
人類生存與發展都離不開陽光,而太陽則是地球所有生物賴以生存的基本,有了太陽就等于有了希望,不管你生存在地球上的哪一個角落,都會欣然接受太陽灑下的每一片曙光。聰明的科學家們利用宇宙恩賜,應用這遠隔萬里的神秘之光幫助人類解決社會生活所需。北京航空航天大學物理科學與核能工程學院的王聰教授團隊是太陽能應用研究的重要力量,為我國太陽能應用的研究做出了應有的貢獻。
對太陽能的光熱利用
自加入北京航空航天大學物理學院以來,王聰教授便開展了對太陽能光熱利用的研究課題工作,歷經十五載,王聰教授及其研究團隊成為國內較早開展這一應用基礎研究工作的團隊之一。有了良好的開端也就打好了成功的基礎,2005年他們承擔國家自然科學基金項目,開展了“中高溫太陽能選擇性吸收涂層的熱穩定性及其機理研究”,針對太陽能中高溫熱利用關鍵材料技術進行了大量相關工作,設計開發了多個系列的太陽光譜選擇性吸收涂層,先后承擔完成國家863項目 “中高溫太陽能真空集熱管的研制”、國家自然科學基金項目“太陽能槽式熱發電用高溫穩定的光譜選擇性吸收涂層M/NbXN/NbXON/Si3N4 (X = Al,Cu,Zr, M=Cu,Si)的研究”,設計開發出了多個新型系列的可用于太陽能聚焦熱發電的光譜選擇性吸收薄膜,吸收率α≥95%,發射率ε≤6% (80℃),真空下耐高溫500℃,大氣下耐高溫 400℃,基本達到了工程實際應用需求。
課題組也在探索太陽能光譜選擇性反射、透射、輻射涂層,如用于衛星的輻射致冷涂層等。王聰教授及其科研團隊與相關企業、公司具有緊密的實際合作關系,具備“產學研”一體的科研能力,共同承擔相關課題研究。在太陽能領域包括Solar Energy Materials and Solar Cells, Solar Energy和Thin Solid Films等多個國際學術雜志發表文章近60篇,獲得授權國家發明專利,例如“一種太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法”(ZL 201010231151.X)等5項。
身為一名學者,王聰教授及團隊為促進同行業共同交流與發展積極努力的工作著。作為負責人,他組織承辦了國內太陽能學術會議分會多次;受邀在國際國內學術大會做太陽能學術報告15次以上。先后培養了已獲學位的博士和碩士36名。課題組與瑞典烏普薩拉大學,法國克朗蒙費朗第二大學開展了太陽能吸收薄膜的合作研究工作。為我國太陽能光熱轉換利用與熱發電技術解決關鍵科學問題和技術難題做出了重要貢獻。
正所謂眾人拾柴火焰高,這些優秀的研究成果跟他背后一直默默無聞兢兢業業的技術團隊是分不開的,同為科研工作者,他們也同樣把自己的身心奉獻在這個崗位上,經過大家的不懈努力,最終為祖國的科學發展做出突出貢獻。
近年來,課題組還在探索未來空間站的太陽能熱/電利用新模式。利用太陽能光-熱轉換原理,將太陽能通過固體集熱板首先轉化為熱能,并且進行高效率的熱能存儲與傳導。集熱板的工作環境為真空和微重力,因而不存在對流的熱損失,無需真空系統和真空密封裝置等。當然,所有材料與器件經受太空嚴酷的輻射環境與冷熱交變是必須面對的課題。系統的自修復,自我調整將是進一步需要研究的難點。采用固體導熱、儲熱系統實現熱輸運,無需目前使用的太陽能聚焦系統和液態工質。進一步,通過多組串聯的固體薄膜熱電材料,將熱能轉化為電能。像王聰教授的科研團隊,他們的研究成果不斷的改善著人們的生活方式。
近零膨脹的研究與應用
除了對太陽能的研究,王聰教授科研團隊還從事反鈣鈦礦結構化合物“晶格-自旋-電荷”強關聯特征及零(負)膨脹、零電阻溫度系數物性的研究,在探討產生晶格收縮機理、以及與其磁性、電輸運性質的關聯本質方面提出了諸多新觀點,依此設計和發現多個各向同性負(零)膨脹材料和低電阻溫度系數功能材料,實現了熱膨脹系數、電阻溫度系數及其響應溫度范圍的可控。研究成果如下。
1.發現多個各向同性近零(低)膨脹金屬間化合物材料,如Mn3Znx(Ag,Ge)N, Mn3GaN和Mn3Zn0.7Sn0.3N等。在Mn3ZnxN中,通過改變Zn空位密度,可以調控產生零膨脹行為的溫度范圍, 通過Ag, Ge的摻雜,可將零膨脹產生溫度范圍擴展到室溫以上,體膨脹系數低于3.0x10-6/K,溫度范圍10-530 K,是迄今發現的溫度范圍最寬且覆蓋室溫的低膨脹材料,為近零膨脹材料的研究與應用拓展了新的領域。
2 采用中子衍射技術解析磁結構,給出了磁矩變化與晶格反常變化的定量關系,揭示出“自旋-晶格”強關聯是導致其負(零)膨脹行為的關鍵因素,因此通過調控自旋有序就可調控晶格變化以實現零膨脹。這一成果為設計新型零膨脹材料并實現膨脹系數的可控提供了依據與可行性。
3在此類材料體系中發現了新的近零電阻溫度系數材料并可對其溫度范圍實現調控。如Mn3Ni(Cu, Ag)N在250 K以上,電阻溫度系數TCR值為65 ppm/K (250 K < T < 330 K), 是迄今該類材料中發現的最低值。
人類在不斷進步,社會在飛速發展,科學家們辛勤付出,像孕育自己的孩子一樣創造出一個又一個奇跡?茖W家們留給人們的不僅僅是科研成果,還肩負著傳道、授業、解惑的責任,把知識與文化代代相傳。而每個科學人,要時時刻刻的記著,把彩虹橋架到夢開始的地方,用汗水,將海市蜃樓變為現實。
專家簡介
王聰,1966年出生,在北京航空航天大學物理學院凝聚態物理與材料物理研究中心從事凝聚態物理的教學和科研工作。 1995年中科院物理所獲得博士學位,德國洪堡學者,2006年被評為教育部新世紀優秀人才。現兼任中國晶體學會理事,中國能源學會理事,中國物理學會粉末衍射專業委員會副主任,中國材料學會環境材料委員會副主任,中國物理學會相圖專業委員會委員,國際衍射數據中心(ICDD)委員;《低溫物理學報》理事會理事;國家外專局重點引智項目特聘評審專家;《硅酸鹽學報》編委委員;其外文刊物<Journal of Materiomics>編委委員,《北京航空航天大學學報》編委委員,國際中文期刊《納米技術》(Hans J. of Nanotechnology)編委委員,國際中文期刊《凝聚態物理學進展》編委委員,國際期刊《NAT》編委委員,Journal of Solar Energy Research Updates合作主編, 國際期刊<Advances in Condensed Matter Physics>特刊主編。曾先后在德國、法國、英國、美國作為訪問學者短期工作。在Phys. Rev. B, Appl. Phys. Lett.等刊物上發表論文160篇, SCI收錄110余篇,SCI他引超過900次。
|