物理学院三束实验室
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※李廷举教授团队荣获国家技术发明二等奖

  本实验室李廷举教授团队与企业合作研究的“铬锆铜合金接触线制备技术”喜获国家技术发明二等奖。该项技术是决定列车持续高速奔跑的关键因素之一。采用该项技术,我国京沪高铁跑出了最高时速486.1 km/h,刷新了高铁试验运营的世界纪录。这个速度相当于2010年最先进的波音飞机起飞的速度。

  世界高速铁路,无一例外都是电气化铁路,列车通过接触网取电,获得高速前进动力。接触网,也就是我们看到的悬挂在列车上方5米多距离的那些导线。但实际上,这些导线可不像看起来的那么普通,高铁系统对接触网导线性能有着极高要求,既要具有高强度、高导性,也要具有能够承载大电流、耐高温、抗氧化和耐腐蚀等性能。列车行驶时,受电弓将以每秒近100米的惊人速度刷过接触网,受电过程哪怕有一刹那中断,列车速度就会立即下降。尤其是当列车时速超过300公里时,接触网导线更是决定列车能否持续高速奔跑的关键因素之一。只有接触网线路高度平顺,导电性能绝佳,列车才能够获得持续强大动力达到更高时速。然而在金属材料学中,强度和导电率恰恰是一对矛盾,金属强度越高,反而导电性越差;相反导电性越高,强度越差。因此寻找高强高导接触网导线,一直被业界视为摘取高铁牵引供电核心技术“皇冠上的明珠”。 

  越是对铁路载重、时速和气候环境等高要求的地方,铬锆铜合金接触线越是适用。目前,李廷举教授团队研发的铬锆铜合金接触线已经被应用于京沪铁路、大西铁路、武广铁路、朔华重载铁路等铁路沿线。“我们相信特别是在国家提出‘一带一路’战略格局引领下,铁路将会在其中发挥重要作用。而铁路所经地域环境的多样性和复杂性也将会对接触导线的性能提出更高要求。”李廷举教授介绍说。如今,李廷举教授团队正在全力致力于新一代铬锆铜合金的研制,他们希望能够为“一带一路”建设助力,让中国高铁与世界联通。

  在国家科技创新政策的引领下,本实验室高度重视科技工作发展,取得了一系列高水平的科技成果。为促进国家及相关行业的科技发展做出了积极贡献。

  

※青年教师蒋雪关于可见光催化剂的成果入选《J. Mater. Chem. A》内封底论文

   以取之不尽用之不竭的太阳能为原料,通过光催化的方式分解水制氢是一种极具发展潜力的能源利用方式,是从根本上解决能源和环境问题的人类理想技术之一。发展新型、高效、廉价的光催化分解水制氢体系,深入研究其微观机理是可见光催化领域的关键问题和重要挑战。目前,众多二维层状材料的合成和报道给可见光催化剂的研究带来了新的契机,引起了学术界的广泛关注。对比于无机二维材料,二维有机晶体作为可见光催化催化剂,价格更加低廉、制备工艺更加简单、机械柔性更好,然而目前尚无研究。

  三束实验室青年教师蒋雪在二维有机材料在可见光催化领域的应用取得了重要进展,首次通过理论计算证实了二维有机晶体材料作为可见光催化剂的可行性。研究结果发表在能源材料领域重要刊物J. Mater. Chem. A(影响因子7.443)上,并被选为当期内封底(Inside Back Cover)论文。该成果发表后,被中国科学报报道,并被其他科技新闻媒体和网站转载。

该研究基于第一性原理方法,对三嗪类共价有机骨架材料CTF-0CTF-1CTF-2的能带结构进行了研究。通过评估能带宽度、功函数、CBM/VBM能级位置以及光吸收谱与CTF表面积以及孔隙率的关系,发现这类二维有机材料可能是一种新型、廉价、高效的可见光催化剂。并进一步考察了三维堆积模式、化学组分以及孔径尺寸对CTF的能带结构和光学性能的调控效果,提出了改性二维有机晶体可见光利用率的方法和途径。本项研究得到了国家自然科学青年基金、国家博士后面上基金和博士后特别资助的支持。

  J. Mater. Chem. A是英国皇家化学会(RSC)旗下著名学术期刊,主要发表新材料在能源与可持续发展领域的最新研究成果,2014年首个影响因子为7.443,在SCI分区中属于一区期刊。

  

※林国强教授团队获中国机械工程学会热处理分会科技创新奖

  大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室与大连理工常州研究院有限公司(三束实验室成果转化基地)共同完成的“新能源汽车燃料电池双极板涂层技术与装备”项目获中国机械工程学会热处理分会科技创新奖。

  林国强教授团队在连续3个国家“863”项目资金支持下针对“新能源汽车燃料电池双极板涂层技术与装备”进行技术攻关近10年,目前拥有对燃料电池金属双极板涂层改性处理的核心技术,先后获得国家技术发明专利7项,最终在0.1mm厚的不锈钢基板上成功的开发出导电性能低于Ag,耐蚀性能与石墨相当的膜层材料,现已进入产业化阶段。它能解决质子交换膜燃料电池发展中的由于采用石墨和贵金属双极板的成本瓶颈问题,大幅度提高燃料电池电堆的比功率和工作稳定性,从而大大促进我国燃料电池发动机和清洁能源动力汽车的产业化发展进程,协同上汽、上海新源动力、江苏新源动力、清华大学等机构为我国迎接2015年的燃料电池汽车商业化年的到来提供关键技术保障。

  应用本项目技术还可在电接插件、电脑插排(金手指)及电极材料领域彻底替代现有水电镀贵金属涂层技术,大幅度降低材料成本,改善生态环境,并提升制品表面导电耐蚀性能,将给传统表面处理技术带来技术革新。

  中国机械工程学会热处理分会 Chinese Heat Treatment Society, CMES 热处理学会成立于1963年,1981年成为国际热处理与表面工程联合会(IFHTSE)的成员,是中国科协和中国机械工程学会领导下的全国性的热处理科学技术工作者的学术性社会团体,致力于学科发展和行业技术进步。