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實驗原理 1、在電磁場的作用下，材料中的自由電子會在金屬表面發(fā)生集體振蕩，產(chǎn)生表面等離激元（Surface Plasmon）； 2、共振狀態(tài)下電磁場的能量被有效轉換為金屬表面自由電子的集體振動能。

聲子極化激元是極性材料中晶格振動與光場之間的強耦合，有望應用在低損耗納米光學元器件中。相關的理論研究由黃昆先生于上世紀五十年代提出，目前已經(jīng)較為成熟。但是實驗測量表面聲子極化激元直到近年才有較大的進展，主要是因為表面聲子極化激元的測量同時需要高的空間分辨率和能量分辨率。目前測量表面聲子極化激元的主要方法為近場光學方法（s-SNOM），該方法可以在中紅外和太赫茲區(qū)間對聲子極化激元進行很好的探測。但在遠紅外區(qū)間，由于目前缺少合適的遠紅外激光光源和探測器，相關材料體系的表面聲子極化激元的研究受到很大限制。 近日，北京大學物理學院2016級本科生亓瑞時和王任飛利用掃描透射電子顯微鏡的電子能量損失譜，對ZnO納米結構中的遠紅外表面聲子極化激元進行了細致的探測。通過在納米尺度上測量納米線、納米片不同空間位置的電子能量損失，探究了表面聲子極化激元的性質，得到了表面聲子極化激元的色散關系，并研究了其尺寸效應、幾何效應等。圖1. 左：利用電子束激發(fā)和探測納米線表面聲子極化激元。右：測量得到的色散關系。 利用電子顯微鏡中的電子束來激發(fā)和探測聲子極化激元具有很多的優(yōu)點，包括（1）電子顯微鏡方法具有亞埃的空間分辨率；（2）電子激發(fā)具有更高的效率（電子與材料相互作用的散射截面更大）；（3）電子能激發(fā)一些非光學活性的模式；（4）電子能量損失譜能得到高q（波矢）值下的信息；（5）電子能量損失譜具有很寬的激發(fā)、測量窗口，原則上可以測量從meV量級的振動譜信號至keV量級的芯電子激發(fā)譜信號。因此，電子能量損失譜有望極大地推動包括表面聲子極化激元在內的相關實驗研究。 該工作于2019年7月19日在線發(fā)表于學術期刊Nano Letters（DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01350），第一作者為北京大學物理學院2016級本科生亓瑞時、王任飛，指導老師為量子材料科學中心和電子顯微鏡實驗室的高鵬研究員。該項研究得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、量子物質科學協(xié)同創(chuàng)新中心等基金的支持。 論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b01350

 從元素在地殼中的豐度，毒性和價格方面介紹硫化物作為熱電材料的天然優(yōu)勢；從熱電性能上分析了硫化物在熱穩(wěn)定性，載流子濃度的可調控性等方面的劣勢；也總結了包括元素摻雜、微觀結構調控等優(yōu)化硫化物熱電材料的方法；最后提出了硫化物潛在的研究方向和可能的優(yōu)化硫化物熱電材料性能的新方法。

本發(fā)明公開了一種基于離散元的單向增強復合材料代表性體元的生成方法，屬于復合材料仿真以及數(shù)值模擬技術領域。該方法包括以下步驟：給定ＲＶＥ的幾何尺寸、纖維體積分數(shù)和纖維半徑，其中纖維橫截面為圓形，生成過程中將纖維視為基本的離散元，ＲＶＥ剩余部分視為基體，即可生成滿足參數(shù)的代表性體元；生成纖維的過程是隨機的，生成的纖維在空間上是周期性分布的，即纖維在代表性體元的上邊界和下邊界、左邊界和右邊界的分布規(guī)律完全一致，所生成的代表性體元不依賴纖維的預先分布和排列，能夠得到纖維體積分數(shù)很大的代表性體元。

上海科技大學物質學院謝琎課題組與上海交通大學化工系李林森課題組合作，在鋰離子電池三元正極材料領域取得重要進展。近日，該研究成果以 Simultaneous enhancement of interfacial stability and kinetics of single-crystal LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 through optimized surface coating and doping 為題，在美國化學會旗下學術期刊 Nano Letters 上在線發(fā)表。該工作提出的單晶顆粒表面從 ALD 涂層到表面摻雜的轉化方法為穩(wěn)定高壓鋰離子電池正極材料提供一種新的思路，也為原子層沉積在設計儲能材料界面中的應用開辟了新的機遇。 物質學院謝琎課題組 2018 級碩博連讀研究生包文達和上海交通大學 2017級博士研究生錢冠男為該論文共同第一作者，謝琎教授和上海交通大學李林森特別研究員為論文共同通訊作者，該工作得到了上科大劉志課題組博士后蔡軍、助理研究員余毅以及上海交通大學博士研究生孟德超、馬紫峰教授的幫助和支持，同時感謝上科大物質學院電鏡中心、分析測試平臺的大力支持。上海科技大學為第一完成單位。該項工作受到了上海市自然科學基金、上科大啟動經(jīng)費和國家自然科學基金等的支持。

本項目針對富鋰錳基和三元正極材料首次充放電效率低、倍率性能較差、鋰層中陽離子的混排、高電壓下電極材料與電解液之間反應等問題，通過表面包覆、體相摻雜、顆粒微納化和形貌控制等多種方法，提高其電化學性能。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 富鋰的層狀結構Mn基氧化物及三元（NCM）材料具有高容量的特點，成本低廉、工作電壓與現(xiàn)有電解液匹配，安全性好，考慮到振實密度、比容量等綜合性能，其應用前景很好，適用于數(shù)碼通訊類電池、筆記本電池、電動工具電池、汽車電池等。該項目已與天津力神電池股份有限公司開展產(chǎn)學研合作，具有很好的合作基礎。 項目特色和創(chuàng)新之處：針對富鋰錳基和三元正極材料首次充放電效率低、倍率性能較差、鋰層中陽離子的混排、高電壓下電極材料與電解液之間反應等問題，通過表面包覆、體相摻雜、顆粒微納化和形貌控制等多種方法，提高其電化學性能。 通過原位XRD、XAS、EXAFS、電化學阻抗譜（EIS）、原位掃描電鏡與透射電鏡、掃描隧道顯微鏡、原位核磁共振、同步輻射和中子衍射等技術，獲得無機材料及相關體系的原位分析與診斷新方法。優(yōu)化設計并研制新型電極、電池制備工藝技術，構筑高容量、長循環(huán)穩(wěn)定性的新型鋰電池。

先進聚合物材料研究所建于1999年10月18日。研究所以黃培教授為技術帶頭人，擁有一批高水平的科研隊伍，參與研究工作的教授、博士及研究生二十余人，研究所的主要特點是產(chǎn)、學、研相結合，在基礎性研究、應用研究、高新技術產(chǎn)業(yè)化等不同層次上開展科研工作。先后參加國家"863"項目、國家科委"九五"攻關項目的研究工作，承擔完成國家自然科學基金重點項目、**和化工應用課題多項。研究所主要突出以單體合成、聚合、復合材料、結晶等具有明顯優(yōu)勢的學科領域的綜合集成開展研究工作。目前主要研究對象主要為以聚酰亞胺為代表的一系列功能高分子材料。聚酰亞胺（PI）是指分子主鏈中含有酰亞胺基的一類高分子聚合物。近年來聚酰亞胺以其優(yōu)異的機械性能、電性能、耐輻射性能和耐熱性能越來越受到人們的重視，它在航空航天、電氣、通訊和汽車等行業(yè)得到廣泛的應用。然而熱固性聚酰亞胺不溶解、不熔融，加工成型困難，限制了其應用范圍，因此合成熱塑性的PI，進一步制備聚酰亞胺復合材料，擴大應用面是當前聚酰亞胺研究和開發(fā)的主要趨勢。熱塑性聚酰亞胺（TPI）作為一種高性能工程塑料，不僅具有優(yōu)異的耐熱、力學、介電、耐腐蝕及抗輻射等性能，還表現(xiàn)出卓越的熱加工特性，可采用熱模壓、擠出和注射方法成型。在特定場合下為一種替代金屬、陶瓷、熱固性樹脂、低溫熱塑性塑料和大多數(shù)難加工聚酰亞胺的理想材料。聚酰亞胺的單體合成是以苯酐為基礎原料，通過酰基化、硝化、縮合、水解酸化、脫水等一系列步驟得到二胺，該合成路線原料來源充足，工藝簡單，產(chǎn)物純凈，產(chǎn)率高，易于純化，三廢少，具有很好的工業(yè)化價值。聚酰亞胺的聚合是以二酐和二胺通過溶液聚合，再分別通過化學環(huán)化或熱環(huán)化得到聚酰亞胺樹脂。聚酰亞胺樹脂與碳纖維、玻璃纖維、聚四氟乙烯、石墨等復合，可顯著提高材料的力學強度和自潤滑耐磨等性能。研究所以自主研發(fā)高性能熱塑性聚酰亞胺及其復合材料作為研究對象，系統(tǒng)考察復合材料摩擦磨損性能，重點研究各種填料改性材料在不同工況體條件摩擦磨損行為，深入了解填料對其摩擦性能影響機理，從而達到材料摩擦性能設計的長期目標。利用有限元技術建立過程物理及數(shù)學模型，對滑動摩擦過程中的溫度分布進行模擬計算，取得了較好的模擬結果。通過摩擦表面微觀形貌觀察，可了解摩擦磨損機理。前期的研究結果已運用于滑片式壓縮機的滑片、汽車發(fā)動機活塞環(huán)等產(chǎn)品形式，為應用提供指導。研究所擁有一批先進的分析測試儀器：熱機械分析儀、差示掃描量熱儀、高效液相色譜儀、凝膠色譜、紅外分析儀、微機控制電子萬能試驗機、摩擦磨損試驗機，可對合成的單體、聚合物、復合材料進行全面的性能測試。

儲能系統(tǒng)在應用領域上可以分為小型無間斷備用電源（UPS）和大型儲能電站(ESS)。UPS在停電時給計算機/服務器、存儲設備、網(wǎng)絡設備等計算機、通信網(wǎng)絡系統(tǒng)或工業(yè)控制系統(tǒng)、需要持續(xù)運轉的工業(yè)設備等提供不間斷的電力供應。儲能電站的目的是“削峰填谷”，可以把用電低谷期低價的富余的電儲存起來，在用電高峰電價較貴的時候再拿出來用，可以為用戶節(jié)約用電成本，也能在用電高峰期緩解電網(wǎng)的用電壓力。儲能電站還可存儲太陽能和風能電站產(chǎn)生的電能，將光能和風能與儲能電站完美結合，實現(xiàn)可再生電能的有效儲存，突破時間和氣候限制，解決了太陽能和風能由于缺乏穩(wěn)定性而造成的并網(wǎng)難題。 目前市場上的儲能系統(tǒng)多是基于傳統(tǒng)的鉛酸電池，鉛酸電池雖然價格低廉，但是它主要有由金屬鉛構成，對環(huán)境危害很大，而且它們壽命很短，通常2年左右就要更換全部電池。在低碳和環(huán)保背景下，用新型鋰離子電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛酸電池是大勢所趨。市場上雖然有基于磷酸鐵鋰電池的儲能系統(tǒng)，但是磷酸鐵鋰電池價格高昂，是鉛酸電池的3倍以上，在市場上缺乏競爭力。本項目的目的是設計和制造基于廉價三元鋰電池的儲能系統(tǒng)，可以用于備用電源也可以用于儲能電站，比基于磷酸鐵鋰的儲能系統(tǒng)在成本上能降低30%以上，而且能量密度更高，重量和占地面積都顯著降低。崔博士已經(jīng)和敦煌力波能源科技有限公司合作在敦煌市的國家級光電基地建造了一個0.5MWH的儲能電站系統(tǒng)，這個儲能電站主要服務于一個光伏電廠，在光照不足時為輔助光伏板以產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出功率。