中国科学院工程热物理研究所已全面掌握谐波探测技术测量纳米到宏观各类纤维、薄膜及体材料的热导率、热扩散率、蓄热系数、热电优值、赛贝克系数及电导率。获授权国家专利28项,软件著作权1项。为英国利兹大学、中山大学、国科大等科研院所研制了热物性测量设备。2011年率先研制了基于谐波探测的聚酰亚胺薄膜独立探测器,实现了该技术的可转移。2018年研制了蓝宝石独立探测器,提高耐用度及耐温性。2020年研制了世界首套多维跨尺度材料热性能分析仪,为航天703所、北京化工大学、化学所等40多家企事业开展了多维跨尺度材料热电物性表征服务。
仪器功能指标:
1.参数范围:热电优值(***)、热导率(*** W/(***))、电导率(0. 1-600000 S/cm)、塞贝克(10-5 -10 V/K)、蓄热系数(1-500 ***(***)).2. 材料、尺度及温度范围:单根纤维(直径>50nm,长度>1μm)、薄膜(单层以上,长宽>1μm)、块体、流及粉体。室温~1500K。3. 测量误差:热电优值和蓄热系数≤±6%,热导率和塞贝克≤±5%,电导率≤±3%,温度≤±***%。
本项目结合谐波探测技术和微纳加工技术,针对材料尺度、种类及测量需求,通过模块化设计制备特定探测器,研制了多维跨尺度材料热/电性能分析仪。在一台仪器上实现多维跨尺度材料热/电参数原位直接测量(纳米到宏观、一维线状、二维薄膜及三维针状体)、体材料热导率及蓄热系数快速测量(块体、粉体及流体)。旨在打破国际热电物性垄断,同时突破微纳材料热电物性表征的局限,填补世界上缺乏微纳材料热电原位一体测量仪器的空白。同时该技术可在核电、石油、天然气等管道无损检测中使用,经济效益及社会效益巨大。
郑兴华,研究员/博导。主持有关谐波探测技术的国家自然基金、中科院仪器研制等7项,研发出系列谐波法热电物性测量系统。其中中科院仪器研制项目“多维跨尺度材料热性能分析仪”2020年综合验收评价为A。仪器连续四年入选中科院自主科研仪器名录。授权谐波探测技术专利28项,实审发明专利10项,PCT1项。在包括Nano Energy、Nature Communications等SCI期刊发表谐波探测技术论文36篇。
陈海生,研究员/博导。国家杰青,牛顿高级学者,中科院百人,中科院优秀青年科学家,中组部“万人计划”青年拔尖人才,英国能源学会会士。主要从事大规模压缩空气储能、限定空间尺度的流动与传/储热、先进储能材料性能表征等方面的研究工作。主持项目60余项,发表SCI论文300余篇,SCI他引6000余次。荣获科学探索奖、中国青年科技特别奖、北京市科学技术一等奖、中科院产业转化一等奖、侯德榜青年科技奖等。
张挺,研究员/博导。主要从事高性能柔性热电/压电/储氢纤维研发工作。主持/参与中科院人才计划、国家自然基金、中科院轻型动力创新研究院创新基金、新加坡教育基金项目等10余项。
评价单位:“科创中国”双碳产业科技服务团 (中国工程热物理学会)
评价时间:2022-11-10
综合评价
该成果由结合谐波探测及微纳加工技术,对多维跨尺度材料热电性能表征行业有一定的引领性作用,技术创新性很强,且技术成熟,投资回报比较可靠。目标市场处于成长市场,且国内外尚无同类产品,潜在的竞争技术路线尚不成熟。
另外,因在产品的稳定性方面论证不足,要预防环保、健康与安全风险。
总体而言,该项目技术思路方向很好,未来市场空间大,有利于当前政策要求,转化成熟度很高,值得支持推广。建议强化相应产品开发,加大产业链开发力度。
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