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基于碳纳米膜的高性能柔性器件界面基础研究

成果类型:: 新品种,新技术

发布时间: 2023-09-22 16:13:30

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王伯钊 | 2023-09-22 16:13:30

项目针对现有储能器件及电磁屏蔽体柔性差的技术瓶颈,从界面构筑与性能调控两方面开展了基础研究,取得以下科学发现:1.提出了轻质与高强界面的柔性自支撑电极制备新方法,解决了电极制备时纳米材料分散难题,发现了碳纳米膜与器件功能材料表面结构与电极自支挥化的内在联系和规律。2.发现了高强界面构筑后柔性电极高效电子/离子传输规律,揭示了电极柔性化后的工作机制。建立了以电化学为基础的界面调控电子/离子传输理论,获得了高性能柔性锂离子电子电池与超级电容器。3.发现了碳纳米膜高的电磁屏蔽效能。揭示了电磁波在碳纳米膜表界面与内部反射及吸收的机制,建立了碳纳米膜结构、电导率、磁导率等参数与屏蔽效能间构效关系。

基于碳纳米膜的高性能柔性器件界面基础研究成果的亮点主要体现在以下三个方面:柔性电极制备新方法:针对电极制备时纳米材料分散难题,提出了轻质与高强界面的柔性自支撑电极制备新方法,这种方法不仅解决了电极制备过程中不易分散的问题,还实现了电极的高效制备。同时,该方法建立了以电化学为基础的界面调控电子/离子传输理论,进一步提升了柔性锂离子电子电池与超级电容器的工作性能。高强界面构筑:通过研究高强界面构筑后的柔性电极高效电子/离子传输规律,揭示了电极柔性化后的工工作机制。这一研究为优化电极的性能提供了新的思路,并为相关领域的研究提供了重要的理论基础。碳纳米膜的电磁屏蔽效能:对碳纳米膜的电磁屏蔽效能进行了深入研究,发现碳纳米膜具有高的电磁屏蔽效能。这一发现揭示了电磁波在碳纳米膜表界面与内部反射及吸收的机制,并建立了碳纳米膜结构、电导率、磁导率等参数与屏蔽效能间的构效关系。这一研究对于提升电子设备的电磁防护能力具有重要意义。这些研究结果不仅揭示了柔性电极的制备及工作机制,还对碳纳米膜的电磁屏蔽效能进行了深入探讨,这些成果对于提升高性能柔性器件的性能及功能具有重要的指导意义。

首先,该研究在柔性电子器件领域具有重要的应用价值。柔性电子器件具有弯曲、卷曲等形状可变性,同时具有高透光性、高耐候性、抗冲击、可擦写等特性,因此在便携式电子设备、医疗器械、人工肌肉、电子纸等领域具有广泛的应用前景。而基于碳纳米膜的高性能柔性器件界面基础研究为柔性电子器件的制备和性能提升提供了新的理论和技术支持。其次,该研究在能源领域也有着重要的应用前景。基于碳纳米膜的高性能柔性器件可以应用于可穿戴能源设备,如柔性太阳能电池、柔性燃料电池、柔性超级电容器等,这些能源设备可以与人体或物体表面紧密贴合,提高能源利用效率和便携性。此外,该研究在环保领域也有潜在的应用价值。基于碳纳米膜的高性能柔性器件可以应用于环境传感器和监测设备,如柔性气体传感器、柔性生物传感器等,这些设备可以利用柔性传感器的灵敏度高、可弯曲、可卷曲等特性,实现对环境因素的高效、快速、便携的监测和分析。基于碳纳米膜的高性能柔性器件界面基础研究在柔性电子器件、能源、环保等领域都具有广泛的应用前景,为相关领域的技术创新和应用提供了新的思路和方向。

江西理工大学创办于1958年,原名江西冶金学院,1988年更名为南方冶金学院,2004年更名为江西理工大学。学校曾先后隶属于冶金工业部、中国有色金属工业总公司,2013年成为江西省人民政府、工业和信息化部、教育部共建高校。学校是国务院批准具有博士、硕士和学士学位授予权的单位,是一所以工学为主,理工结合,管理学、经济学、法学、文学、艺术学、教育学等多学科协调发展,面向全国招生和就业并有权接收华侨及港澳台学生和留学生的教学研究型大学;是宝钢教育奖评审高校;学校具有推荐优秀本科生免试攻读硕士学位资格;是我国有色金属工业和钢铁工业重要的人才培养和科研基地,被誉为“有色冶金人才摇篮”。学校拥有国家稀土功能材料创新中心、国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心、国家铜冶炼及加工工程技术研究中心、教育部稀有稀土省部共建协同创新中心、国家市场监管重点实验室(稀土产品检测与溯源)、国家钨与稀土产品质量监督检验中心、离子型稀土资源开发及应用教育部重点实验室、钨资源高效开发及应用技术教育部工程研究中心等一批国家科研平台,1个国家级现代产业学院、4个国家级工程实践教育中心。

技术创新效益:该研究在柔性电极制备、界面构筑和电磁屏蔽方面提出了新的理论和技术,解决了现有技术中存在的柔性差、界面调控难、电磁屏蔽效能低等技术瓶颈,为柔性电子器件、能源设备、环保设备等领域的技术创新提供了重要的技术支持。经济效益:该研究为相关领域提供了新的制备方法和材料,使得柔性电子器件、能源设备、环保设备的制备更加高效、节能、环保,同时也提高了设备的性能和稳定性,降低了生产成本,从而产生了显著的经济效益。社会效益:该研究在环保和健康领域的应用有助于提高人们的生活质量,如柔性电子器件可以应用于医疗器械和人工肌肉等领域,提高医疗保健水平;柔性太阳能电池和燃料电池可以促进可再生能源的利用,降低对传统能源的依赖,从而减少环境污染。此外,该研究还可以促进相关领域的技术交流和人才培养,推动科学技术的发展和社会进步。基于碳纳米膜的高性能柔性器件界面基础研究产生的效益包括技术创新效益、经济效益和社会效益等多个方面,对于推动科学技术的发展和社会进步具有重要的意义。

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