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本技術(shù)是利用智能水凝膠的刺激響應(yīng)性，結(jié)合Fabry-Perot薄膜干涉現(xiàn)象提出的新型光學(xué)傳感方法。本技術(shù)使用的水凝膠薄膜厚度僅數(shù)微米，因此具有響應(yīng)速度快速的特點(diǎn)。可檢測(cè)的項(xiàng)目包括溫度、pH值、葡萄糖等。可與光纖傳感技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳感。

本項(xiàng)目采用隧道結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)疊層太陽(yáng)能電池的制備，擴(kuò)展電池的光譜收集范圍，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 太陽(yáng)能是大自然賜予人類最清潔，最豐富的能源資源，目前商用的太陽(yáng)能電池以晶體硅電池為主，由于晶體硅消耗硅料較多，近年來(lái)人們一直致力于開(kāi)發(fā)硅薄膜電池。非晶硅薄膜電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)并有了一定的市場(chǎng)份額，但它仍存在不足之處，包括光致衰減效應(yīng)和轉(zhuǎn)換效率不高(約6％)等。本項(xiàng)目在國(guó)家863計(jì)劃課題(2006AA03Z219)支持下，開(kāi)展了以多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和納米晶薄膜的制備和相關(guān)材料的單結(jié)與疊層硅基太陽(yáng)能電池關(guān)鍵技術(shù)研究，已經(jīng)申請(qǐng)發(fā)明專利5項(xiàng)，發(fā)表科研論文20余篇。 三、創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo) 1.利用LPCVD方法和自擴(kuò)散技術(shù)生長(zhǎng)多晶硅p-n結(jié)，結(jié)合層轉(zhuǎn)移技術(shù)制備多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池； 2．采用金屬誘導(dǎo)晶化和快速熱處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)多晶硅薄膜的制備并在低溫下制備太陽(yáng)能電池； 3.在PECVD和HWCVD生長(zhǎng)硅薄膜時(shí)，通過(guò)生長(zhǎng)溫度，氣體流量，氫氣稀釋比，腔室氣壓等參數(shù)實(shí)現(xiàn)微晶硅或者納米晶薄膜的生長(zhǎng)； 4.采用雙層膜技術(shù)減小表面處入射光的反射并實(shí)現(xiàn)表面鈍化，提高入射光的收集率和少數(shù)載流子壽命； 5.采用高低結(jié)結(jié)構(gòu)增加光生載流子的收集效率； 6.采用隧道結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)疊層太陽(yáng)能電池的制備，擴(kuò)展電池的光譜收集范圍，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。 四、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及獲獎(jiǎng) 國(guó)家863項(xiàng)目(2006AA03Z219)

通過(guò)對(duì)建筑物窗體的研究，自主研發(fā)出一種能夠智能控制調(diào)節(jié)溫度的VO2智能控溫薄膜及其鍍膜玻璃，是一種可以響應(yīng)溫度改變自身結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的材料，可以使得窗體對(duì)太陽(yáng)光輻射的反射率和透射率隨外界溫度的改變而發(fā)生變化，在可見(jiàn)光保持一定透過(guò)率（>50%）的前提下，使得夏天進(jìn)入房間的太陽(yáng)輻射少，冬天進(jìn)入房間的太陽(yáng)輻射多，從而保證房間舒適度的同時(shí)降低室內(nèi)制冷采暖能耗。 一、項(xiàng)目進(jìn)展 創(chuàng)意計(jì)劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時(shí)間 宋炳坷 材料/微電子學(xué)與固體電子學(xué) 2016/2019 趙起 材料/微電子學(xué)與固體電子學(xué) 2016、2018 劉帥 管理/企業(yè)管理 2016/2019 徐志龍 材料/材料學(xué) 2017/2020 王子璇 材料/集成電路工程 2017/2020 肖智戈 管理/管理科學(xué)與工程 2017/2020 范煒 材料/材料學(xué) 2017/2020 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 高彥峰 材料/材料學(xué) 研究員 材料學(xué) 四、項(xiàng)目簡(jiǎn)介 通過(guò)對(duì)建筑物窗體的研究，自主研發(fā)出一種能夠智能控制調(diào)節(jié)溫度的VO2智能控溫薄膜及其鍍膜玻璃，是一種可以響應(yīng)溫度改變自身結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的材料，可以使得窗體對(duì)太陽(yáng)光輻射的反射率和透射率隨外界溫度的改變而發(fā)生變化，在可見(jiàn)光保持一定透過(guò)率（>50%）的前提下，使得夏天進(jìn)入房間的太陽(yáng)輻射少，冬天進(jìn)入房間的太陽(yáng)輻射多，從而保證房間舒適度的同時(shí)降低室內(nèi)制冷采暖能耗。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)著眼于當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù)，立足于建筑節(jié)能材料研究前沿，以本團(tuán)隊(duì)關(guān)鍵技術(shù)作為支撐，目前團(tuán)隊(duì)制備的VO2基智能窗相關(guān)技術(shù)指標(biāo)均處于世界領(lǐng)先地位。由于產(chǎn)品綠色友好，環(huán)保節(jié)能，適用于溫帶和熱帶絕大部分地區(qū)的建筑建造以及城市基礎(chǔ)建筑節(jié)能改造，因此具有可觀的應(yīng)用前景和積極的社會(huì)意義。

基本概念：航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫薄膜傳感器技術(shù)是將溫度、壓力等敏感材料以薄膜的形式沉積在航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫結(jié)構(gòu)件（如渦輪葉片、機(jī)匣等）表面，并進(jìn)行絕緣、防護(hù)、圖形化，制成與結(jié)構(gòu)件一體化集成的薄膜傳感器。 主要功能與應(yīng)用領(lǐng)域：集成在結(jié)構(gòu)件表面的薄膜傳感器使結(jié)構(gòu)件能夠感知溫度、應(yīng)力應(yīng)變、振動(dòng)、熱流、摩擦阻力等狀態(tài)參數(shù)，能在航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫、高速、強(qiáng)氧化氣流沖刷的惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。 圖1 薄膜傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 渦輪葉片上的薄膜傳感器 特色及先進(jìn)性：與埋入、粘貼、焊接的傳統(tǒng)傳感器相比，采用薄膜形式集成在結(jié)構(gòu)件表面的薄膜傳感器不破壞結(jié)構(gòu)件的力學(xué)強(qiáng)度，不影響結(jié)構(gòu)件的工作環(huán)境（如流場(chǎng)等），厚度僅約30μm，具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、精度高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前世界上航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫、高速、強(qiáng)氧化氣流沖刷惡劣環(huán)境下的先進(jìn)測(cè)試技術(shù)。 技術(shù)指標(biāo)：最高工作溫度1100℃，測(cè)試精度優(yōu)于5%，900℃下壽命>10hr。 能為產(chǎn)業(yè)解決的關(guān)鍵問(wèn)題和實(shí)施后可取得的效果：本成果目前主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、燃燒室火焰筒、燃燒室冷卻試驗(yàn)件、燃燒室機(jī)匣、渦輪機(jī)匣、渦輪盤(pán)等高溫結(jié)構(gòu)部件表面的狀態(tài)參數(shù)測(cè)量，如溫度測(cè)量、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)、強(qiáng)度疲勞評(píng)估等，解決當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫結(jié)構(gòu)部件的健康監(jiān)測(cè)難題。此外，本成果能夠推廣用于核電、燃?xì)廨啓C(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫零部件狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量和健康監(jiān)測(cè)，推廣應(yīng)用前景廣闊。

該項(xiàng)目為制備碲化鉛薄膜與納米顆粒的新工藝。目前，PbTe薄膜通常采用真空蒸鍍、 激光閃蒸、磁控濺射等物理方法制備，這些方法采用昂貴的鍍膜設(shè)備，成本較高；電化 學(xué)方法沉積PbTe薄膜成本相對(duì)較低，但缺點(diǎn)在于必須使用導(dǎo)電基片，適用范圍較窄。PbTe 納米顆粒大多采用水熱法或溶劑熱法、電化學(xué)法、乳液法等方法合成，這些方法在合成 過(guò)程中或者涉及了高壓設(shè)備，或者采用了復(fù)雜的儀器和涉及冗長(zhǎng)的工藝，或者由于引入 大量有機(jī)物給后處理及環(huán)境保護(hù)帶來(lái)難題。 本項(xiàng)目提出以堿性水溶液作為溶劑，以成本低廉的含鉛無(wú)機(jī)鹽和碲化物或亞碲酸鹽 作為反應(yīng)物，在常壓、室溫至 50o C 同步合成 PbTe 薄膜和納米顆粒，制備的薄膜平整致 密且對(duì)基片無(wú)特殊要求，納米顆粒尺度均一且可隨溫度調(diào)節(jié)。與其他現(xiàn)有的 PbTe 薄膜 與納米粉體制備方法相比，該方法簡(jiǎn)單易行，性價(jià)比高，幾乎無(wú)能耗，反應(yīng)介質(zhì)為容易 凈化處理的水溶液，利于環(huán)保。 

本發(fā)明屬于碲化鉛（PbTe）薄膜和納米粉體的制備方法領(lǐng)域。本發(fā)明公開(kāi)了一種 PbTe 薄膜和納米粉體的低溫水溶液同步合成方法，該方法以含鉛的無(wú)機(jī)鹽與二氧化碲或亞碲 酸鈉為原料，以硼氫化鉀或硼氫化鈉為還原劑，在室溫至 50 o C 堿性水溶液下同時(shí)合成 PbTe 薄膜和納米粉末。本發(fā)明首次在低于 100 o C 且常壓下合成 PbTe 薄膜與納米粉體， 制備的薄膜平整、致密、均勻；粉末產(chǎn)物粒徑小，粒度分布均勻，并可通過(guò)控制反應(yīng)溫 度來(lái)控制粒徑大小。整個(gè)工藝使用的原料便宜易得，工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)， 同時(shí)反應(yīng)過(guò)程中避免使用有機(jī)溶劑，有利于環(huán)保。合成的 PbTe 薄膜和納米粉體可廣泛 應(yīng)用于熱電器件、太陽(yáng)能電池、熒光器件、紅外光學(xué)元件、紅外薄膜器件和半導(dǎo)體探測(cè) 器等，應(yīng)用前景廣闊。

本發(fā)明公開(kāi)了一種超薄抗菌水凝膠薄膜的制備方法，首先將組分A與緩沖溶液混合，得到共聚物溶液Ⅰ，將組分B與緩沖溶液混合，得到共聚物溶液Ⅱ；然后將基底依次浸入濃硫酸/過(guò)氧化氫混合溶液、硅烷偶聯(lián)劑溶液中；取出后再依次浸入共聚物溶液Ⅰ和共聚物溶液Ⅱ中，重復(fù)該步若干次得到所述的超薄抗菌水凝膠薄膜；所述的組分A為主鏈含多雙鍵的聚合物，所述的組分B為主鏈含多巰基的聚合物。本制備方法無(wú)需催化劑，在生理?xiàng)l件下即可快速進(jìn)行，具有良好的生物相容性和可操作性；制備的水凝膠薄膜在鹽溶液中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；厚度精確可控，膜厚可在納米和微米尺度進(jìn)行自由調(diào)控；對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都具有良好的抗菌作用。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途： 將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能是目前各國(guó)研究的重點(diǎn), 它具有清潔、不需要燃料、能 廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域等優(yōu)點(diǎn)。由于成本低，轉(zhuǎn)化效率高，染料敏化納米晶太陽(yáng) 能電池近年來(lái)成為納米技術(shù)和光電轉(zhuǎn)換材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn), 其發(fā)展可解決硅 電池原材料緊缺的問(wèn)題，具有很廣闊的發(fā)展前景。二氧化鈦廣泛應(yīng)用于染料敏化 太陽(yáng)能電池（DSSC）的制備，但因 TiO2 薄膜結(jié)構(gòu)缺陷的存在，不利于電子的傳 輸，制約了光電轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高，可通過(guò)制備 TiO2/ZnO 復(fù)合薄膜解決這 一問(wèn)題。采用天然色素（黑果枸杞色素和河湟紅花黃色素）或染料對(duì)光陽(yáng)極進(jìn)行 敏化處理可進(jìn)一步降低成本，簡(jiǎn)化工藝流程。該項(xiàng)目成果具有成本低，生產(chǎn)工藝 93天津大學(xué)科技成果選編 94 簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)硅電池具有更為廣泛的用途，可實(shí)現(xiàn)太 陽(yáng)能電池的輕量化、薄膜化，并易于設(shè)計(jì)成不同形狀以滿足不同使用環(huán)境的需要。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介： 染料敏化太陽(yáng)能電池主要是由納米晶半導(dǎo)體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電 解液、導(dǎo)電基底以及對(duì)電極等幾部分組成的。染料敏化太陽(yáng)能電池的原理是源于 光合作用的啟發(fā)，其具體實(shí)現(xiàn)的方式是通過(guò)染料分子吸收太陽(yáng)光中的光能，從而 激發(fā)染料分子中的電子變成受激發(fā)的狀態(tài)，通過(guò)與之復(fù)合的多孔薄膜傳導(dǎo)出來(lái)。 本項(xiàng)目采用溶膠凝膠法制備 TiO2/ZnO 復(fù)合薄膜，染料敏化太陽(yáng)能電池的主要制 備過(guò)程如下：技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：實(shí)驗(yàn)室成熟階段 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)： 生產(chǎn)成本較低，僅為硅太陽(yáng)能的 1/5~1/10，且使用壽命較長(zhǎng)，如進(jìn)一步提高 光電轉(zhuǎn)換效率，可逐步取代硅太陽(yáng)能電池。 應(yīng)用領(lǐng)域：太陽(yáng)能發(fā)電站、電子設(shè)備、太陽(yáng)能建筑等，逐步取代硅太陽(yáng)能電池

金剛石薄膜涂層硬質(zhì)合金工具由于性能優(yōu)異、成本相對(duì)較低(與PCD和金剛石厚膜釬焊工具相比、可以適應(yīng)于復(fù)雜形狀工具襯底沉積、以及可能大批量沉積等優(yōu)點(diǎn), 具有非常好的市場(chǎng)前景。 金剛石薄膜涂層硬質(zhì)合金工具開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵是解決金剛石薄膜在硬質(zhì)合金襯底上的生長(zhǎng)(沉積)和良好附著的技術(shù)。本項(xiàng)目成果采用獨(dú)特的襯底預(yù)處理和優(yōu)化的金剛石膜沉積工藝已經(jīng)解決了Co對(duì)金剛石膜生長(zhǎng)和附著的有害影響問(wèn)題。在YG類硬質(zhì)合金工具襯底所沉積的金剛石膜涂層厚度最大可達(dá)20～30?m。用洛氏硬度壓痕法評(píng)定的金剛石膜附著力時(shí)的無(wú)裂紋臨界載荷達(dá)1500N以上。在銑削Al-12wt%Si合金時(shí), 金剛石薄膜涂層的YG6銑刀比未涂層硬質(zhì)合金刀片使用壽命可提高20倍以上。 本成果基于我們已經(jīng)取得的兩項(xiàng)關(guān)于金剛石膜低溫沉積技術(shù)和硬質(zhì)合金襯底激光預(yù)處理技術(shù)的發(fā)明專利(ZL 91 1 02584.7, ZL 93 1 19434.2 ), 以及最近完成的另外二項(xiàng)關(guān)于使用特殊鈷化物過(guò)渡層提高金剛石薄膜附著力的技術(shù)(已申請(qǐng)發(fā)明專利, 申請(qǐng)?zhí)? 99107912.4, 01130903.2)。此外, 本項(xiàng)目組正在進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)的研究開(kāi)發(fā), 原型設(shè)備研制已接近完成, 其特點(diǎn)是摒棄通常CVD設(shè)備的平面沉積方式, 采用立體(空間)沉積方式, 因此可以一次沉積大量工件。最終工業(yè)化設(shè)備的目標(biāo)是一次涂覆可轉(zhuǎn)位刀片(或鉆頭)300只以上。 本項(xiàng)目成果可用于開(kāi)發(fā)各種金剛石薄膜涂層硬質(zhì)合金工具和模具, 以及其它需要解決極度耐磨或降低摩擦的應(yīng)用。