先进功能材料
依托于江苏省优势学科光学工程以及国家发改委激光材料JMRH创新平台、江苏省先进激光技术与新型产业协同创新中心、江苏省高校国际合作联合实验室等科研平台,我校在先进激光材料、陶瓷材料、新能源材料等方面具有突出研发优势。
1.先进激光材料研发及应用
围绕激光领域国家战略需求,突破硫系玻璃与光纤制备和特种激光研制等关键技术,开发系列国际一流的特种波长激光系统和装备,成为国家激光领域军民两用技术的重要输出基地。
(1)全光纤激光模块研发。面向高端装备制造和产业转型、升级重大需求,从关键激光器件和系统装备集成技术两个层次开展技术攻关,研发的2µm波段掺铥全光纤激光模块,成功实现了相关技术的自主可控,打破了欧美国家对华禁运,攻克了“卡脖子”技术难题,推动了该类产品的国产化进程;自主研制的光纤激光器关键器件——光纤激光剥模器,在剥光功率、剥离效率、信号光插入损耗等性能方面均优于国内同类型产品,优化了激光器性能和生产成本,在光电对抗、生物医疗、遥测遥感、特种材料加工、前沿科学研究等国计民生和国家安全领域有重要应用需求。
(2)红外光纤传像束研发。针对红外热像传输效率低、传输有效性和抗干扰性低等问题,研制出高分辨率红外光纤传像束,解决传统热像传输像质粗糙问题,分辨率达美国海军实验室的3倍以上,传像性能国际领先,研制了超大模场中红外光子晶体光纤,模场面积提升60倍,在图像传输、标的物图像捕获等军民领域具有重要的应用需求。
团队带头人:沈德元(中科院百人计划引进海外杰出人才)、杨志勇、冯宪。
2.特种陶瓷材料研发及产业化
面向先进激光制造业发展的重大需求,开展特种功能陶瓷材料技术攻关,研发了高功率照明荧光陶瓷、高亮度超长余辉蓄光陶瓷、特种光学功能陶瓷等产品,部分技术已实现单项500万元转让。
(1)高功率照明荧光陶瓷研发。针对传统荧光粉有机涂覆层在高功率下极易色度漂移、光衰甚至高温碳化失效等问题,瞄准新一代激光照明对关键荧光材料的重大需求,采用新技术制备高功率照明荧光陶瓷,掌握荧光陶瓷设计与可控制备、照明参数调控、光学设计与器件集成等关键技术,实现高热稳定荧光陶瓷自主可控供给与高端应用,为我国激光照明产业创新发展提供材料和技术保障。
(2)高亮度蓄光陶瓷研发。针对传统夜光材料发光时间短、亮度低等问题,开展了高亮度超长余辉复相蓄光陶瓷研发,颠覆了传统的夜光材料制备技术,绿色环保,节约能源,维护成本低,应急指示时间长,广泛应用于安全指示与应急照明、救灾与消防逃生、园艺与景观艺术涉及等领域。
(3)特种功能陶瓷研发。围绕防弹装甲装备可视化、轻质化、高抗弹能力需求,攻克了大尺寸、高强度、透明光学功能陶瓷装甲窗口制备技术,为我国军事及民用装备提供重要的透明可视化防护材料;研发新型石英陶瓷导弹天线罩增韧技术,提高了石英陶瓷材料的力学性能和热稳定性能,为我国导弹头罩提供重要技术保障。
团队带头人:张乐。
3.高储能电池材料研发与应用
基于国家能源战略需求,围绕新能源电池材料开展研发,形成了高储能电极材料、多功能导电材料、新型燃料电池等系列产品。
(1)高能硅碳电池负极材料研发。围绕我国新能源汽车电池负极材料重大需求,开发的高能硅碳负极材料具有传统石墨负极材料的优势,首效高,压实密度高,成本低,可兼容目前商业化的电池制作设备,在传统石墨负极材料生产工艺上进行改进,产品工艺稳定性好,可以有效提升动力汽车的续航里程。
(2)新型多功能导电材料研发。采用新型工艺制备了一系列多功能导电材料MXenes,具有比传统导电炭黑、碳纳米管、石墨烯更高的导电性,作为第三代导电材料进入储能市场具有绝对的优势,相关技术在国内外均处于领先水平,可广泛应用于纳米吸附、生物传感器、离子筛、催化、锂离子电池、超级电容器、海水淡化、军事国防等领域。
(3)高比能量负极硬碳材料研发。利用特殊生物质碳转化技术将秸秆有效转化成可供钠离子电池使用的高比能量负极硬碳材料,并开发出普鲁士蓝/硬碳电池体系钠离子电池,电化学性能稳定,电极材料价格低廉、绿色环保,电池安全性极高,可应用于大规模智能电网储能。
(4)新型燃料电池系统研发。基于化学制氢专利技术研发的新型供氢一体化燃料电池系统,具有无噪音、无有害排放、工作温度低、红外隐蔽性能好、贮能发电效率高等优点,非常适合现场制氢和发电。
团队带头人:赖超、赵新生。
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