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特种功能材料设计与改性河南省工程研究中心
2019-05-03 10:03   审核人:   (浏览次数:)

特种功能材料设计与改性河南省工程研究中心是针对当前省内材料研发与应用技术的迫切需求,本着商丘市及周边地区经济建设的客观需要和我校高等教育事业快速发展的根本目标,依托商丘师范学院500万网易彩票计划导师的人才优势和理论物理省级重点学科,在功能材料设计与模拟商丘市重点实验室和固体微结构与功能校级重点实验室的基础上而构建起来的。本中心拥有教授6人,副教授17人,具有博士学位教师34人,形成了一支学历结构、职称结构、年龄结构和专业结构合理,人员稳定,富有创新精神的科研团队。经过几年的发展,本中心已凝练和形成了先进轻合金与表面改性、纳米陶瓷材料的制备与改性、纳米结构光伏器件设计与改性等稳定且各具特色的优势研究方向,并取得了一系列处于先进水平的研究成果,为促进学校学科建设、科学研究、高层次人才培养和引进、服务地方经济和社会发展发挥了重要作用,为学校实现跨越式转型发展提供了强大支撑。  

中心现有实验和办公用房面积1120平方米,配有资料室、会议室和学术报告厅。中心拥有扫描电子显微镜、原子力显微镜、超高真空多功能磁控溅射系统、磁功能参数测量系统、显微共焦拉曼光谱仪、高温同步热分析仪和中型cluster机组服务器等价值1132万元的仪器设备。实验室已订阅学术期刊60多种。近五年来,本中心先后承担了国家自然科学基金和省级重点项目21项,省部级项目30余项,获批研究经费1107.5万元;中心成员发表SCI论文85篇,有相当一部分研究工作发表于本专业国际顶级学术期刊,多项研究成果获得河南省科技进步奖等科研奖项;获批国家发明专利8项。

力争将特种功能材料设计与改性工程研究中心建设成为一个面向豫东乃至省内外企业的开放型科研平台,承担企业产品研发、技术改造和关键技术攻关等相关课题。依托该工程中心,力争获得河南省科技创新杰出青年基金、河南省高校科技创新人才支持计划和河南省高校青年骨干教师资助计划等人才项目的资助,成功获批国家自然科学基金项目8-10。培养河南省学术技术带头人1-2河南省教育厅学术技术带头人2-3名。每年发表SCI论文30篇左右,获河南省科技进步奖1-2项,获批国家发明专利5-8项。

本工程研究中心负责人是李朋博士,中心主要围绕以下3个明确、稳定的研究方向开展研究工作,即先进轻合金与表面改性、纳米陶瓷材料制备与改性、纳米复合结构光伏器件设计与改性。这三个研究方向产生了重要的拟工程化、产业化的科研成果。

先进轻合金与表面改性的研究主要是基于强流脉冲离子束技术,其可在瞬间实现材料表面高能量密度沉积,导致材料表面急剧加热和冷却,发生熔融、蒸发和烧蚀,形成严重的非平衡结构,同时在基体上产生高强度反冲冲量及冲击热应力,由此形成由表及里传输的冲击波,从而使材料的耐磨损、抗腐蚀等性能获得显著改善。这项技术成果已在河南万克钻石工具有限公司推广应用,解决了其海洋钻井平台钻头的表面缺陷如孔洞和裂纹问题。该方向的相关研究还解决了飞机涡轮发动机所用钛合金表面氧化的修复难题。目前,本研究团队正在与商电铝业公司进行深度合作,有望将强流脉冲离子束技术应用于铝合金表面加工,研究开发铝合金表面加工新技术,获得苛刻服役条件下铝合金耐磨抗蚀的工程表面,促进企业铝合金深加工和铝合金产品技术附加值的提升。该研究方向人员已在Surface and Coatings TechnologyApplied Surface ScienceMaterials CharacterizationVacuum等材料表面改性领域国内外期刊发表学术论文60余篇,其中SCI收录40篇。主持完成国家自然科学基金3项,河南省重点科技攻关计划项目和基础与前沿技术项目各1项,河南省自然科学基金和河南省高校青年骨干教师资助计划项目各1项,现主持在研国家自然科学基金5项,获批国家发明专利3项。获中国科协期刊优秀学术论文三等奖1项,获河南省自然科学优秀学术论文二等奖3目前,该研究领域在省内处于领先地位,在国内同行中也具有一定的知名度。

纳米陶瓷材料制备与改性方向依托于固体微结构与功能重点实验室,以纳米陶瓷材料的结构设计、性能和应用为目标,结合当前纳米材料在生物学、光学、电学和催化等学科领域的应用,对氧化铝结构陶瓷、尖晶石结构功能陶瓷、钛酸钡介电陶瓷、钙钛铜氧等功能陶瓷材料纳米结构的构建与性能分析、应用拓展进行研究。目前本中心已经成功解决纳米陶瓷粉体的团聚问题;分析烧结过程中晶粒长大、颗粒粗话、致密化速率三者与温度间的关系,采用常规的无压动态烧结制备出细晶粒的MgAl2O4纳米陶瓷,并初步分析了MgAl2O4纳米陶瓷微结构特征与透光率的关系。并就构建ZnAl2O4尖晶石透明纳米陶瓷及其光传输机制的分析作为本中心开放课题。目前,该研究方向已经与商丘市凯丽镀膜玻璃科技有限公司和洛阳施凯信机电科技有限公司等企业建立了校企合作关系,已为凯丽镀膜玻璃科技公司解决了非晶态硅酸盐在均质化扩散过程中的动力学特征,且正在探讨与徐州海钛新材料公司的合作事宜,有望将无团聚纳米陶瓷粉体制备方法应用于该公司复合材料粉体的制备上,并对其复合材料的煅烧工艺进行改造,期望提升该公司复合新材料的性能及相应产品的技术附加值。通过纳米结构陶瓷的设计与优化,可以进一步提高Al2O3AB2O4尖晶石纳米陶瓷,以及钛酸钡与钙钛铜氧等功能陶瓷性能,为纳米微结构功能陶瓷的产业化及应用推广奠定基础。该研究方向的成员已在Materials lettersMaterials Research BulletinJournal of Materials Research等陶瓷材料领域国内外期刊发表学术论文50余篇,其中SCI收录30篇;申请国家发明专利3项;主持完成河南省科技攻关计划项目、基础与前沿技术项目等多项省部级项目;现主持在研国家自然科学基金3项,河南省科技攻关计划重点项目1项、河南省高校重点项目1项。获河南省自然科学优秀学术论文三等奖3项。

纳米复合结构光伏器件设计与改性研究中,通过设计纳米结构或者使用纳米材料可以实现电池性能的改善。通过设计异质结纳米结构并优化结构参数,可以实现光伏电池载流子收集效率的提高。通过引入贵金属等离子共振效应,将入射光能局域化从而实现入射光利用率的提高。目前,中心成员掌握了多种制备纳米线/棒阵列的方法,可以实现P型光吸收半导体纳米线阵列的制备,例如Cu2S纳米线阵列、CIGS纳米线阵列等,相关工作发表在:Solar Energy Materials & Solar CellsThe Journal of Physical Chemistry CMaterials LettersJournal of Alloys and Compounds等高水平SCI期刊。可以实现N型半导体ZnO纳米棒阵列的有序化制备,并能够实现纳米棒长度、直径和密度等几何参数的可控制备,相关工作发表在The Journal of Physical Chemistry C等杂志上。可以通过上转换效应实现太阳电池效率的提升,相关工作发表在Journal of Power Sources等杂志上。目前,该方向成员在国内外期刊发表学术论文50余篇,其中SCI收录20篇;主持完成河南省重点科技攻关计划在研项目3项,主持在研国家自然科学基金4项;已获批国家发明专利2项,获河南省自然科学优秀学术论文一等奖1项。通过纳米结构光伏器件的设计与优化,可以进一步提高CITSCdTe薄膜光伏电池性能,为薄膜太阳电池的产业化及应用推广起到促进作用。

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