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成果排行榜
  • 大气透过率、气溶胶光学厚度和水汽总量测量用全自动太阳辐射计
  • 脚型三维扫描和足底压力集成测试分析系统
  • 超细颗粒物在线监测技术
  • 一种基于G四聚体的荧光法检测纳米银颗粒的方法
  • 气象参数廓线测量激光雷达设备
  • 流场诊断技术与应用研究
  • 环境大气中NO、NO2和NH3高灵敏度系列化监测仪
  • VOCs高精度在线监测技术
  • 等离子体照明灯
  • 高精度谐振式MEMS压力传感器

新材料及其应用

环保型石墨烯/铜基电接触复合材料产业化项目

电接触材料是以白银或黄金等有色金属为基体材料,作为电器产品的核心部件,素有“电器心脏”之称,是国民经济各领域不可或缺的基础材料之一。电接触材料全球市场约为31亿美元,国内市场约12亿美元,其中约80 %为低压电器用触头材料,主要采用化学稳定性较好的银作为基体材料。据统计,全球电接触材料行业年用银量在4,000吨以上。由于银材料成本高,回收处理复杂,本行业的企业一直希望用铜来替代或者部分替代现有的触头材料,来降低成本,节约贵金属资源。但是,铜基材料在潮湿空气环境下容易氧化,使得接触电阻增大,温度升高,产生电火花和电弧而使开关失效,极大的增加了电器长期使用风险。这一问题导致铜基触头材料一直无法在低压电器领域得到推广。因此,在行业进行材料升级换代时,亟需解决铜基电接触材料的耐蚀性、抗氧化能力和界面熔焊等问题。 本团队利用CVD在铜粉表面上均匀地沉积单层或者多层石墨烯,形成铜粉和石墨烯之间的二维石墨烯界面和石墨烯/铜的三维网络结构。石墨烯的三维网络结构增大了铜粉的抗氧化表面积,提供了更好的热扩散通道,并且基于石墨烯超薄(厚度仅原子层级)的特性,不影响铜基体的电导率。

新材料及其应用

荧光陶瓷片封装合成白光LED产业化项目

固态照明(SSL)被誉为是继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的第四代电光源,其主要发光原理是通过电-光能量转换使得氮化镓半导体芯片发出蓝光,蓝光再次激发荧光粉发出黄光、绿光和红光等,最终合成白光。相对于白炽灯5%和荧光灯20%的能量转换效率,LED的能量转换效率超过50%,因此LED的耗电量仅为白炽灯的1/10,荧光灯的2/5。特别是蓝光芯片结合黄光荧光粉合成白光照明是下一代照明的一个重要方向。 近年来,LED主要采用蓝光芯片激发/复合黄光荧光粉合成高质量的白光,然而目前所采用的硅胶和环氧树脂混合陶瓷荧光粉存在较大的散热和稳定性问题,这极大的限制了LED在大功率方面的应用(如公路、汽车大灯、海洋渔业、舞台灯光等),也增加产品散热结构,增大了产品的体积。 针对LED大功率应用存在的这些问题,中科院宁波工研院宁波技术材料所特种纤维与核能材料工程实验室研究人员经过四年的努力,近期通过与韩国岭南大学材料与工程系Jaehyung Lee合作,解决了两相复合陶瓷界面相容性问题和低光散射损耗的高透明陶瓷制备技术,成功将陶瓷荧光粉镶嵌入热膨胀系数匹配的铝基透明陶瓷基体中。该透明陶瓷片的热导率达到14W/m﹒(硅胶和环氧树脂在0.4 W/m﹒),将传统封装中的被动发光模块的热导率提高了两个数量级。研究团队通过调整荧光粉的颜色和含量,获得了不同发光要求的光转换透明陶瓷片型号。 宁波材料所研究人员与相关封装企业合作将该透明陶瓷片封装到商业蓝光芯片上获得了全陶瓷型LED的灯珠。通过相关性能的测试,该灯珠色温达到了4500K,光效达到107 lm/W,达到了市场主流的LED光效水平。荧光透明陶瓷封转技术将极大简化传统LED封装中的混胶和调色工艺,并有望使不同颜色荧光陶瓷完全标准化,减少人工误差。 该项工作获得了国家自然科学基金(ADS用微波段透明陶瓷的介电损耗机理研究及其微缺陷的多尺度分析,51172248),浙江省杰出青年基金(微波合成半导体照明用氮化物荧光粉的化学反应动力学、微结构演变及发光特性研究,R12E020005)和宁波市国际合作项目(LED用氮化物基荧光陶瓷片的关键技术开发,2014A610006)的支持。目前围绕光转换透明陶瓷技术团队已具有一项授权发明专利,一项实用新型专利和三项在审发明专利。

新能源与高效节能

低成本半导体照明用氮化物荧光粉产业化项目

白光LED(或称半导体照明)分别比传统白炽灯和节能灯节能70%和30%以上,是高效节能、绿色环保和使用寿命长的新一代固态照明器件。白光LED被明确列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的“重点领域及优先主题”,已经成为全球范围内最为活跃的研究、开发和投资领域之一。 LED的应用领域从早期的手机背光源迅速渗透到平板电脑、笔记本电脑、液晶电视机的背光源,又广泛地应用于以通用照明、景观装饰照明为代表的照明领域。在2011年7月科技部正式发布《国家“十二五”科学和技术发展规划》中,明确了我国未来五年战略性新兴产业及其他产业的扶持重点。其中,对LED发展的目标表述为:2015年半导体照明占据国内通用照明市场30%以上份额,产值预期达到5000亿元,推动我国半导体照明产业进入世界前三强。继澳大利亚、欧盟和日本等之后,我国也将公布白炽灯淘汰路线图,预计2016年10月起全面禁止15瓦以上的白炽灯产品,届时白光LED产业规模又将成倍快速增长。根据国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)发布的数据图显示如图所示。 氮化物荧光粉是继传统硅酸盐、铝酸盐、硫化物基荧光粉后新近发展起来的新一代荧光粉体系,在显色指数、发光效率、色温、寿命、化学稳定性及热稳定性等性能指标方面具有突出的优势,已被应用在高端LED照明以及显示器件中,将全面替代传统荧光粉。然而由于氮化物荧光粉采用气压合成,设备投资、维护、运行成本高,生产率也较低,所以价格及其昂贵,只有日本、美国等少数几家公司能够稳定提供高质量产品。