PDF《自然科学奖 推荐书》

学科 代码与名称

4305560 功能复合材料 学科评审组 代码与名称

160 材料 申报等级 一等奖 高等学校科学研究优秀成果奖 (科学技术) 自然科学奖 推荐书项目名称: 电极化储能复合电介质材料结构性能联调的 基础理论与方法 第一完成单位: 北京科技大学 通信地址: 北京市海淀区学院路

30 号

电话: 010-62333881 邮政编码:

100083 推荐时间: 教育部科学技术司制

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1 1 高等学校自然科学奖推荐书 (2019 年度)

一、项目基本情况 学科评审组: 材料 1, 项目 名称 中文名 电极化储能复合电介质材料结构性能联调的基础理论与方法 英文名 Fundamental theory and method of adjusting on microstructure and properties of dielectric composites for electrical polarization energy storage 主要完成人 党智敏,查俊伟,王东瑞,郑明胜,杨万泰 主要完成单位 北京科技大学,北京化工大学,清华大学 推荐单位(盖章) 北京科技大学 主题词复合电介质;

电极化储能;

结构与性能;

理论与方法 学科分类 名称

1 功能复合材料 代码

4305560 2 代码 所属科学技术领域 材料学 任务来源 A8-其它计划;

B-部委计划;

D1-国家自然科学基金;

具体计划、基金的名称和编号:(限300 字) D1-国家杰出青年基金:无机/有机介电功能复合材料设计与实现 (51425201) D1-国家自然科学基金:高介电全有机复合薄膜定向有序阵列结构控制及介电性能关联机制 (51377010) D1-国家自然科学基金:基于介电性能变化的颗粒填充型复合电介质纳米效应机理研究 (50977001) D1-国家自然科学基金:微-纳米钛酸钡共填充聚合物基复合材料介电性能提高机制研究 (50677002) A-科技部国际合作:新型多功能纳米复合材料制备及拉、压应力作新型多功能纳米复合材料制备及 拉、压应力作用下介电特性研究 (2010DFA51490) B-教育部博士点优先基金:核壳结构纳米颗粒调控介电高分子复合材料界面结构和综合电性能研究 (20130006130002) 发明专利(项) 授权:

10 申请:

18 授权的其他知识产权 (项) 项目起止时间 起始: 2002-01-01 完成: 2016-12-31

2

二、项目简介 本项目属于材料学功能复合材料应用基础研究领域.

高储能薄膜电容器是支撑重大科学研究计划和脉冲功率武器的关键,成为 卡脖子 技术.发展高 储能薄膜电容器的核心是高性能电介质材料,制约储能密度提高关键问题是介电常数和击穿场强解耦 调控以及薄膜精细结构控制,已成为国际研究热点和挑战性难题.本项目经过十余年研究,发展了具 有解耦提升介电常数和击穿场强的典型储能电介质材料,建立了电极化储能复合电介质结构与性能联 调的理论与方法, 项目对储能复合电介质领域做出了开拓性贡献.主要发现点如下: 1.建立了纳尺度碳系填料构建高介电常数复合电介质普适体系的理论框架. 国际上率先发展了纳尺 度碳系填料构建高介电常数复合电介质体系,发现了通过诱导游弋电子在界面区有效聚集是获得巨介 电效应物理本质;

揭示了应力作用下复合电介质介电特性演变规律,提出了构建纳尺度碳材料复合电 介质体系高介电效应理论框架及三相复合电介质新方法, 实现了介电参数协同调控. 成果被 《Materials Today》以 Nanotubes help boost polymer dielectrics 为题进行 Research News 专题报道: 发明了 一种显著提高聚合物介电常数的新策略 . 2.提出了界面区极化交换耦合作用调控复合电介质介电性能的理论与方法. 通过多层级结构调控无 机填料与聚合物界面效应,基于多尺度设计制备了具有特征结构的介电特性可调储能复合电介质,揭 示了界面区极化交换耦合作用有效调控储能复合电介质介电性能的理论与方法, 对无机/有机复合电介 质研究具有重要参考价值.发表在《Adv. Mater.》论文被美国南卡罗来纳大学 H. C. Loye 教授的综述 论文进行 图文结合 重点评述. 3.建立了全有机储能复合电介质材料介电性能解耦协同调控的理论与策略. 揭示了橡胶介电相调控 高储能全有机复合电介质物理机制,建立了三明治叠层结构解耦调控介电常数与击穿场强的理论与方 法,提出了改善导电聚合物与介电聚合物交互区相互作用提高储能密度的策略,有力推动了全有机复 合电介质的研究.发表在《Science China Materials》综述论文评价: 提供了一种有效制备高储能电容 器有机薄膜的方法 . 本项目具有原创性强、难度大等特点,成果在国内外产生重要影响,已用于储能薄膜电容器研制. 在Elsevier 出版了该领域首部专著《Dielectric Polymer Materials for High-Density Energy Storage》 ,在《Prog. Mater. Sci.》 、 《Adv. Mater.》 、 《Appl. Phys. Lett.》(33 篇)等发表 SCI 论文