中科院宁波工业技术研究院功能材料与纳米器件事业部
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一、纳米材料与应用研究组研究方向
1. 纳米材料与应用研究：纳米粉体、胶体等因其极小的尺寸而呈现显著不同于体相材料的特殊性质，在光、电、磁和催化材料等领域具有广阔的应用前景，备受工业界关注。虽然目前我们也能制备出各种属性的纳米颗粒，但对于如何在规模化生产过程中严格调控纳米颗粒的尺寸、结构、形状以及其特性等关键技术仍没有根本解决。因此，本研究方向从精确控制成核/生长过程出发，主要研究纳米粉体和胶体的可控和规模化制备、表面改性及其光、电、磁等性质;在此基础上，进一步研究软纳米材料在新型电流变材料与器件、光子晶体、太阳能敏化电池、智能传感器和环境纳米技术等领域的应用。
2. 功能陶瓷材料与器件研究:
功能陶瓷方向主要研究：
1)、 压电材料与器件：以锆钛酸铅(PZT)为主的传统压电陶 瓷，在生产和使用容易对环境造成污染，给人类健康带来危害。本研究方向主要以钙钛矿结构的Bi0.5Na0.5TiO3，LiNbO3和 Na0.5K0.5NbO3体系为研究对象，通过分析微结构与性能的关系，掌握制备关键技术，改善压电材料的综合性能，使之符合市场应用的需求;设计研制 耐高温的无铅压电传感器，并应用于工业生产中，如用于高温窝街流量计方面等。
2)、 热电材料与器件研究：通过晶体结构设计、掺杂改性及微观机制探讨，研究与开发高效热电材料;通过显微结构形成机制解析与调控，实现高性能热电材料的批量化制备技术开发;通过对高效高可靠性热电转换器件的设计、集成与评价，完成高可靠性热电制冷器件开发、热电发电器件的集成，拓展热电材料在发电和制冷等方面的应用。
3)、压敏陶瓷：ZnO压敏陶瓷具有优异的电压-电流非线 性特性，在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用，尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。随电 网的发展，避雷器向高稳定性、高吸收能量、小型化方向发展。提高电阻片耐老化能力以及通流能力是压敏电阻的发展重要方向。本课题组采用改进工艺和组分优 化，使电阻片的老化系数小于0.85，提高了电阻片的稳定性;梯度电压达到360V/mm，满足小型化发展的要求。
4)、电子浆料：厚膜加热元器件及银浆材料开发。
二、纳米生物材料研究组研究方向
1、多功能/多模态医学造影剂研究：研究具有光动力治疗作用的新型多功能医学造影剂：1)开发出具有治疗作用的各种材料，如MRI型造影治疗材料，CT型造影治疗材料以及US型造影治疗材料等;2)开发出具有多模态成像功能的各种造影材料，如MRI-CT双模态医学造影剂，MRI-US双模态医学造影剂，以及CT-US双模态医学造影剂等;研究多功能/多模态医学造影剂在细胞级别的造影治疗效果，研究其在各类动物模型以及临床测试中的行为，阐明其造影增强功能与治疗作用机制，争取最终向市场推进。
2、生物医学免疫检测试剂研究：研究用于临床快速检测各类重大疾病的纳米金试剂，采用化学还原法制备出形状、大小可控的各类胶体金材料，通过表面修饰手段形成功能化的免疫纳米金，探索通过分子生物学途径检测免疫纳米金在实际临床样品检测中的可行性，开发出适于临床快速检测的简易医用检测试剂盒与试纸条。
3、重金属离子快速检测试剂研究：研究利用贵金属纳米粒子作为化学反应放大载体，采用化学键合等方式连接特异性配体分子，阐明纳米粒子与配体分子形成连接体后，快速检测特定重金属离子的作用机制;研究其对实际样品的检测灵敏性以及特异选择性;开发出国标中规定的8种重金属离子的快速检测方法，形成一套国家、地方或者行业标准;通过与相关企业合作，开发出快速检测试剂溶液或者试纸条。
三、透明电子材料与器件研究组研究方向
1.半导体、介电材料与器件研究：透明氧化物TFT由于具有可低温制备、高场效应迁移率、可见光透明等优点，在智能卡、电子标签、电子纸和有源矩阵显示器等信息产业有着广阔的应用前景。课题组致力于新型氧化物半导体及高κ氧化物薄膜; 高κ氧化物薄膜/宽禁带氧化物异质结;Metal/Insulator/Semiconductor(Metal) 异质结器件;基于Si衬底和透明的刚性、柔性衬底的薄膜场效应晶体管的物性和机理研究。
2.光学薄膜、离子导体及金属/介质薄膜与能效组件研究：能源是支撑国家及地区经济发展的基础，能源安全及能源的开源节流在国民经济中的地位日益突出。课题组致力于氧化物半导体薄膜;新型快离子(质子)导体;金属/介质复合薄膜;光学多层膜系;以及能源综合高效利用的能效组件的制备、物性研究和产业化推进。
四、结构与功能一体化陶瓷研究组研究方向
1，先进加速器用核心陶瓷材料
a) 高功率输入耦合器陶瓷窗材料
b) ERL高阶模衰减器吸波陶瓷材料
2，核能装置耐辐照高温陶瓷材料
MAX相是具有六方晶格结构的纳米层状三元化合物，分子式为Mn+1AXn，其中M为过渡族金属，A为A族元素，X为碳或氮，n=1-3。目前，有50多种211相，6种312相和8种413相被发现和研究。MAX相，尤其是Ti-Si(Al)-C(N)系的三元陶瓷相，具有高强度、高韧性、高模量、高热导率、低辐照活性、优良的损伤容限和抗热震能力，并且耐高温、抗氧化、易烧结、可加工以及有良好的材料连接性能，很有希望应用于核反应堆作为结构材料。在目前，这个体系的MAX相主要包括Ti3SiC2、Ti3AlC2、Ti2AlC、Ti2AlN和Ti4AlN3，均能可靠应用在1000-1100oC 的温度区间。当前，经研究发Ti3AlC2和Ti3SiC2具有比SiC更好的抗辐照损伤性能。但关于Ti3AlC2、Ti2AlC、Ti2AlN和 Ti4AlN3这四种陶瓷的抗辐照损伤定量研究在国际上还处于空白，需要深入细致的探索，表征它们在不同辐照环境下的微结构演变、物理和力学性能变化和高温缺陷愈合能力。在国家大力发展核能的大环境下，此项研究为核聚变堆包层备选材料提供知识积累和数据支撑。研究内容包括：
(1)Ti3AlC2、Ti2AlC、Ti2AlN和Ti4AlN3陶瓷材料在辐照环境下的微结构演变规律及相关机制研究，包括：陶瓷材料在辐照环境中的微结构演变规律;材料经辐照后的结构稳定性;材料在辐照环境中微结构变化的影响因素及相关机制。
(2)高辐照对Ti3AlC2、Ti2AlC、Ti2AlN和Ti4AlN3陶瓷材料的物理(热导率)和力学行为(表面硬度和弹性模量)的影响及相关机制研究，包括：辐照对陶瓷材料物理和力学行为的影响规律;辐照后材料的微结构变化与其性能之间的相关性及机制。
(3)Ti3AlC2、Ti2AlC、Ti2AlN和Ti4AlN3陶瓷材料中辐照缺陷的温度效应及相关机制研究，包括：温度变化对材料中辐照缺陷的影响规律及机制;不同辐照温度下材料中辐照缺陷的迁移和湮灭机理;辐照温度对材料物理和力学性能的影响及机制。
3， 规模化低成本制备新型白光LED用荧光粉
目前，全球花在照明的总平均用电量约为全球总用电量的百分之四十，寻求兼具省电和环保概念的新照明光源引起了科学家和企业界的极大兴趣。1996年日本日亚化学公司在氮化镓系列 (GaN) 蓝光发光二极管(light emitting diode，LED)的基础上，开发出以蓝光LED为激发光源的钇铝石榴石 (yttrium aluminum garnet，YAG) 黄色荧光粉, 该荧光粉配合蓝光LED 产生白光1，从此开启LED进入照明市场的序幕。与传统的白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯相比，通过半导体发光二极管实现光电转换的白光LED具有发光效率高、寿命长、低能耗以及对环境无污染等特点。除此之外，LED还具有亮度高、体积小、响应快、发热少和可靠性高等优点，被公认为是21世纪最具发展潜力和市场前景的高技术产品之一，而且作为一项重要的战略技术受到世界上主要发达国家如美国、日本、欧盟的极大重视和关注，成为全球科技竞争最激烈的领域之一。
荧光粉是白光LED器件中最为关键的原材料之一，其发光特性的好坏直接影响LED器件的发光强度、显色指数、发光效率、色温、寿命等性能指标。应用于白光 LED的荧光粉需要满足以下要求：第一，荧光粉的激发光谱与近紫外和蓝光LED芯片的发射光谱必须相匹配， 这样可以确保获得高的光转换效率;第二，荧光粉的发射光谱在近紫外光激发下可以发出白光，或者在蓝光激发下与发光二极管发射的蓝光复合形成白光。此外，优质的荧光粉还必须具备好的化学和温度稳定性、适当的颗粒尺寸及粒度分布、规整的晶粒形貌、高的量子效率和激发光吸收率、合适的发射波长范围、以及对人体无毒无害等特点。由此可见，开发新型的满足LED应用要求的荧光粉是LED产业发展的必然要求，也是近年在发光材料领域中的一个研究热点和发展方向。
