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山东省科学院海洋仪器仪表研究所-利来娱乐官网app国际官网

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团队概况

海洋功能薄膜材料与应用创新单元以国家“海外高层次人才引进计划”特聘专家-姜辛教授为首席科学家,致力于金刚石功能薄膜材料和热电功能材料制备及其在海洋领域中的应用基础研究。团队现拥有人员11人,具有高级职称人员3人,博士6人,包括国家“海外高层次人才引进计划”专家1人、中科院“百人计划”1人、青岛市创业创新领军人才计划1人,拥有金刚石薄膜化学气相沉积系统、多靶位磁控溅射系统、扫描电镜、电子束蒸镀系统、电化学工作站等大型仪器设备10余套,总值1000余万元。团队自成立以来,承担国家自然科学基金2项、国家外专局人才引进计划项目、山东省重点研发计划(重大关键技术)项目、山东省科技创新重大工程、山东省重点研发计划(国际科技合作)、山东省自然科学基金等项目17项;发表论文20余篇,其中sci/ei论文10篇;申请发明专利5项,授权发明专利7项,授权实用新型专利12项;获软件著作权3项。

2019年,团队获批山东省高等学校优秀青年创新团队。

团队首席科学家,姜辛,男,教授,1960年11月出生,国际知名金刚石薄膜领域专家,中组部“海外高层次人才引进计划”专家、教育部“长江学者”讲座教授、国家级特聘专家、德国锡根大学表面技术与材料工程研究所所长、c4级(德国最高级别)终身讲座教授,山东省科学院海洋仪器仪表研究所特聘专家。1991年博士毕业于德国亚琛工业大学,师从2007年诺贝尔物理学奖获得者德国著名科学家peter grünberg 教授,1998年获得德国国家博士并获教授资格。姜辛教授长期致力于薄膜生长设计与应用研究,获得多项创新性成果,在相关领域处于国际领先地位。首次实现了金刚石在硅表面的异质外延生长,被公认为金刚石研究领域的重大突破;利用高分辨电子显微技术首次揭示了金刚石与硅基体界面的原子结构,建立了原子扩散控制的金刚石硅表面形核模型,实现了金刚石硅表面的定向形核;首次采用布里渊散射(brillouin scattering)与纳米压痕技术(nano indentation)对非晶薄膜材料的弹性力学性能进行了系统研究,相关论文成为该领域的开创性经典文章;率先使用氧化锌透明导电薄膜替代ito用于有机发光器件电极;首次实现混合相纳米晶金刚石/β-碳化硅复合薄膜的制备,为扩展金刚石薄膜的应用奠定了坚实基础;利用气相沉积及原位硼掺杂技术成功研制出国际第一台金刚石电子硬度计。姜辛教授在《science》、《nature communications》、《phys. rev. lett.》、《nano lett.》、《adv. energy mater.》等期刊上发表论文330余篇,他引超过7900余次,特邀报告100余次,撰写特邀综述性论文13篇,撰写论著5本,获得欧美专利12项,中国专利20余项。

团队负责人,盖志刚,男,博士,副研究员,1982年8月出生,青岛市创新创业领军人才,山东省高等学校优秀青年创新团队负责人,带领本团队深耕海洋传感材料与仪器研发,相继突破硼掺杂金刚石薄膜材料设计制备关键技术、高灵敏金刚石薄膜电导池设计关键技术,研制新型金刚石薄膜电极海洋盐度传感器;突破大尺寸铌基金刚石薄膜材料与电极制备技术、叠层电解池设计与优化等关键技术,研制金刚石薄膜高浓度高毒性工业废水处理系统样机;突破碲化铋纳米薄膜制备及能量采集技术,设计碲化铋热电转换器件,承担山东省科技重大创新工程项目、山东省重点研发计划(国际科技合作)项目、山东省重点研发计划(重大关键技术)项目、国家外专局外国专家项目、山东省自然科学基金等项目10余项;在 applied surface science等国际知名学术期刊发表论文12篇;授权专利10余项。


研究方向

团队针对我国现有海洋环境监测、环保技术、能源供应领域核心材料和器件研制过程中存在的技术问题和难点,开展金刚石功能薄膜材料制备及其在海洋传感中的应用、基于金刚石薄膜电极的水质监测与处理技术、基于功能薄膜材料的海洋防护技术、碲化铋等热电材料的制备及热电转换技术等方面的应用基础与关键技术研究,从新材料、新工艺角度寻求技术突破,研制金刚石基薄膜电极海洋盐度传感器、硼掺杂金刚石薄膜水处理系统、热电能量转换器件。

1)基于功能薄膜的系列化海洋盐度传感器

2)海洋水质处理技术

3)基于热电材料的海洋发电和制冷装置

4)海洋防腐防护涂层技术


研究成果

金刚石薄膜电极式海洋盐度传感器

基于功能薄膜性能优势与精密微纳制造技术优势,针对复杂海洋环境中海洋浮标、台站、船舶、水下移动单元、潜标与海床基等监测平台及其盐度测量需求,开展不同电导池结构、不同探头传感材料、不同结构封装样式、不同性能指标与应用场景的系列化盐度传感器研发,满足不同应用场景的观测监测需求。


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传感器探头、电路与样机


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微纳制备关键技术


海洋水质处理技术

基于硼掺杂金刚石薄膜的性能优势,针对高浓度高毒性工业废水处理技术难点,相继突破大尺寸金刚石薄膜叠层电极设计与制备、高效电解池设计与加工、污水处理工艺优化与自动化控制等关键技术,研制金刚石薄膜高浓度高毒性工业废水处理系统样机,并进行多种难降解工业废水的处理应用与分析。此外,基于电化学高级氧化技术,利用活性氧实现对饮水、医疗器械等的高效灭菌,具有体积小、能耗低、灭杀效率高、绿色环保、无人值守、寿命长等优势、便于实现模块化集成等优势。


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叠层金刚石薄膜电极电解池设计


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大面积金刚石薄膜制备与表征


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金刚石薄膜净水模块


基于热电材料的海洋发电和制冷装置

基于热电功能材料及微纳器件技术,研制具有无机械运动、无噪声、无磨损、可靠性高、免维护、无污染、尺寸形状可根据需要设计等突出优点的热电能量转换器。可制备成腕式、衣物式等可穿戴柔性电子器件,利用人体与环境的温差进行热电转换,根据功率需求及人体舒适度可做成不同尺寸不同形状发电器;利用海洋浮标、船舶、海洋工程装备等设备余热、空气与海水、空气与设备温差发电,可作为搭载仪器装备的供电装置与高性能制冷装置。


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基于热电材料的温差发电和制冷工作原理


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研究方向

具有荧光性质的传感器已经在环境监测、生物化学、医疗诊断、食品安全、航空航天、信息等领域得到广泛应用。我们将研制新型的具有高选择性,稳定性,灵敏度的有机或高分子荧光传感材料以及可同时检测多个分析物质的多功能传感材料。并以这些材料为基础结合各种传感器件,建立先进光学传感检测新方法、研制新型分析检测仪器设备和在光分析领域获得创新和突破。


研究内容

课题组致力于新功能材料、新型荧光传感器、荧光检测设备的设计和研究,积极探索在环境监测、移动医疗、公共安全、食品安全等相关领域的实际应用。主要包括:

(1)着重改善荧光传感元件分析检测的灵敏度、响应时间、选择性、准确度等。主要包括:荧光指示剂,钌和铂金属两亲性配合物等其他指示剂的合成及其光物理性质研究;良好的自清洁功能防污材料制备的荧光敏感元件研究;基于功能性材料的荧光敏感元件的研究;

(2)基于不同荧光敏感元件的传感器设计和研究。研制具有不同量程、响应时间、灵敏度、可适用于不同环境的气体(氧气、二氧化碳、硫化氢等)、离子(ph,重金属离子,碱金属离子和阴离子)、温度等传感设备,包括荧光传感探头、二维可视化成像设备、便携可穿戴设备等;

(3)基于荧光传感检测方法的应用研究。主要包括:以土壤、水体、沉积物、生物体系等为研究对象,开展微环境高时空分辨率检测的应用研究。


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新型荧光传感材料研究


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先进荧光传感方法建立和应用研究


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