综合测量微纳米线材热物性、电物性和热电转换性能高集成仪器装置的研制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51327001
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    320.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0606.热物性与热物理测试技术
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

As a typical nanomaterial, nanoscale filamentary material has wide applications. The properties of nanoscale filamentary material are significantly different from bulk, and the measurement method for bulk materials even cannot be applied on nanoscale filamentary material. And hence, development of the precise measurement method for nanoscale filamentary material is becoming the frontier research and has been attracting intense interest. The project aims at the development of an innovative and highly integrated instrument for comprehensively measuring the thermophysical, electrical and thermoelectric properties of micro/nanoscale filamentary material from 2.8 K to 500 K, including thermal conductivity, thermal diffusivity, heat capacity, electrical conductivity, and Seebeck coefficient. The AC-DC measurement principle will be proposed and the corresponding innovative measurement methods will be developed, including the sample suspending/one dimensional steady state method, the T type method, the 3omega-T type method and the AC heating - DC detecting T type method. The principle of virtual lock-in amplifier will be proposed and the corresponding system will be developed on the LabVIEW platform. A high vacuum constant temperature system (2.8 K-500 K) will be built. An instrument control and data acquisition system will be developed to integrate the above-mentioned methods and systems. Finally a highly-integrated instrument for micro/nanoscale filamentary material thermophysical, electrical and thermoelectric properties comprehensive measurement from 2.8 K to 500 K will be developed, which is expected to fill the gaps in comprehensive measurement of the properties of nanoscale filamentary material.
纳米线材作为典型纳米材料具有广阔的应用前景,其性能与宏观材料显著不同且宏观尺度下的表征方法难以适用,开发精确测量纳米线材性能的方法成为国际前沿和热点之一。项目旨在开发具有原理创新的综合测量微纳米线材热物性、电物性和热电转换性能的高集成仪器装置,实现对微纳米线材热导率、热扩散率、比热、电导率和塞贝克系数在2.8-500K范围的精确综合测量。项目拟提出交-直流混合测量原理,开发和完善申请人发明的同时测量热导率和电导率的悬架一维稳态法,测量热导率、热扩散率、比热和吸热系数的T形法、3omega-T形法和测量塞贝克系数的交流加热-直流探测T形法;提出虚拟锁相概念,开发虚拟锁相测量系统;搭建2.8-500K高真空低温恒温系统,构建统一的仪器控制和数据采集系统将上述各方法和系统高度集成。研制一套2.8-500K综合测量微纳米线材热物性、电物性和热电转换性能的科学仪器,填补国际上在此研究领域的空白。

结项摘要

纳米线材作为典型纳米材料具有广阔的应用前景,其性能与宏观材料显著不同且宏观尺度下的表征方法难以适用,开发精确测量纳米线材性能的方法成为国际前沿和热点之一。项目提出了交-直流混合测量原理,开发和完善了申请人发明的同时测量热导率和电导率的悬架一维稳态法,测量热导率、热扩散率、比热和吸热系数的T形法、3omega-T形法和测量塞贝克系数的交流加热-直流探测T形法,发展了测量热导率和热电性质的H形法。提出了虚拟锁相概念,开发了虚拟锁相测量系统,克服了普通商用锁相放大器测量受动态存储限制和低频时(<0.1 Hz)测量时间过长和相位不稳定的缺陷;购置、搭建并校验了温控范围达到2.8 K-500 K的高真空恒温系统,保证温控精度达到0.1 K。使研制的仪器装置测量环境温度在2.8 K-500 K可调,真空度达到10-4 Pa。项目通过仪器原理开发、硬件配置、软件开发、误差分析、仪器标定和实际微、纳米尺度样品测试等系统研究,研制了一套具有原理性创新的综合测量微纳米线材热物性、电物性和热电转换性能的高集成仪器装置。该仪器可综合测量微纳米线材的电导率、电阻温度系数、热导率、热扩散率、吸热系数、比热、塞贝克系数和优值系数。测量了直径为25μm的铂(99.95%)和直径为80μm康铜(Constantan, 60% Cu 40% Ni) 的物性参数,和已有文献结果比较,校验了该仪器装置的测量精度,并开展了详细的误差分析,分析结果表明仪器的测量不确定度可达到预定的各项指标。在研制的仪器装置上,项目开展了实际微、纳米尺度样品的热物性、电物性和热电转换性能研究与测试:综合研究了微米量级石墨烯纤维、钯基非晶合金丝、碳化硅纤维和有机热电纤维的热物性、电物性和热电转换性能;积累了各材料在不同温度的物性数据,研究了物性随温度及微观结构等的变化规律和物理机制。综合表征了单根多壁碳纳米管,硫化镉纳米线和单层石墨烯条带的热物性、电物性和热电转换性能等。原位表征了受聚焦离子束辐照石墨烯条带的热物性,并首次在二维材料石墨烯中实验实现了高达26%的热整流。项目开发的综合测量微纳米线材热物性、电物性和热电转换性能的高集成仪器装置具有原理创新,填补了国际上在此研究领域的空白。

项目成果

期刊论文数量(41)
专著数量(0)
科研奖励数量(8)
会议论文数量(31)
专利数量(6)
Laser flash Raman spectroscopy method for thermophysical characterization of 2D nanomaterials
用于二维纳米材料热物理表征的激光闪光拉曼光谱方法
  • DOI:
    10.1016/j.tca.2014.08.011
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Li Qinyi;Zhang Xing;Hu Yudong
  • 通讯作者:
    Hu Yudong
拉曼方法同时测量单根碳纤维热物性和对流传热系数
  • DOI:
    10.3969/j.issn.0438-1157.2014.z1.041
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡玉东;刘锦辉;王海东;张兴
  • 通讯作者:
    张兴
Integrative characterization of the thermoelectric performance of an individual multiwalled carbon nanotube
单个多壁碳纳米管热电性能的综合表征
  • DOI:
    10.1063/1.4962942
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Miao Tingting;Shi Shaoyi;Yan Shen;Ma Weigang;Zhang Xing;Takahashi Koji;Ikuta Tatsuya
  • 通讯作者:
    Ikuta Tatsuya
碳纤维与热沉间接触热阻随温度变化的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘锦辉;王海东;胡玉东;马维刚;张兴
  • 通讯作者:
    张兴
T-type Raman spectroscopy method for determining laser absorption, thermal conductivity and air heat transfer coefficient of micro/nano fibers
测定微纳米纤维激光吸收、热导率和空气传热系数的T型拉曼光谱法
  • DOI:
    10.1016/j.tca.2014.01.023
  • 发表时间:
    2014-04
  • 期刊:
    Thermochimica Acta
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Li Qinyi;Zhang Xing
  • 通讯作者:
    Zhang Xing

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其他文献

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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    Wei Yiqun,Lin Xinnan~+,Jia Yuchao,Cui Xiaole He Ji
无线网络业务行为特性分析与行为建模
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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正癸烷在Pt/ZSM-5上的催化燃烧及气相产物特性
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    10.13675/j.cnki.tjjs.190611
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    2021
  • 期刊:
    推进技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张兴;杨卫娟;朱晓宇;姚彦伊;周俊虎
  • 通讯作者:
    周俊虎

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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