评审组:动力电气组
项目名称:极端环境柔性碳纳米管薄膜热电器件的基础理论与关键技术研究
提名单位: 陕西省教育厅
提名等级:一等奖
提名单位意见: 柔性热电材料与器件在深空探测、军事国防及工业余热回收等领域具有重要应用价值。该项目面向极端环境能源供给需求,聚焦“声子—电子输运难解耦”关键科学问题,融合量子输运与多尺度热传导机制,建立跨尺度热—电输运解耦理论体系,提出密堆积结构“主动提电”新策略。项目阐明了不连续碳纳米管网络实现声—电解耦机制,使电/热导率比值提升4倍;研制出功率因子达6.75 mW·m-1·K-2的n型薄膜;创制输出功率密度达110 W·m-2的柔性器件,较传统器件提升160%。成果发表于Joule、Nature Communications、Advanced Materials等期刊,5篇代表作中4篇影响因子大于25,ESI论文2篇,Web of Science他引763次,篇均引用次数超过150次。相关成果服务于月球探测工程论证,并实现专利转化和产业化应用,新增销售额2712.13万元。项目获2022年陕西省科技工作者创新创业大赛一等奖、2024年陕西省高等学校科学技术研究优秀成果一等奖。 我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料,确认全部材料真是有效,并按照要求,我单位和其它项目完成单位都已对该项目的基本情况进行了公示,目前无异议。
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:

主要完成人情况:
  1. 姓名:王洪
    排名:1
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:本项目的负责人,负责项目实施,主导完成了高性能热电薄膜中声-电解耦机制、高输出功率密度薄膜器件关键技术的研究,以及项目的推广应用。对发现点1,2,3 均有突出贡 献,主要表现在:(1)创新性地提出了利用声子、电子平均自由程程差实现导电子、阻声子(声-电解耦)的新机制;(2)建立了调控微观尺度界面宽度散射声子、导通电子的模型,创新性地开发了同时具备取向性好、致密度高的一维纳米薄膜制备新方法;(3)揭示了宏观尺度下器件模块的形状与连接界面对声子、电子传输的影响规律,提出了利用双极性半导体碳纳米管薄膜制备无连接节点p-n 模块的新方法。
  2. 姓名:李坤财
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:第二完成人在本项目中对发现点2和发现点3作出了突出贡献。具体表现为:1)精准构建一维纳米薄膜固-固界面(宽度远大于电子平均自由程、与声子平均自由程相当),揭示界面结构对热/电导率比值的调控规律,支撑“温度梯度诱导界面调控”策略,助力研制出功率因子达6.75 mW·m-1·K-2的n型薄膜;2)研究碳纳米管极性调控与溶液关系,制备双极性薄膜,协助揭示非对称界面形状对声子散射-电子输运的协同规律,为变截面“一体式”柔性器件(功率密度110 W·m-2,提升160%)奠定基础。
  3. 姓名:王晶
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:第三完成人在本项目中对发现点1和发现点2作出了突出贡献。主要表现在:(1)系统研究了微纳尺度下有机薄膜材料界面对声子和电子传输规律的影响;(2)提出了单一掺杂剂实现有机薄膜极性p/n 转变的新方法,制备了高电导率的双极性有机薄膜材料,为一体式热电器件的开发奠定了基础。
  4. 姓名:代旭
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献:本项目骨干成员,负责项目的实验实施,研究了高性能热电薄膜器件,对发现点2,3有突出贡献。主要表现在:(1)分析了碳纳米管热电器件的内阻与用电器电阻的匹配对输出功率的影响;(2)通过理论推导明确了碳纳米管热电材料性能和器件输出功率密度之间的关系,为高输出功率密度碳纳米管热电器件的开发提供了理论依据。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西安交通大学
    单位贡献:对本项目科技创新和推广应用情况的贡献: 西安交通大学作为唯一完成单位,协助持续开展有关理论、方法和应用技术攻关,并参与指导了项目成果的推广应用,为该项目做出以下贡献: 1、提供了热电转换研究的基础设施,对创新点1,2,3 有贡献; 2、新产品的开发,为相关技术的实际应用提供了必要的条件和环境

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处