【在研項目】 :
1 . 國家 973 計劃項目二級課題:納米晶信息功能陶瓷的制備科學及其應用( 2009-13 ,負責人)
2. 國家自然科學基金委創新研究群體科學基金項目:信息功能陶瓷材料科學( 20010 -12 ,骨幹 )
3. 國際合作項目:均勻化學包覆制備賤金屬内電極材料的研究( 2010-12, 負責人)
4. 企業合作項目:高性能超高壓系列多層片式陶瓷電容器産業化( 2010-2011, 負責人)
【結題項目】 :
1. 國家 863 計劃項目: 大容量超薄層陶瓷電容器材料與器件的關鍵技術( 2006 - 08 ,負責人 )
2 . 國家 973 計劃項目二級課題:信息功能納米 / 亞微米 晶 陶瓷的尺寸效應及控制原理( 2002-08 ,負責人)
3 . 國家自然科學基金面上項目:新型高溫鈣钛礦型壓電陶瓷材料的研究( 2005-07, 負責人)
4 . 國家自然科學基金傑出青年基金項目:功能陶瓷( 2007-2010 ,負責人)
5 . 國家自然科學基金委創新研究群體科學基金項目:信息功能陶瓷材料科學( 2007 - 09 ,骨幹 )
6 . 國際合作項目:均勻化學包覆制備賤金屬内電極多層陶瓷電容器瓷料( 2008-10, 負責人)
7 . 國際合作項目:低溫燒 賤金屬内電極多層陶瓷電容器瓷料( 2005-07, 負責人)
9. 國家 863 計劃重點項目:新一代高性能片式元件材料與關鍵技術( 2003-05 , 課題副 組長)
10 . 國家 863 計劃重點項目:新一代高性能低成本多層陶瓷電容器材料與關鍵技術( 2001-03, 負責人)
11 . 教育部留學回國人員啟動基金:納米鐵氧體 片感材料 的研究( 2001-03, 負責人)
12. 與清華同方企業合作項目:集成微型平面變壓器的研究( 2001-02, 負責人)
【研究成果】 :
1. 博士論文階段參加“ 863 ”計劃與國家自然科學基金“複合氧化物納米材料的制備與性能”研究。制備最小尺寸達到 10nm 以下的複合氧化物鐵電納米材料,對材料的制備工藝、結構、物理化學性能進行研究。
2. 南京理工大學化工學院做博士後研究工作 , 承擔“六角晶系鐵氧體納米隐身材料的研究”。開發一種新型納米複合隐身材料。同時,發明了氧化物( TiO 2 )納米催化劑,用于高分子材料(雙馬萊酸)的聚合反應。使聚合反應溫度降低,使材料的耐熱性明顯增強。成果通過江蘇省科委的技術鑒定。
3. 清華大學材料系做博士後研究 , 作為骨幹主要參加“高性能钛酸鋇基 X7R MLCC 材料的研究” “ 863 ”計劃的課題。制備出高性能钛酸鋇基 X7R MLCC 材料。已獲授權專利一項。制備出 X7R402 和 X7R502 兩種的片式電容。
4. 美國賓西法尼亞大學 ( 費城 ) 材料科學與工程系做博士後 , 提出無壓燒結技術(兩段法)成功制備出氧化钇納米陶瓷,開拓了制備納米陶瓷材料的全新方法。論文已在英國“ NATURE ”上發表( 2000 年 3 月)。
5. 高性能低溫燒結鐵氧體 片感材料 及元件:基于納米粉無壓燒結技術實現了 900 ℃ 低溫燒結,研制出 細晶高 磁導率 NiCuZn 鐵氧體片感材料 (磁導率大于1000 )及甚高頻應用的 Z 型平面六角鐵氧體材料。制備出大感量( 100 m H )片式電感及片式微型平面變壓器。獲授權發明專利中國三項,日本一項,美國兩項。
6. 新一代高性能低成本多層陶瓷電容器材料與關鍵技術(“ 863 ”重大項目):突破了新一代高性能 賤 金屬内電極多層陶瓷電容器( BME-MLCC )薄層化、微型化關鍵技術,制備納米 BaTiO 3 通過精細調控陶瓷“芯 - 殼”結構和無壓燒結技術,研制出擁有自主知識産權的、性能指标達到國際領先水平的高性能( X7R 和 Y5V ) BME-MLCC 瓷料和軍用高介溫度穩定型 MLCC 材料。申請發明專利七項,已獲授權專利美國一項,中國一項。
7. 信息功能納米 / 亞微米 晶 陶瓷的尺寸效應及控制原理(“ 973 ” 項目):無壓燒結制備出納米 / 亞微米 晶 功能陶瓷,研究了鐵電、鐵氧體等納米 / 亞微米 晶 陶瓷燒結機理和無晶粒生長的動力學臨界區域。系統研究了納米 / 亞微米晶 BaTiO 3 、 NiCuZn 鐵氧體、BiSCO3-PbTiO3等壓電陶瓷尺寸效應與結構和性能的變化規律。首次無壓燒結制備出 99.6% 的 8nm BaTiO 3 陶瓷,并實驗證明晶粒尺寸小到 8nm 依然保持鐵電性。
8. 通過電化學方法成功地在金屬钛基底上成功制備出氧化钛納米管陣列薄膜,納米管陣列面積大、均勻排列、管(孔)徑 10-100nm 、長度達到 22μm 。通過控制不同的退火溫度,得到 不 同晶型的氧化钛單晶納米管。這種單晶納米管陣列薄膜具有優異的光催化性能和超親水性。并以TiO2為模闆制備出單晶BaTiO3,PbTiO3等複合氧化物納米管。這些陣列結構獨特,具有很大的表面積,在催化、光電子、生物及太陽能電池等許多領域具有很多潛在的應用前景。
【論文與專利】:
先後發表300 SCI 收錄學術論文。申請發明專利 25 項,其中 22項已獲授權(包括 3 項美國專利和 1 項日本專利)。
【代表性學術論文】 :
1. Hao Y N, Wang X H, Bi K, Zhang J M, Huang Y H, Wu L W, Zhao P Y, Xu K, Lei M, Li L T. Significantly enhanced energy storage performance promoted by ultimate sized ferroelectric BaTiO3 fillers in nanocomposite films, Nano Energy, 31: 49-56 (2017).
2. Wu L. W.,Wang X. H., Shen Z.B., Li L. T.,Ferroelectric to relaxor transition in BaTiO3-Bi(Zn2/3Nb1/3)O3 ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 100. 265-275 ( 2017)
3. Hao Y. N., Bi K., O'Brien S., Wang X. H., Lombardi J., Pearsall F., Li W. L., Lei M., Wu Y., Li L. T., Interface structure, precursor rheology and dielectric properties of BaTiO3/PVDF–hfp nanocomposite films prepared from colloidal perovskite nanoparticles, RSC Adv., 7, 32886 (2017)
4. Huan Y, Wang X H, Koruza J, Wang K, Webber K G, Hao Y N, Li L T. Inverted electro-mechanical behaviour induced by the irreversible domain configuration transformation in (K,Na)NbO3-based ceramics, Sci. Rep., 6: 22053 (2016)
5. Zhao Q C, Gong H L, Wang X H, Chen I W, and Li L T, Superior Reliability Via Two-Step Sintering: Barium Titanate Ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 99(1) 191-197 (2016)
6. Huan Y., Wang X. H., Li L. T., Koruza J., Strong domain configuration dependence of the nonlinear dielectric response in (K,Na)NbO3-based ceramics, Appl. Phys. Lett., 107, 202903 (2015)
7. Hao Y. N., Wang X. H., O'Brien S., Lombardi J., Li L. T., Flexible BaTiO3/PVDF gradated multilayer nanocomposite film with enhanced dielectric strength and high energy density, J. Mater. Chem. C, 3, 9740-9747 (2015)
8. Shen Z. B., Wang X. H., Luo B. C., Li L. T., BaTiO3-BiYbO3 perovskite materials for energy storage applications, J. Mater. Chem. A, 3, 18146-18153 (2015)
9. Huan Y, Wang XH, Li LT. Displacement of Ta-O bonds near polymorphic phase transition in Li-, Ta-, and Sb-modified (K, Na) NbO3 ceramics. Appl. Phys.Lett ., 104(24): 242905 (2014)
10. Hao YN, Wang XH, Kim JY, Li LT. Rapid Formation of Nanocrystalline BaTiO3 and Its Highly Stable Sol. J Am Ceram Soc., 97 (11): 3434-3441 (2014)
11. Huan Y, Wang XH, Fang J, Li LT. Grain Size Effects on Piezoelectric Properties and Domain Structure of BaTiO3 Ceramics Prepared by Two-Step Sintering. J Am Ceram Soc, 96:3369-3371 (2013)
12. Zhang YC, Wang XH, Kim JY, Tian ZB, Fang J, Hur KH, Li LT.High Performance BaTiO3-Based BME-MLCC Nanopowder Prepared by Aqueous Chemical Coating Method. J. Am. Ceram. Soc., 95(5):1628-1633 (2012)
13. Tian ZB, Wang XH, Lee SG, Hur KH, Li LT. Microstructure Evolution and Dielectric Properties of Ultrafine Grained BaTiO3-Based Ceramics by Two-Step Sintering. J. Am. Ceram. Soc., 94(4): 1119-1124 (2011)
14. Fang J, Wang XH, Tian ZB, Zhong CF, Li LT, Zuo RZ. Two-Step Sintering: An Approach to Broaden the Sintering Temperature Range of Alkaline Niobate-Based Lead-Free Piezoceramics. J. Am. Ceram. Soc., 93(11):3552-3555 (2010)
15. Tian ZB, Wang XH, Shu LK, Wang T, Song TH, Gui ZL, Li LT. Preparation of Nano BaTiO3-Based Ceramics for Multilayer Ceramic Capacitor Application by Chemical Coating Method,J. Am. Ceram. Soc., 92 (4):830-833 (2009)
16. Yang Y, Wang XH, Sun CK, Li LT,Structure study of single crystal BaTiO3 nanotube arrays produced by the hydrothermal method, Nanotechnology, 20 (5): Art No. 055709 (2009)
17. Wang XH, Deng XY, Wen H, Li, LT. Phase transition and high dielectric constant of bulk dense nanograin barium titanate ceramics, Appl.Phys.Lett.89 (16): 162902 (2006)
18. Wang XH, Deng XY, Bai HL, Chen IW. Two-Step Sintering of Ceramics with Constant Grain-Size, II. BaTiO3 and Ni-Cu-Zn Ferrite ,J. Am. Ceram. Soc., 89(2): 438-443 (2006)
19. Zhao JL, Wang XH, Chen RZ, Li LT. Fabrication of titanium oxide nanotube arrays by anodic oxidation, Solid State Communications , 134 (10): 705-710 (2005)
20. Chen I-W and Wang XH. Sintering Dense Nanocrystalline Ceramics without Final-stage Grain Growth, Nature , 404, 168-171 (2000)