中心简介
自从1959年理查德·费曼提出关于纳米技术的梦想,在过去的几十年中,纳米材料得到了全世界范围内的关注,被广泛地研究制备应用于:光电子器件、机械工业、生物医药、化学工程、陶瓷、分子自组装等各个领域。纳米功能材料从根本上改变了材料的结构,为克服材料科学研究领域中长期未能解决的问题开辟了新途径。
随着全球经济、人口以及对能源需求量的快速增长,化石能源存储量迅速减小,以及随之带来的环境污染、温室效应等问题,使得人们对新型能源转换与储存器件的需求变得格外迫切。为了制备出性能更好、转换效率更高的器件,我们需要开发先进的工艺技术,并研制新的功能材料用于能源的转换与储存。纳米技术,为我们实现这一目标打开了一扇广阔的大门。新型的纳米功能材料将对能源转换与储存器件的进一步发展起到至关重要的作用。
近年来,微型全分析系统(µTAS)或者芯片实验室(Lab-on-a-Chip)已经越来越受到人们的关注。芯片实验室是在微机械、微电子、生物工程以及纳米技术基础上发展起来的一门全新的交叉学科,涉及到物理、化学、生物等多个基础学科领域。它以微流控技术为基础,制备出小尺度(从微米到纳米)的通道、腔、阀、泵等流体器件,并利用各种物理手段,研究小尺度上流体的特异性质,发展小尺度控制流体运动和物理化学变化。目前,这门学科已经成为国际上的一个研究热点。通过将微流芯片技术与纳米功能材料相结合,我们可以制备出先进的器件用于生物医药等领域。
研究方向
能量转换与储存器件
在过去的几十年中,纳米功能材料得到了世界范围内的关注,被广泛的应用于锂离子电池、超级电容器、燃料电池和染料敏化太阳能电池等能量转换与储存器件。研究者们研制出各种一维、二维及三维的纳米形貌和结构,以期获得具有更好性能的器件。由于纳米材料在尺寸及维度上的减小,使得原有的传统材料展示出新的功能和效果。例如:更强的光电化学活性、更稳定的光电化学稳定性、更高的电子迁移率等。也因此,显著地提高了上述能量转换与储存器件的性能及转换效率。但是,纳米功能材料对于能量转换与储存器件的作用有利也有弊。例如:更大的比表面积在提高材料反应活性的同时,也会引起更加明显的副反应;随着尺寸的减小,电池电极材料的比容量及循环性能获得了提高,但是体能量密度却因此大幅下降。这一系列的问题,都需要我们通过对技术及工艺的改进优化、设计并制备出结构及形貌更优的纳米功能材料来解决。以制备出性能更加优良、转换效率更高的能量转换与储存器件。本中心将重点研究基于新型纳米功能材料的染料敏化太阳能电池及锂离子电池。