研究生培养

一、先进碳材料及功能金属与器件

发表于: 2018-10-26 09:10 点击:

 

研究方向:先进碳材料及功能金属与器件

 

 

人  员曾燮榕熊信柏黎晓华钱海霞邹继兆谢盛辉林鹏马俊黄传威李亚运

 

 

  介

本方向针对新能源(电池、水裂解、超级电容)、移动穿戴设备精密结构件、存储传感器、有机污染物处理等应用领域,重点发展新型炭材料(炭/炭复合材料、纳米碳管、线阵列、石墨烯)、氧化物有机物功能薄膜、金属非晶等新型功能材料,在材料制备工艺、结构和性能、理论计算及模拟、失效等方面,进行了系统和深入的研究,主要标志性成果如下:

1. 提出了微波CVI新技术,实现了C/C、碳氮化物的快速制备,以及纳米碳管、线,以及线阵列的可控生长。成功用于制备高性能含锂电池和超级电容。

2. 提出了C/C长寿命防氧化新型复合涂层结构和制备新工艺,开发了SiC/MoSi2Glass/硅酸钇/SiC等涂层体系,在1650C下,将C/C抗氧化寿命提高至超过300小时,达到国际领先水平。

3. 开发了一种基于PEDOT半导体薄膜的有机光电化学晶体管新型生物传感器,实现对1×10-15M的DNA、1×10-14g/ml的肉毒杆菌毒素、以及10cells/ml的沙门氏菌的高灵敏检测,

4. 提出了微波/超声水热电化学法、感应热沉积技术,并成功用于高结合强度HA涂层,赝电容电极材料的制备,发现了离子掺杂HA的工艺路径。

5. 通过界面偶极子的设计,借助PLD技术,成功实现了铁电薄膜的极化方向调控,初步将铁电薄膜的自极化应用于半导体界面势垒和光电化学性能调制,实现了不同晶系下钙钛矿铁电材料的泊松比和压缩性随方向的可变性,其数值可以为负值,零或者正值。

6. 开展了金属块体非晶移动穿戴设备精密结构件应用基础研究,发现Fe71.2B24Y4.8)96Nb4块体非晶合金具有因瓦效应,首次获得了具有优异磁性能的(320)织构Nb-Fe-B快淬纳米晶结构条带。

该研究方向的研究成果在Adv.Mater、 Adv.Fun.Mater、Adv.Eng.Mater、Appl.Phys.Lett、Carbon、J Mater.Chem. A、J.Power.Source.等学术刊物上发表。获国家技术发明奖二等奖1项,获省部级科技奖一等奖2项、二等奖2项、兵器工业QC科技成果二等奖1项、获授权国家发明专利50余项。

 

研究内容

1. 新型炭材料及其复合材料

2. 金属非晶合金、材料失效分析及逆向工程

3. 氧化物/有机物功能薄膜及器件


 课题组主要成员:

课题组负责人:曾燮榕

深圳大学材料学院教授,博士生导师,西北工业大学博士。深圳市国家级领军人才,曾任教育部教学指导委员会委员,《材料研究学报》编委,广东省材料研究学会常务理事主要从事金属块体非晶材料、新型碳材料的组织结构与性能研究。在金属块体非晶材料的成分设计、超塑性变形,碳基复合材料防氧化复合涂层设计理论及性能、碳/碳复合材料低成本快速制备等方面,提出了新的思想和新方法,取得了多项研究成果。

研究成果:获国家科技发明奖二等奖1项;省部级一、二等奖4项,其他科技奖励5项。主持863计划项目、国防预研项目、国家自然科学基金等各类科研项目共40余项。出版专著1部,近年来在国内外学术刊物发表论文220余篇,授权发明专利12项。


课题组成员:熊信柏

深圳大学材料学院教授,硕士生导师,西北工业大学工学博士。深圳市地方级高层次人才,首届深圳大学荔园优秀青年,中国生物复合材料委员会委员,国家自然科学基金函评专家,广东省千百十人才工程项目校级培养对象。

主要从事新型碳基生物材料,陶瓷功能薄膜复合材料研究。已完成国家自然科学基金项目三项、广东省自然科学基金面上项目各一项、深圳市科技计划项目四项。目前,深圳市科技计划项目一项。

获得中国轻工联合会技术发明奖一等奖、陕西省科学技术二等奖、三等奖各一项。进入深圳大学以来,以第一作者和通讯作者在《Acta Biomaterialia》、《ACS Applied Materials & Interfaces》、《Electrochimica Acta》等期刊上发表的文章50余篇,授权专利20多项。


课题组成员:林鹏

深圳大学材料学院教授,硕士生导师,香港理工大学哲学博士,深圳市海外高层次B类人才,深圳市高层次后备级人才,深圳大学荔园优青。多年来一直从事氧化物/有机物薄膜晶体管生物传感器研究,主持国家自然科学基金(面上、青年)、省、市级等科研项目8项。

已在《Advanced Materials》、《Advanced Functional Materials》等国际著名期刊上发表论文70余篇,其中12篇影响因子超过10;总被引用2800多次,其中7篇单篇被引用超过100次,单篇最高被引用750多次;H指数23;撰写英文专著1章;授权中国发明专利6项。


课题组成员:邹继兆

深圳大学材料学院副教授,硕士生导师,西北工业大学工学博士。现任材料学院实验中心主任。从事新型碳基复合材料及微波能应用研究,主要包括碳基复合材料、金属-有机骨架材料、多孔碳电极材料等。

先后主持国家、市级和校级等科研项目10余项,获市科学技术二等奖1项,在《Carbon》、《Journal of Materials Chemistry A》、《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》、《ACS Applied Materials & Interfaces》、《Journal of Power Sources》、《Electrochimica Acta》等重要学术刊物上发表学术研究论文70余篇,授权发明专利20余项。


课题组成员:谢盛辉

深圳大学材料学院副教授,硕士生导师,西北工业大学工学博士。长期从事非晶合金的制备及性能研究及应用开发,目前研究工作主要集中金属非晶的强韧化处理、金属非晶合金催化降解性能及其复合材料的开发及应用研究。

主持深圳市基础研究项目2项,横向合作项目6项,以第一作者(通讯作者)在《ChemCatChem - Chemistry Europe》,《Journal of Alloys and Compounds》等国际知名期刊发表论文10余篇,获授权专利20余项。


课题组成员:钱海霞

深圳大学材料学院副教授,硕士生导师,新加坡南洋理工大学哲学博士。深圳市海外高层次人才(C类)。

主要从事新型功能材料的开发与应用,研究方向为:

1)高能束流(离子束、激光束)对金属非晶态材料结构和性能影响的研究;

2)金属非晶纳米多孔材料的制备与相关性能研究。

先后主持校科研基金面上项目、深圳市基础研究计划项目、教育部留学回国人员科研启动基金、广东高校优秀青年创新人才培养计划项目和国家自然科学基金等项目。近几年在SCI索引源期刊上发表论文10余篇。


课题组成员:黎晓华

副教授/高级工程师,硕士生导师,中国标准化微束分析委员会电镜及电子探针专业技术委员会(SAC/TC38/SC1)委员;中国机械工程学会失效分析分会特聘失效分析专家;中国电子显微镜学会会员;中国光学工程学会新技术推广中心副主任;中国兵工学会会员;中国兵器工业武器失效分析高级工程师;广东省司法厅授权知识产权鉴定人。

研究领域:材料可靠性及失效分析;逆向工程研究;材料检测技术及方法;知识产权技术鉴定。


课题组成员:李亚运

深圳大学材料学院副教授,硕士生导师,清华大学工学博士。主要从事功能陶瓷3D打印和光催化材料合成与制备研究。主持国家自然科学基金面上和青年项目各1项,广东省自然科学基金2项。获深圳大学腾讯优秀教师奖。

以第一作者/通讯作者在《ACS Nano, Materials and Design, Journal of Energy Chemistry》等国内外知名期刊发表论文20余篇,以第一发明人申请发明专利7项,授权发明专利1项。


课题组成员:黄传威

深圳大学材料学院副教授,硕士生导师,新加坡南洋理工大学哲学博士,深圳市海外高层次人才(B)。近年来主要从事电子功能氧化物材料与器件的制备、结构与性能调控,以及负系数(负泊松比/热膨胀系数)多功能材料的探索和机理研究。主持国家、省部级等基金7项。

在《Advanced Materials》、《Advanced Functional Materials》等发表论文SCI论文40余篇,被ScienceNature 系列等国际Top期刊引用1100余次。


课题组成员:马俊

深圳大学材料学院讲师,硕士生导师,清华大学工学博士,深圳市高层次人才(后备级)。主要从事新型碳及锂离子电池关键正极材料的合成和改性、固态电解质及其全固态电池的设计和界面改性、金属空气电池的电化学反应机理等方面的研究。近年来主持国家自然科学基金青年基金、国家自然科学基金博士后基金(一等)、广东省基础研究项目和深圳市基础研究项目。

在《Journal of Power Source》,《Electrochimic Acta》,《Journal of Electrochemical Society》等重要期刊上发表SCI论文20余篇,申请专利10余项。


  代表性国家级项目:


1 国家自然科学基金(面上)资助项目, 3D打印技术制备锂离子混合超级电容器的研究,编号:520731772021/01-2024/12

2 国家自然科学基金(面上)资助项目,基于有机薄膜晶体管的新型光电化学传感技术及沙门氏菌检测应用研究,编号:617713182018/01-2021/12

3 国家自然科学基金(面上)资助项目,碳/碳表面强韧型掺杂HA/石墨烯涂层的超声水热电沉积新工艺基础研究,编号:516721782017/1-2020/12

4 国家自然科学基金(面上)资助项目, /碳表面化学液相气化沉积/水热法制备掺杂型羟基磷灰石涂层研究,编号:511721472012/1-2015/12

5 国家自然科学基金(青年)资助项目,C/C表面声_感应热沉积法制备羟基磷灰石涂层工艺基础研究,编号:507020342008/1-2010/12

6 国家自然科学基金(青年)资助项目,3D打印技术制备精细压电复合材料的研究,编号:517022182018/01-2020/12

7 国家自然科学基金(青年)资助项目,无铅超高居里温度菱方铁电薄膜的正/切应变效应研究,编号:115041612016/01-2018/12

8 国家自然科学基金(青年)资助项目,电解质门控石墨烯场效应晶体管在高灵敏肌氨酸检测中的机理及应用研究,编号:214051062015/01-2017/12

9 国家自然科学基金(青年)资助项目,微波热解CVI工艺制备炭/炭复合材料仿生界面研究,编号:512021502013/01-2015/12

10 国家自然科学基金(青年)资助项目,金属玻璃的离子辐照效应与相关性能研究,编号:510010762011.1-2013.12

11、 国家自然科学基金(青年)资助项目,同轴磷酸铁锂/CNT纳米阵列的制备及其刷电极物理化学、电化学性能研究,编号:513021472014.1-2016.12



亮点研究成果


01

相对于传统化学掺杂等方式所要求的苛刻反应条件(例如:耗时、高温和特殊气体氛围),研究团队利用等离子体的高化学活性等特点,在复杂锰氧化物薄膜中实现其结构和磁、电输运特性的高效调控。该方法处理简便、快捷,处理条件温和,对钙钛矿结构锰氧化物具有良好的普适性,为探索结构新颖、性能优越的新型功能材料提供新的研究思路。

(a)S.Q Chen, H.P Zhou, X Ye, Z.H Chen J.Z Zhao, S.I Das, C Klewe, L Zhang, E Lupi, P Shafer, E Arenholz, D Jin, H.L Huang, Y.L Lu, X.L Li, M Wu, S.M Ke, H Xu, X.R Zeng, C.W Huang*, L.W. Martin, L Chen, Advanced Functional Materials, 29, 1907072 (2019).


02

/力学特性是衡量材料与器件稳定性的重要指标。近年来研究团队通过多尺度结构设计,在电子氧化物外延薄膜中实现反常负泊松比以及负热膨胀特性,并进一步揭示不同结构下相关材料中力/热系数的可变性以及电子特性增强机理,为材料性能设计提供新的思路。

(a). S Chen, C Guan, S Ke, X Zeng, C. W .Huang,* S.Hu, F Yen, H Huang, Y Lu, L Chen*, ACS Applied Materials & Interfaces, 10, 18029 (2018).

(b).C. W. Huang*, and Lang Chen*, Advanced Materials, 28, 8079 (2016).

(c). C.W Huang, Z.L Liao, M.Q Li, C.X Guan, F Jin, M Ye, X.R Zeng, T.J Zhang, Z.H Chen, Y.J Qi,* P Gao,* L Chen*, Advanced Science, 2003582 (2021).


03

本团队报道了一种新合成方法,通过直接热解和活化独特和生物质材料制备具有超高比表面积(2687m2g-1)和超薄结构的二维多孔碳纳米片。电化学特性表明,制备的CNS材料作为电极具有良好的储能能力,离子液体中对称SC的能量密度为91Whkg-1,是目前关于生物质来源中报道的最高的。此外,当CNS作为锂-硫电池的硫主体材料时,其在0.1C下还具有1078mAh g -1的高初始容量。这些优异的CNS电化学性质主要归因于它们独特的2D超薄纳米片结构,大SSA和合理的分级多孔结构。本研究不仅为大规模,低成本地制造超薄CNS提供了新的方法,而且扩大了CNS材料在储能中的潜在应用。

(a) Y.C Yao, Z.Q Xiao, P Liu, S.J Zhang, Y Niu, H.L Wu, S.Y Liu, W.X Tu, Q Luo, M.A.Z.G. Sial, S.Z Zeng, Q Zhang, J.Z Zou*, X.R Zeng. Facile synthesis of 2D ultrathin and ultrahigh specific surface hierarchical porous carbon nanosheets for advanced energy storage, Carbon, 155:674-685 (2019)


04

铁基非晶合金催化降解有机污染物绿色环保且高效,研究者常常专注于研究金属玻璃的原子排列形式为它带来的改变,而忽略了合金成分这一关键因素。本课题组研究发现,合金成分,特别是硼及其化合物对铁基非晶合金的催化降解具有重要作用。并指出成分及结构不同的三种原电池是加速铁基非晶合金高效催化的主要原因:1、非晶结构中的富铁团簇和贫铁团簇之间;2、硼与非晶结构之间;3、不同晶化相之间。

(a) S.H Xie,*Y.L Xie, J Kruzic, K.M Gu, H.P Yang, Y.M Deng, X.R Zeng. ChemCat Chem, 13(3): 750-761 (2020).

(b) Y.L Xie, S.H Xie*, H.P Yang, Y.M Deng, H.X Qian, X.R Zeng. Journal Alloy Compounds, 2020, 842: 155818.


联系我们:

本课题组欢迎对先进碳材料及功能金属与器件研究领域具备浓厚兴趣,有相关专业背景的博士、硕士、本科生加盟。


联系方式:

曾燮榕  zengxier@szu.edu.cn

熊信柏  xxbszdx@szu.edu.cn

林鹏   lin.peng@szu.edu.cn

邹继兆   zoujizhao@szu.edu.cn

谢盛辉   shenghuixie@163.com

钱海霞  hxqian@szu.edu.cn

黎晓华  lxh@szu.edu.cn

李亚运  kittyli@szu.edu.cn

黄传威 cwhuang@ szu.edu.cn

马俊         majun@ szu.edu.cn




















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