浮和导向不需要车载电源、不需要控制的自稳定系统。该系统可兼容高温超导直线电机推进技术,实现悬浮、导向和推进超导～体化,形成一种真正意义上的节能（航空能耗的5％）、环保（无化学和噪声污染）、安全舒适的地面轨道交通工具。这项“具有巨大的开发前景和经济潜力”技术将发展成为一个巨大的高技术产业。     

碲化镉薄膜太阳电池组件的制造技术

本文简要叙述了近年国外碲化镉薄膜太阳电池产业的发展状况；介绍了我们在国家863计划的支持下，在建设碲化镉薄膜太阳电池中试生产线和开发大面积组件的制造技术方面所取得的进展。     

面向新兴产业的微纳图形化制造技术

微纳米结构制造涉及新兴产业中的诸多领域，例如薄膜太阳能电池的纳米陷光结构（nano light—trapping），可大幅度提升光能的转换效率；     

新型晶体材料及器件技术

“一代材料，一代器件，一代技术”。新型晶体材料及器件是激光器技术及设备更新的源泉。只有不断发展新型的激光材料，提升现有激光材料的性能，才能够持续推动激光整个行业链向前发展。通过本课题的实施，为全固态激光技术提供了自主开发、性能更好的新型晶体材料和器件，有望推动新型和更高性能激光器设备的更新，从而满足高端科学研究、工业和社会对国产新型激光设备的迫切需求。围绕本课题的核心目标，课题组按照任务书计划，分别在先进激光材料和人工晶体的关键工艺、批量生产与应用、产业化发展等领域开展研究工作。通过对晶体材料基本性能、生长制备工艺的摸索，结合晶体在激光器中应用的实际需求开展深入研究，顺利完成了任务书中规定的任务，获得一批性能优异、稳定可靠、可批量生产的激光材料和人工晶体，并开展了激光性能表征实验，初步应用于新型激光器及频率变换领域。     

新型量子功能体系的物性表征及其材料探索

超导是一个宏观量子现象,具有零电阻和完全抗磁双重特性。利用这些性质以及约瑟夫森效应,超导技术在电力、能源、交通、医疗、微弱信号检测等方面得到了广泛的应用。常规的超导电性起源于电子和声子间的耦合,由于电声子耦合常数的限制,传统的超导材料临界温度Tc很低,使得超导技术的应用仍受到极大的限制。1996年,铜氧化物中高温超导电性的发现掀起了全世界研究高温超导的热潮,2008年高温超导电性在铁基材料中的发现是超导领域近年来最重大的突破。中国科学家在高温超导材料探索领域做出了卓越的贡献,并因此两度摘得国家自然科学一等奖。高温超导电性不能被传统的电声子耦合理论解释,其机理问题涉及到复杂的微观量子多体相互作用,被誉为凝聚态物理中“皇冠上的明珠”。对高温超导机理的研究不仅能够加深人类对微观量子世界的认识,更为重要的是对于探索具有更高Tc的超导材料和超导技术更广泛的应用都有非常重要的指导意义。     

阴阳极催化剂研究

南京师范大学化学与材料学院化学电源研究组在陆天虹研究员、周益明教授、唐亚文副教授的带领下，多年来一直从事燃料电池、锂离子电池、电化学传感器等方面的研究工作。其中磷酸铁锂材料、直接电流型氨气传感器等研究成果已经成功投入产业化生产。     

香山科学会议第 466—470 次学术讨论会简述

2013年8月27日至10月18日,香山科学会议陆续召开了主题为：“未来载人深空探测飞行器结构与材料的关键问题研究”、“空间环境与物质相互作用的关键科学问题”、“低维体系高温超导”、“中子科学平台及其在先进材料研究中的科学前沿和重大需求”、“储能技术发展及其在电力系统中应用的关键科学问题”的第466-470次学术讨论会。     

尺寸、形貌和结构可控的球形二氧化硅、及其纳米复合二氧化钛、银球颗粒的研发

纳米材料可控制备技术是目前国内外引人注目的一项高新技术。它利用一系列的化学方法，制备适应不同产品所需要的特定尺寸、结构、形状的纳米材料，改变纳米材料研究中的盲目性、随机性，按照人们的意志来设计、组装、构建纳米功能材料。     

以氧化铝薄膜作为栅基绝缘层的场效应管

场效应晶体管是薄膜型结构，其绝缘层的介电常数、致密性和厚度对晶体管的性能影响很大。通常使用的二氧化硅绝缘层的介电常数较低，而氧化铝不但介电常数高，还具有低渗透性、高热稳定性等优点。但至今还没有以氧化铝作为栅极绝缘层包覆一维纳米材料的实验报道，主要是因为氧化铝熔点非常高，无法采用常规技术制作氧化铝绝缘层。中科院化学所有机固体重点实验室刘云圻、朱道本研究组与胶体、界面与化学热力学重点实验室韩布兴等合作，利用超临界流体技术简单、高效地将氧化铝不连续地包覆在碳纳米管表面上。     

纳米金属多层薄膜的塑性变形不稳定性及疲劳损伤机制

多层薄膜广泛应用于集成电路芯片、各种微/纳传感器及微电子机械系统中。大量的研究表明,当这些材料的几何尺寸减小到亚微米甚至纳米尺度时,会表现出诸多不同于块体材料的物理性能。特别是其力学性能已不能够完全采用传统块体材料的理论与模型进行描述与评价。因此,澄清具有纳米尺度的多层薄膜材料的力学行为及其尺度效应是目前微/纳米系统中有待解决的小尺度器件材料的可靠性问题。根据经典的Hall Petch细晶强化理论,减小材料内部的晶粒尺寸可以显著提高材料的屈服强度。为此,近年来人们通过不同的制备和加工手段获得了超细晶和纳米晶材料…     

从实验装置改造能手到诺贝尔物理学奖得主——中村修二在日亚公司研制蓝色LED案例研究

剖析具有典型性的重大科技突破案例是制定行之有效的科技政策的基础,而诺贝尔奖级科技突破毫无疑问具有典型性,因此有必要对这些重大科技突破的演进过程展开深入的考察。这篇论文按照通往日亚化学工业公司之路、蓝色发光二极管选题的确立经纬、决定用金属化合物气相外延生长法制备氮化镓薄膜、高质量氮化镓单晶体薄膜的研制、氮化镓P型结晶制造技术的开发、双异质结蓝色发光二极管正式投产的进路,考察了2014年度的诺贝尔物理学奖得主中村修二发明高效率蓝色发光二极管的具体过程,分析了导致中村取得诺贝尔奖级重大科技突破的主要原因。论文最后指出:在科学日益技术化、技术日益科学化的今日,自行改造或设计制作实验装置,确保其先进性和唯一性,在一些情况下已成为开拓研究领域、催生源头创新、推动前沿突破的前提条件之一,因此学校应把动手能力和工匠精神的培养放到更加突出的位置。     

中国薄膜太阳电池技术发展现状与趋势

薄膜太阳电池是太阳电池未来发展的重要方向之一。随着新型高效低成本薄膜太阳电池制造技术的不断涌现和完善,国内研究机构与产业界正在密切合作,积极开展薄膜太阳电池的中试、产业化制造工艺技术和关键装备研制、     

功能性复合矿物材料的制备技术研究

该课题针对我国非金属矿物复合材料产业技术相对落后、产品附加值低和相关应用行业缺乏合适的替代材料等突出与紧迫问题，采用无机材料表面改性与复合技术制备功能性复合矿物材料，包括非金属矿物基复合白色颜料和高性能复合导电材料两类。课题系统研究功能性复合矿物材料先进制备技术中非金属矿物属性、