走进六大共享实验平台之材料实验室

发布时间:2022-03-16 浏览量:


一、平台建设

研究院围绕国民经济发展的迫切需求,以国际前沿基础科学问题和国家重大需求为导向,以服务于当地产业发展为目标,建设材料实验室。

该平台承担着材料的合成与制备、材料微观结构分析、化学性能表征以及器件的应用研究等工作,已服务于研究院十多个科研团队。平台力求与当地企业、高校、研究机构合作发展,将在现有领域合作实现1+1>2的效果。


   

二、应用领域

基础应用领域:

1.新能源材料与智慧能源

包括绿色发电技术(太阳能电池、氢燃料电池、金属-空气燃料电池等)、高效储能技术(超级电容电池、锂/钠离子电池、多价离子电池、固体电解质与固态锂电、穿戴式柔性储能、液流电池、飞轮储能等)、低碳节能技术(气凝胶材料、电致变色玻璃、光储直柔技术等)。例如:应用于电动汽车、电动船舶、电动飞行器的动力系统、新型电力系统中可再生能源发电和储能系统等。

2.光电催化与环保材料

包括催化材料(光催化、电催化)、环境治理(大气水污染治理、防污/自清洁涂层、土壤治理等)、资源再生(CCUS、生物质转化、工业废物回收与利用)。

应用举例:光或电二氧化碳催化剂,可以缓解大气中二氧化碳的积聚,还可以得到燃料和化学品,对建设具有绿色碳循环特征的可持续发展社会具有重要意义。

3.传感/智能材料与器件

包括智能化学传感器、电(热)致变色、人造皮肤、智能药物等。

应用举例:可穿戴化学传感器和生物传感器能够动态和无创监测生化标志物,从而提供体内生理信息。

4.表面工程与电子封装

包括超疏水涂层、电子封装材料与5G应用、等离子体加工与热沉工艺、3D打印技术、FPC柔性电路与集成器件等领域。

应用举例:5G滤波器的基板及金属化封装工艺技术。

未来应用领域:

低成本全工况高效发电、宽温域全天候致密储能、碳中和化学能与电能互联、介入式靶向生物治疗医学、穿戴式柔性智慧传感系统等




三、测试功能

分析材料成分(相分析)、材料内部分子的结构或形态、结晶度、物相转变等;

观察和检测非均相有机材料、无机材料及微米、纳米级样品的表面特征;

样品表层的微区点线面元素的定性及定量分析;

形貌、化学组分综合分析能力以及热学性能、电化学性能测试能力。

四、设备条件

 主要仪器列表

 

仪器 型号
全自动台式场发射扫描电子显微镜 /
高温真空原位红外漫反射系统 Vertex80V
显微拉曼光谱仪 XploRA PLUS
台式X射线衍射仪 /
同步热分析仪 STA6000
纳米粒度及ZETA电位分析仪 Zetasizer Pro
紫外可见分光光度计 UV-2600i UV-VIS Spectrophotometer LabSolutions UV-Vis software
电池高低温测试系统 CE-7002-100V500A-R28GC MGDW-800-40B
充放电测试仪 CT-4008T
电化学工作站(Autolab M204带功率放大器) Autolab M204
双工位手套箱 SG2400/750TS
示波器 MSO44
直流电子负载 PLZ2004W
低噪声电源 B2961A

 


1.全自动台式场发射扫描电子显微镜


主要功能:

飞纳台式场发射扫描电镜能谱一体机标配背散射电子成像、二次电子电子成像和能谱分析功能,可对各种样品进行高分辨成像及元素分析。能量色散谱采用稳定坚固的超薄 Si3N4 窗口,元素检测范围 B (5) ~ Am (95),对轻元素检测和低电压能谱分析更具优势。Phenom Pharos 低电压成像优势明显,可减轻电子束对样品的损伤和穿透,最大程度还原样品真实形貌。

 

2.高温真空原位红外漫反射系统


66DF3

  生产厂商: 布鲁克公司   规格型号:Vertex 80 V       

  设备参数

① 分辨率:优于0.1 cm-1,连续可调

② 透光率精度:优于0.1%T(ASTM线性度)

③ 检测器:中红外DLATGS检测器和MCT检测器

④ 光谱范围:8000-350 cm-1;波数精度:优于0.005 cm-1

⑤ 干涉仪:21°干涉仪。65张/秒@16 cm-1,最高110张/秒@16 cm-1,具有步进扫描功能,实现10μs以内的时间分辨能力,为反应机理的研究提供红外谱学支持

主要功能

VERTEX 80v可以实现原位光催化高温真空原位红外漫反射测试。可用在高分辨率、超快速扫描、步进扫描或紫外光谱范围测量,以及低至10-3单层的纳米科学研究领域。

在真空条件下,通过远程控制自动更换多达4种不同类型的分束器,能测量从紫外/可见光到远红外/太赫兹的完整光谱范围。可以提供优于0.2 cm-1的切趾光谱分辨率,足以应对大多数常压下气相研究及室温样品测量。

对于更高要求的低温作业,可以提供优于0.06cm-1的分辨率。在可见光谱区,高分辨光谱能够展现出优于300000:1的分辨能力(定义为波数/光谱分辨率)。 

      

 

3.显微拉曼光谱仪

 


 生产厂商:HORIBA 规格型号:XploRA PLUS                 

 设备参数:

① 532nm固体激光器,激光功率100mW,TEM00空间模式

② 拉曼光谱扫描范围:532nm激发覆盖50-9000cm-1

③ 物镜:5X,10X,100X和50X长焦(工作距离10.6mm)



主要功能:

XploRA PLUS可提供拉曼光谱成像、荧光成像、PL成像等,最快可达1ms/光谱,分析速度、成像质量和空间分辨率高。另外,还有强大的拓展功能如拉曼偏振、颗粒分析及拉曼-AFM联用等。


4.台式X射线衍射仪



主要功能:

MiniFlex600可广泛应用于粉末样品、块状样品、片状样品、非晶样品、金属板等多晶体衍射图的比较,以及定性分析、定量分析、平均晶粒尺寸,结晶度分析,及原料和产品的质量控制等,也是一种适用于工厂生产现场质量管理检查,劳动保护、环境污染测量的X射线衍射仪。



5.同步热分析仪


 生产厂商:PerkinElmer 规格型号:STA6000    

 设备参数:

① 温度范围:15℃~1000℃

② 升温速度:0.1~100℃/min

③ 冷却速率:1000℃~100℃,小于10分钟

④ DSC分辨灵敏度:≤1μW

⑤ DTA灵敏度:≤0.001℃ 

⑥ 天平:灵敏度:≤0.1μg,精度:0.02%内置式气体质 量控制器,双路气体

 切换,控制精度0.1mL/min

主要功能:

该同步热分析仪 (STA)在同一次测量中利用同一样品可同步得到热重与差热信息。研究材料的如下特性:

DSC: 熔点、结晶性能、玻璃化转变温度、固化性能,相变、反应温度与反应热、燃烧热、反应热焓、比热等分析测试;

TG:热稳定性、多组分分离分析、分解温度以及分解动力学、氧化还原、氧化诱导过程、吸附解吸、游离水与结晶水含量、成分比例计算等分析测试。

 

6.纳米粒度及ZETA电位分析仪




 生产厂商:Malvern Panalytical   规格型号:Zetasizer Pro

 设备参数:

① 系统

高性能He-Ne激光器

光束波长:632.8nm

温度控制范围:0℃~120℃

检测器:雪崩光电二极管(APD),量子效率QE高于60%

② 粒度

测量角:173°,13°;

粒度范围(直径):涵盖0.3nm~10μm;

最小样品体积:≤12μL;最小样品浓度:背向角(NIBS,173°)≤0.1mg/mL,前向角(13°)≤10mg/mL;最大样品浓度:≥40% w/v;

③ Zeta电位

适合测量的粒度范围(直径):至少涵盖3.8nm~100μm;

迁移率范围:≥+/-20 μ.cm/V.s;

最小样品体积:≤20μL;最小样品浓度:≤10mg/mL;最大样品浓度:≥40% w/v。

主要功能:

该粒度仪具有的模式和功能:(1)利用动态光散射模式(DLS)测量分子或颗粒的粒度及粒度分布,粒度范围0.3 nm-10μm;(2)利用电泳光散射(ELS)测量分子或颗粒在分散体系中的电泳迁移率,转化为“Zeta”电位;(3)具有恒流模式,可以同时得到Zeta电位平均值和分布曲线。

 

7.紫外可见分光光度计



 

 生产厂商:岛津  规格型号: UV-2600i                           

 设备参数:

① 设定波长范围:185~900nm;测试波长范围:220~1400nm

② 波长扫描速度:波长移动速度:14000nm/min;最大扫描速度:4000nm/min;

③ 光源切换波长:和波长同步自动切换290.0nm~370.0nm;

④ 谱带宽度:0.1/0.2/0.5/1/2/5nm  L2/L5(低杂散光模式)

⑤ 测光范围:吸光度:-5~5Abs;记录范围:吸光度-10~10Abs;透射率±10^12%;

⑥ 附件:60mm积分球;带固定薄膜支架,可用于薄膜样品光学性能检测。

主要功能

通过对吸收光谱的分析,判断物质的结构及化学组成。可进行太阳能电池防反射膜和多晶硅硅片的测量。

 

8.电池高低温测试系统


  

 生产厂商:深圳市新威尔电子有限公司

 型号:电池充放电测试仪CE-7002-100V500A-R28GC

 高低温电池箱MGDW-800-40B



 


设备参数:

① 电池充放电测试仪

充电电压范围:0~100V,放电电压范围:3V~100V;

电流范围:-500A~500A;合并通道电流范围:2CH并联 -1000A~1000A;

② 高低温电池箱

温度范围:-40~150℃可任意调节;

升温时间:-40℃→+150℃ ≤60min(空载,平均非线性);降温时间:+20℃→-20℃ ≤45min(空载,平均非线性);

主要功能:

可对锂电池、超级电容器、燃料电池、液流电池等模组Pack进行全面检测。

可提供如下功能:恒电流充放电、恒功率充放电、恒压充电、恒流恒压充电、恒负载放电等;直流内阻测试;辅助温度测试;工况模拟;通道并联输出功能;第三方设备集成,如温箱、BMS、振动台、整车控制器等;分选配组功能。

 

 

9.充放电测试仪



17688  

 生产厂商:深圳市新威尔电子有限公司  规格型号:CT-4008T

 设备性能:

① 电流量程(A):5/10/20/50/100/200/500mA,1A/2A/3A/5A(可选);

② 电压量程(V):5V;

③ 工作模式:恒流充放电、恒压充电、恒流恒压充电、恒功率充放电、恒阻

放电、DCIR、倍率充放电、静置。

 

主要功能:

该系统面向扣式电池、超级电容、三电极进行测试,主要针对小电流电池进检测, 最小可达微安级测试单位。系统涵盖DCIR测试、脉冲模拟测试、倍率充放电测试、循环寿命测试等多种功能测试为一体,并配置有dQ/dV微分容量曲线功能,该功能的使用可减少人工计算,节约人员数据排查时间。

 

10.电化学工作站



 生产厂商:Metrohm Autolab B.V.  规格型号:Autolab M204  

 设备参数

① 最大输出电流:±10A

② 最大测量电压:±20V,可以扩展为±100V

③ 扫描电位:±10V,可以扩展为±20V

④ 最小电流范围:1nA,实际测量最小值,而非通过软件增益

计算得到


主要功能:

可提供如下测试:

标准方法:控制电位循环伏安,控制电流循环伏安,积分电流循环伏安,控制电位线性扫描伏安,控制电流线性扫描伏安,线性极化,差分脉冲伏安,方波伏安,计时电流等;

阻抗模块可进行流体动力学的交流阻抗谱EHD研究,还可以进行强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)测试。

 

11.手套箱


 生产厂商:威格  规格型号:SG2400/750TS

 设备参数:

大过渡仓:尺寸:直径≥360 mm,长度≥600 mm,过渡仓可自动

完成多次抽充程序。

小过渡仓:尺寸:直径≥150 mm,长度≥300 mm3.3材质:304不

锈钢,内表面拉丝;


主要功能:

手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内,并循环过滤掉其中的活性物质的设备,其中的活性物质是O2、 H2O和有机气体。广泛应用于无水、无氧、无尘的超纯环境,如:锂离子电池及材料、半导体、超级电容、特种灯、激光焊接、核研究、3D打印等。

 

12.示波器


26BBA

 生产厂商:泰克  规格型号:MSO44

 设备参数:

通道个数:4通道;

配件:含电源测试包,功率测试软件,电流探头,高压探头;

带宽 (所有模拟通道):200 MHz, 350 MHz, 500 MHz, 1GHz, 1.5GHz (可升级);

 主要功能:

 嵌入式串行总线分析,电源完整性和电源管理、电源测量和分析、汽车ECU设计和电磁

 干扰故障排除等。


13.直流电子负载



 生产厂商:菊水  规格型号:PLZ2004W

 设备参数:

① 工作电压:5-150V;电流:400A;功率:2000w

② 动作模式:恒流、恒阻、恒压、恒功率、恒流+恒压、恒阻+恒压

 



主要功能:

该设备是除了具有恒流, 恒阻, 恒压, 恒功率, 恒流+恒压, 恒阻+恒压的6种动作模式之外, 还新加了对于输入电压可随意设置电流的任意IV特性(ARB)模式的高性能直流电子负载装置。

 

14.低噪声电源



227BC

 生产厂商:是德 规格型号:B2961A   

 设备参数:

① 输出通道数:1个;输出分辨率:6.5位

② 双极性电压/电流输出:100 nV - 210 V / 10 fA - 10.5 A,31.8W

  主要功能

   可在广阔的4象限电压和电流范围内进行精确的测试和测量;

可配备外部超低噪声滤波器,显示噪声敏感器和样本更多真实特性。

 

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稿:实验中心、国资部 / 图片:夏妍 / 编辑:李卓然 / 审核:李卓然 / 发布:李卓然