交大科技力！打call就对了

科研创新，成果满满

合作共赢，携手共进

交大人，前进！

近期，西安交大科研人员在废热能量回收研究、无铅压电薄膜、非晶硅材料、异质结掺杂有机光伏机理研究、量子物理等领域相继取得重要进展。

国家科技重大专项“航空航天制造领域高速高效数控机床创新能力平台建设”、“国产光栅部件在数控机床运动精度提升中的示范应用”课题与智能电网技术与装备”重点专项国家重点研发计划项目“能源互联网的规划、运行与交易基础理论”均通过了综合绩效评价。

同时，西安交大与深圳市博德维环境技术股份有限公司及东方电气集团东方汽轮机有限公司成立联合研发团队，开发先进储能系统。

快跟着交小童一起来看看吧！

为交大科技硬实力打Call！

｜目录｜

1、西安交大科研人员在废热能量回收研究领域取得新进展

2、西安交大研究人员“变废为宝”实现无铅压电薄膜性能突破

3、西安交大研究人员发现非晶硅“拉强压弱”的反常行为

4、西安交大科研人员在异质结掺杂有机光伏机理研究中取得进展

5、西安交大科研团队在紫磷烯二维力学特性研究领域取得重要进展

6、西安交大科研人员在量子物理领域取得重要研究进展

7、“智能电网技术与装备”重点专项国家重点研发计划项目“能源互联网的规划、运行与交易基础理论”综合绩效评价会议举行

8、西安交大-博德维-东方汽轮机成立联合研发团队开发先进储能系统

9、国家科技重大专项“航空航天制造领域高速高效数控机床创新能力平台建设”通过综合绩效评价

10、国家科技重大专项“国产光栅部件在数控机床运动精度提升中的示范应用”课题综合绩效评价通过

科研创新成果满满

02

西安交大研究人员

“变废为宝”实现无铅压电薄膜性能突破

发表期刊

NatureCommunications

内容摘要

无铅碱金属铌酸盐[KNNO或NaNbO3,NNO]因其优异的综合压电性能和环境友好等特性，有望替代有毒的铅基材料，被广泛应用在微电子机械系统(MEMS)的压电薄膜中。提高KNNO基压电薄膜性能的传统策略是通过复杂的组分设计来实现相界调控：将KNNO的相变调到室温附近，使长程铁电畴变成短程有序纳米畴，利用相界处的相共存特征优化压电响应，所获得的最高的压电系数d33~250pC/N。但是该传统策略需要严格控制其复杂的组分，很难适用于含有Na/K挥发严重的NNO和KNNO薄膜体系，也很难制备出高质量的单晶外延薄膜。因此如何设计新的短程有序结构来获得高性能压电薄膜是无铅压电领域的核心挑战。

设计思路(A-C)、结构机理(D-G)和性能优化(H-J)

西安交大研究团队采用无掺杂的设计思路制备了高性能NNO/KNNO单晶外延压电薄膜，充分利用材料由于元素挥发产生的对性能不利的碱金属空位，诱导过量的铌原子占据碱金属空位形成反位缺陷，通过调控薄膜生长工艺，让无序的反位缺陷沿薄膜面外方向有序排布形成柱状纳米反相畴，该纳米级短程有序的柱状反相畴具有高密度的二维短程有序反相界面，如图A-C所示。研究团队利用球差校正扫描透射电镜(STEM)首次发现了这种全新的短程有序结构，并从反相界面处原子结构畸变/极化态的角度揭示其微观机理：带电的闭合反相畴界呈现头对头/尾对尾的极化态，提供强的局域退极化场，有利于电偶极子在短程有序的反相畴和长程有序的基体之间灵活地旋转，进而增强薄膜在外场下的压电响应，如图D-G所示。[(2021)]基于此，研究团队首先在NNO体系中制备了高质量的单晶外延薄膜，获得了巨大的压电系数约(d33~1100pC/N)，是报道性能最高的无铅薄膜的四倍，是报道性能最高的铅基薄膜的两倍；因为未经任何掺杂，材料维持了高的居里温度(TC~450℃)，保证了材料具有好的热稳定性，如图H-J所示。[Science(2020),(2021)]该无掺杂的设计思路很好地避免了传统的复杂组分设计带来的弊端，利用材料本征的点缺陷进行调控，在长程基体中自组装地形成短程有序结构，为高性能无铅压电薄膜的设计开辟了全新途径。

04

西安交大科研人员在异质结掺杂有机光伏机理研究中取得进展

发表期刊

先进功能材料

AdvancedFunctionalMaterials

内容摘要

有机太阳能电池的激子分离与电荷复合均发生在由电子给体和受体材料组成的异质结处，异质结电学性能的优化对提高光生电流和降低电压损失具有重要意义。

异质结掺杂的局域电场和熵调控机制

区别于当前常用的分子结构设计和微观形貌优化策略，研究人员将电子掺杂作为一种直接的电学性能调控手段应用在有机异质结处。研究发现，平面双层器件异质结处的分子掺杂可同时提升有机太阳能电池的三项基本参数（短路电流、开路电压和填充因子），其中短路电流的提升幅度更是可以达到20%以上。借助电荷转移态能级测定与能量损失细节分析，研究人员发现异质结掺杂能拉高电荷转移态的能级，同时抑制器件的非辐射能量损失，进而提升器件的开路电压。短路电流的大幅提升则源于界面处局域电场增强和电流活化能减少的双重作用。通过详细的器件物理表征，研究人员首次将光电流的活化能降低与异质结处的态密度熵建立起直接联系，并据此提出了一种基于态密度熵调控的激子分离效率提升策略。该策略有望在分子结构设计和微观形貌优化的基础上进一步提升有机太阳能电池的光电转化效率。

06

西安交大科研人员在量子物理领域取得重要研究进展

发表期刊

PhysicalReviewLetters

内容摘要

混合量子系统结合了多种完全不同的物理体系，可以实现单个组件无法提供的新功能，是实现高品质量子器件的重要系统。量子声学微纳结构通过将声学模式压缩在微纳米尺度，从而允许在微纳米尺度上研究量子化声波与物质的相互作用。但是，和光与物质相互作用情况不同，声子没有偏振，无法天然实现自旋-声子的手性耦合，要实现声与物质的手性相互作用仍然是一个科学难题。

(a)一维声光晶体，其中镶嵌有SiV自旋阵列

(b)SiV色心自旋的物理结构

基于金刚石SiVcenter与光机械晶体强耦合体系构建的新型混合固态量子系统结合了SiVcenter丰富的自旋和轨道自由度与卓越的自旋和光学特性，以及人工微纳量子声学材料的能带结构丰富、可调制与易操控特性，具有潜在的应用价值和科学意义。该研究为实现强耦合条件下的自旋-声子混合量子系统奠定了基础，有望在基于固态电子自旋的手性量子器件以及量子探测等领域中获得重要应用。

面向未来交大力量

08

西安交大-博德维-东方汽轮机成立联合研发团队开发先进储能系统

近日，西安交通大学作为新型二氧化碳储能系统技术研发主体，与深圳市博德维环境技术股份有限公司及东方电气集团东方汽轮机有限公司成立联合研发团队，开发先进储能系统动力设备，在系统关键技术及工程应用方面取得重要进展。

早在2013年，西安交通大学能源与动力工程学院谢永慧教授团队已开展二氧化碳热力系统及其核心设备关键技术的研发，并与多家国有大型企业及知名研究院所进行了深入合作。目前团队在二氧化碳热力系统集成、动力机械优化设计等方面取得了一系列研究成果，已获得授权发明专利21项。在“碳达峰”“碳中和”的大背景下，团队与深圳市博德维环境技术股份有限公司紧密合作，在新型二氧化碳储能系统的性能分析、动力设备设计、集成优化、经济评估等方面取得诸多进展，并联合成立了“西安交大-博德维先进储能系统动力设备研究中心”。

2021年3月，西安交通大学、深圳市博德维环境技术股份有限公司、东方电气集团东方汽轮机有限公司在中国西部科技创新港共同启动了“新型二氧化碳储能工程验证系统”。三方将在新型二氧化碳储能工程应用方面加强合作，促进“产学研用”深度融合，突破动力设备关键技术，努力保障知识产权自主可控，实现设计制造的全国产化。目前，10MW/20MWh储能系统前期准备工作已经完成，预计于2021年底试运行。

新型二氧化碳储能是一种气液互转、两态协同储能技术，不依赖地质条件，压力温度等级低，可靠性高且成本低。其基本原理是在用电低谷期，利用多余电力将常温常压的二氧化碳气体压缩为液体，并将压缩过程中产生的热能储存起来；在用电高峰期，利用存储的热能加热液态二氧化碳至气态，驱动透平发电。

10

国家科技重大专项

“国产光栅部件

在数控机床运动精度提升中的示范应用”课题综合绩效评价通过

5月25日，国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”课题“国产光栅部件在数控机床运动精度提升中的示范应用”综合绩效评价会议在西安交通大学召开。该课题由西安交通大学牵头承担，武汉华中数控股份有限公司、西安秦川数控系统工程有限公司、宝鸡忠诚机床有限公司、山东普鲁特机床有限公司参与。会议采用现场检查的方式进行。

经过现场评议，邵钦作宣布课题技术、财务及档案全面顺利通过综合绩效评价。西安交大党委常委、校长助理洪军代表学校向专家组表示了感谢，他要求课题单位要切实落实绩效评价各项建议，完成好课题后续研究工作。

“国产光栅部件在数控机床运动精度提升中的示范应用”课题是围绕国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”功能部件国产化目标开展研究工作，进行国产光栅部件量产关键技术研究，提高光栅量产制造工艺稳定性，完成系列数控机床用光栅部件制造，全面提升光栅部件测量可靠性。通过与国产数控系统机电匹配性研究，完善国产光栅与数控机床集成的关键工艺技术和配套能力。课题成果在国内多家数控机床企业得到示范应用推广，助推了国产数控机床产业集群产品升级、机床精度提升，为军工企业、信息产业以及国防安全自主可控提供保障。

「出品/党委宣传部」

封面图/张玥