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我院新型复合纳米制冷材料研究取得新突破
发布时间:2015-9-6 19:20:29 作者:姜组 来源: 点击率:

  光电信息学院姜胜林教授及其团队的年轻教师张光祖博士与宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系的Qing Wang教授课题组深入合作,在新型复合纳米制冷材料研究领域又取得新进展。该科研团队在前期成功设计、开发的高性能和宽温区铁电纳米陶瓷/三元共聚物复合电卡制冷材料基础上(Advanced Materials, 27:1450, 2015;Advanced Materials, 27, 2236),通过精确调控纳米材料填充粒子的纳米微结构,成功研制了新型高性能纳米复合电卡材料,使材料在低电场下的电卡制冷效果达到了新的高度。今年7月28日,相关成果《纳米钛酸钡-共聚物铁电复合材料在室温下的巨电卡效应》(Colossal Room-Temperature Electrocaloric Effect in Ferroelectric Polymer Nanocomposites Using Nanostructured Barium Strontium Titanates)发表在国际知名杂志《美国化学学会纳米》(ACS Nano,IF=12.881)上。张光祖博士为第一作者,姜胜林教授和王庆教授为共同通讯作者。研究成果对促进电卡材料及下一代制冷设备的研究、开发和应用水平的提高具有重要的理论和实际意义。

  在这项新的研究中,联合课题组创新性地通过精确调控复合材料纳米填充粒子的微结构,系统研究了纳米球形颗粒、纳米立方体、纳米棒和纳米线填充物对复合材料电卡效应的影响。研究方向,纳米线填充粒子对复合材料电卡效应的优化作用优于其他形貌的材料,可使复合材料在150 MV/m电场下的电卡制冷效果超过30℃。研究还通过相场理论(Field-Phase Theory)深入分析了填充物形貌对复合材料介电、铁电乃至电卡效应产生影响的原因。

  近两年,姜胜林与张光祖老师团队与宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系的Qing Wang教授课题组展开了卓有成效的合作。以张光祖、姜胜林老师为第一或通讯作者在电卡制冷材料与器件领域共发表了2篇Advanced Materials论文(IF=17.493)和一篇ACS Nano(IF=12.881)论文。在此基础上,他们还将复合材料应用于能源存储领域,联合在Energy & Environmental Science(IF=20.523)上发表了论文(张光祖为共同第一作者)。目前,双方正在开展进一步合作,努力在新型电卡和能源材料与器件领域寻求更大突破。(通信员 姜组)

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