先进材料制备与表征平台
发布时间:2025-05-18
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来源:山东高等技术研究院
先进材料制备与表征平台是集材料合成、结构表征与性能测试于一体的综合性科研平台,面向材料科学前沿需求,重点聚焦热功能材料领域,提供覆盖材料设计、制备与性能评估的全流程技术支撑。
先进材料制备与表征平台是集材料合成、结构表征与性能测试于一体的综合性科研平台,面向材料科学前沿需求,重点聚焦热功能材料领域,提供覆盖材料设计、制备与性能评估的全流程技术支撑。
平台配备完善的实验条件与先进的配套设施,可全面覆盖粉末、纤维、薄膜、浆料等多种材料形态的研发与合成需求,支持从原料预处理、反应合成到成型与后处理的完整工艺流程,满足不同材料体系的精准制备与性能调控要求。 依托高水平表征分析条件,平台可提供从微米尺度到原子尺度的多层级、高精度分析服务,支持材料的高分辨结构与缺陷分析、微观形貌观测、元素组成与分布表征、物相鉴定与晶体结构解析,以及纳米尺度表面形貌与粗糙度测量,为揭示材料结构-性能关系提供有力支撑。平台具备从微观到宏观的系统化物化性能评估能力,可开展材料粒度、密度、粘度等基础物理特性测试,击穿强度、电阻率、电导率等关键电学性能检测,以及成分分离与定量分析、分子结构鉴定、吸收光谱测量等化学组成与纯度评估;同时可系统表征材料的导热系数、热稳定性、热容量、热传递特性、热膨胀收缩行为及软化温度等热学性能,实现材料多维性能优化与可靠性验证。
基于该平台,已构建起系统化的热功能材料研发体系,完善了材料设计、合成与制备的工艺流程,形成涵盖物性表征、结构分析与性能优化的研究框架,为新型热功能材料的持续创新提供了坚实支撑。 目前,已成功制备出石蜡@SiO2微胶囊(熔化焓值165.7 J/g)、液态金属@SiO2微胶囊(熔化焓值50.5 J/g)、石墨烯导热纸(面内热导率1000+ W/m·K)、碳化硼导热膜(面内热导率 ~65 W/m·K)、低温导热脂(热导率 ~11 W/m·K)等热功能材料。
低温传感器
电阻低温传感器以其可覆盖毫开尔文量级的测温能力、高灵敏度和长期稳定性,已成为低温物理实验、量子计算装置运行以及深空探测任务中不可替代的核心测温器件,是保障极端低温条件下精密测量与系统可靠运行的关键基础部件。低温传感器制备与测试平台由制备、烧结及测试标定三个子平台协同构成,形成从材料设计、器件加工到低温性能评估的完整技术链。该平台研制的厚膜电阻低温传感器,其综合性能已接近国际先进水平。
金属粉末烧结
金属粉末烧结结构因其优异的导热性能及良好的延展性和机械强度,已广泛应用于芯片散热、功率器件封装以及传感器制造等领域。常用材料包括银、铜等高导热金属。金属烧结体通常采用冷压粉末及低温等烧结工艺制备,通过纳米或微米级金属颗粒烧结连接,形成高孔隙的多孔结构,可显著降低界面热阻并提升换热效率。目前,已成功制备比表面积稳定大于 3.7 m²/g 的纳米银粉烧结体,并实现其在毫开尔文级温区换热中的应用,相关技术指标已达到国际先进水平。
平台配备完善的实验条件与先进的配套设施,可全面覆盖粉末、纤维、薄膜、浆料等多种材料形态的研发与合成需求,支持从原料预处理、反应合成到成型与后处理的完整工艺流程,满足不同材料体系的精准制备与性能调控要求。 依托高水平表征分析条件,平台可提供从微米尺度到原子尺度的多层级、高精度分析服务,支持材料的高分辨结构与缺陷分析、微观形貌观测、元素组成与分布表征、物相鉴定与晶体结构解析,以及纳米尺度表面形貌与粗糙度测量,为揭示材料结构-性能关系提供有力支撑。平台具备从微观到宏观的系统化物化性能评估能力,可开展材料粒度、密度、粘度等基础物理特性测试,击穿强度、电阻率、电导率等关键电学性能检测,以及成分分离与定量分析、分子结构鉴定、吸收光谱测量等化学组成与纯度评估;同时可系统表征材料的导热系数、热稳定性、热容量、热传递特性、热膨胀收缩行为及软化温度等热学性能,实现材料多维性能优化与可靠性验证。

基于该平台,已构建起系统化的热功能材料研发体系,完善了材料设计、合成与制备的工艺流程,形成涵盖物性表征、结构分析与性能优化的研究框架,为新型热功能材料的持续创新提供了坚实支撑。 目前,已成功制备出石蜡@SiO2微胶囊(熔化焓值165.7 J/g)、液态金属@SiO2微胶囊(熔化焓值50.5 J/g)、石墨烯导热纸(面内热导率1000+ W/m·K)、碳化硼导热膜(面内热导率 ~65 W/m·K)、低温导热脂(热导率 ~11 W/m·K)等热功能材料。
低温传感器
电阻低温传感器以其可覆盖毫开尔文量级的测温能力、高灵敏度和长期稳定性,已成为低温物理实验、量子计算装置运行以及深空探测任务中不可替代的核心测温器件,是保障极端低温条件下精密测量与系统可靠运行的关键基础部件。低温传感器制备与测试平台由制备、烧结及测试标定三个子平台协同构成,形成从材料设计、器件加工到低温性能评估的完整技术链。该平台研制的厚膜电阻低温传感器,其综合性能已接近国际先进水平。

金属粉末烧结
金属粉末烧结结构因其优异的导热性能及良好的延展性和机械强度,已广泛应用于芯片散热、功率器件封装以及传感器制造等领域。常用材料包括银、铜等高导热金属。金属烧结体通常采用冷压粉末及低温等烧结工艺制备,通过纳米或微米级金属颗粒烧结连接,形成高孔隙的多孔结构,可显著降低界面热阻并提升换热效率。目前,已成功制备比表面积稳定大于 3.7 m²/g 的纳米银粉烧结体,并实现其在毫开尔文级温区换热中的应用,相关技术指标已达到国际先进水平。
