浙江省柔性电子重点实验室(简称“实验室”)由西北工业大学宁波研究院牵头,联合宁波卢米蓝新材料有限公司及宁波维柔电子科技有限公司建设,聚焦柔性显示、照明材料及器件、柔性能源材料与器件以及其他柔性电子重点领域开展研究的高水平科技创新群体及产学研一体化平台。根据《浙江省重点实验室管理办法》和浙江省柔性电子重点实验室(以下简称实验室)2023年工作计划,实验室立足于颠覆性技术创新,引领柔性电子技术发展,鼓励国内外高层次人才利用实验室平台的大型仪器设备开展创新性研究,提升实验室的科研水平,促进人才培养和储备,启动2023年度实验室技术攻关“开放课题”(以下简称开放课题)申报工作,现就有关事项通知如下。
一、资助方向
(一)柔性显示、照明材料及器件领域
1.柔性可拉伸OLED发光材料
研究内容:发展可拉伸聚合物发光材料的合成新方法,设计开发高效率、高韧性、高强度的本征柔性可拉伸聚合物发光材料,探究聚合物化学结构、超分子作用与聚合物组装行为和机械性能的内在关联,探索可拉伸聚合物发光材料的薄膜制备技术,研究可拉伸聚合物发光材料的机械性能,评估其在应变条件下的可靠性和稳定性,研究电场下可拉伸柔性发光材料的光电行为,优化可拉伸聚合物发光器件的性能,研制大面积柔性可拉伸高效率发光器件。
考核指标:
(1)开发柔性OLED绿光或蓝光材料:荧光量子效率>50%;
(2)材料机械性能:本征断裂伸长率>100%、弹性模量<10Gpa、硬度<0.5Gpa;
(3)发光器件性能:外量子效率>5%、亮度大于2000 cd/m2;
(4)器件机械性能:弯折次数≥1000次,性能保持≥80%。
2.柔性印刷光电材料与器件
研究内容:开发一系列适合柔性印刷器件的透明导电塑料薄膜材料和柔性印刷有机光电材料,深入研究透明导电塑料薄膜材料与柔性印刷有机光电材料的结构与性能之间的关系;发展高性能印刷介质配置方法,系统研究墨滴行为及成膜机制,实现印刷介质的配方调控,优化印刷制备工艺,实现柔性印刷有机光电器件的低成本、大面积、图案化可控构筑;发展柔性印刷显示器件功能层薄膜的图案化技术,实现柔性有机光电器件的高精度印刷制备及多层器件印刷制备,开发出高性能柔性印刷有机光电子产品,评价其稳定性。
考核指标:
(1) OLED蓝光材料,CIE-y<0.10,在10 mA/cm2条件下,效率≥20 坎德拉/安培;
(2) 印刷透明电极透过率≥89%,薄层电阻≤15 欧姆每方块;
(3) 柔性器件弯折次数≥1000次,性能保持≥90%。
3.高性能OLED发光材料与器件
研究内容:高性能、长寿命红、绿、蓝光掺杂材料及主体材料合成及器件研究;高性能、长寿命红、绿、蓝光主体材料合成及器件研究;低驱动电压、长寿命空穴注入材料合成及器件研究。
考核指标(完成下列指标之一):
(1)蓝光掺杂材料及主体材料:在10mA/cm2电流密度条件下,顶发射器件电流效率>8 cd/A,色坐标CIE-y <0.05,器件寿命LT95>500 小时;
(2)绿光掺杂材料及主体材料:在10mA/cm2电流密度条件下,顶发射器件电流效率>150 cd/A,色坐标CIE-y >0.72,器件寿命LT95>1500 小时;
(3)红光掺杂材料及主体材料:在10mA/cm2电流密度条件下,顶发射器件电流效率>75 cd/A,色坐标CIE-x >0.68,器件寿命LT95>1500 小时。
(4)空穴注入p-掺杂材料:LUMO能级< -5.10eV;蓝光OLED器件在10mA/cm2下,驱动电压<4.0V;
(二)柔性能源材料与器件领域
1.高压锂电池关键材料开发
研究内容:
(1)结合 HOMO-LUMO 能级理论以及介电常数,选择合适配位高截止电压的锂盐和溶剂;探索高截止电压下基于HOMO-LUMO能级和介电常数所选用的电解液优先分解所形成的离子电极/电解质界面;
(2)根据介电常数筛选几种溶剂和锂盐,调控高截止电压下锂离子周围的溶剂化结构。明确电解液溶剂/阴离子诱导的 SEI和CEI 在高截止电压下对锂离子传输的动力学的影响规律;
(3)结合电解液溶剂化结构对正负极的保护策略,改进高截止电压下锂离子电池的倍率性能、循环稳定性并做进一步优化。
考核指标:浆料在极片的涂覆面载量不低于 3 mAh/cm2;浆料制备的高载量电极可以在 0.2 C 倍率下放电,比容量保持率不低于于160 mAh/g;配制的电解液与合成的电子浆料所涂覆的正极达到适配,且在 4.5 V;所组装的电池能稳定循环 200 圈达到 75%的容量保持率。
2.大面积柔性氢氧化物电极开发关键技术研究
研究内容:针对氢氧化物正极材料高比容量与长循环寿命无法兼得的科学问题和氢氧化物正极难以同步实现柔性和大面积低成本制作的技术问题,对标国际先进技术,研究柔性导电基材表面室温原位生长大面积金属有机框架材料的技术;研究柔性导电基材表面大面积金属有机框架材料原位室温转化制作高电化学活性大面积金属氢氧化物柔性电极的技术,解决氢氧化物正极难以同步实现柔性和大面积低成本制作的技术问题;研究大面积金属氢氧化物柔性电极在确保高比容量输出的前提下大幅提升循环稳定性的方法,解决氢氧化物正极材料高比容量与长循环寿命无法兼得的科学问题;研究大面积金属氢氧化物柔性电极组装制作准固态柔性镍锌电池的技术等。
考核指标:
(1)大面积柔性氢氧化物电极的比容量基于活性材料质量达到200mAh/g以上;
(2)大面积柔性氢氧化物电极经过3000次充放电循环后,比容量保持率在70%以上;
(3)单个大面积柔性氢氧化物电极的尺寸达到100平方厘米以上;
(4)由柔性氢氧化物电极制作的镍锌电池,在液态电解液中的比容量达到240 mAh/g以上;
(5)由柔性氢氧化物电极制作的准固态柔性镍锌电池,在0至180度弯曲角度范围内,比容量波动保持在5%以下。
3.柔性高安全性储能器件制备技术
研究内容:充分发挥3D打印在微纳结构设计方面的优势,以制备高
性能三维锌离子电池为导向,采用数字光固化成型打印方法,精确构筑结构组分可调的三维碳骨架电极。具体而言,拟优选组分和形貌易于调节的金属盐类前驱体为打印原料,通过打印金属盐类以及烧结获得金属可牺牲模板,调控组分和微纳结构来构筑高性能的三维石墨烯电极,有效解决传统制备工艺的环保限制性并实现制程优化,建立碳骨架组分和孔结构与机械性能、储能性能的构效关系,指导三维储能器件性能的优化。
考核指标:
(1)打印金属模板种类不低于10种;
(2)打印精度优于50微米;
(3)容量保持率>80%的柔性轻质电池;
(4)耐弯曲拉伸变形1000次以上;耐极端环境柔韧性保持(-100℃至100℃)。
4.能量收集/存储柔性集成器件系统
研究内容:
(1)电磁波能量收集与电化学能量转化与存储集成系统的图形设计,与能量收集效率、能量密度、运行寿命等性能的优化;
(2)器件印刷(包括光刻和镀膜、喷墨打印和 3D 打印等)工艺参数的调控与优化;
(3)能量收集/存储集成系统在无人机、机器人等设备上的应用性研究。
考核指标:构建面向无人机系统应用的能量收集、存储和无线传输
集成器件,其中,光伏和电化学储能电池面积达到 100 cm2以上量级,光电转换效率不低于 15%,单节储能电池的能量密度不小于 5 mWh cm-2,在电化学性能保持稳定的前提下连续充放电次数不少于 500 次,可实现不小于 50%的弹性形变,弯折超过 100 次上述性能指标保持率不低于 80%。可实现不低于 5 cm 的远距离无线充电。
(三)其他柔性电子重点领域
1.PVB树脂胶粘剂的制备与性能调控
研究内容:通过调节反应温度、反应压力、反应时间以及产物的分离提纯方法,建立聚合方法及聚合工艺与最终产物的结构参数和材料机械性能和黏结性能的对应关系,并验证材料的实用性和可靠性。优化聚合反应和工艺参数,最终确定聚合反应方法与最佳工艺条件。基于实际生产中面临的问题,拟开发聚合技术工艺、设计聚合器等主要设备以及优化过程控制手段,提升传热、传质和反应产物水的排出与聚合反应过程的控制水平,确保材料的纯度、杂质种类及含量的可控,攻克高性能 PVB 性体工程化放大关键技术,最终确定聚合反应方法与最佳工艺条件,保证聚酰胺弹性体可控化、批次稳定化以及易于大规模化生产。实现高性能 PVB 树脂可控地、稳定地、大规模工业化生产,实现 PVB 材料产业链的建立,破解高端汽车车载膜、光伏黏合剂以及电子浆料加工制造的难题;实现高端 PVB 材料的产业化,对于解决汽车和光伏产业用关键原料稀缺的问题具有重要意义。
考核指标:设计合成具有不同羟基值的 PVB 树脂;探索研究聚合物分子链结构对树脂各项性能的影响,优化确定最佳合成工艺,明晰构效关系;研制出树脂材料,满足树脂粘度>100 cp,羟基值<50%。
2.基于LTCC工艺的高性能毫米波射频器件解决方案研究
研究内容: 研究共烧过程中LTCC收缩率一致性的控制方法,研究承烧板、共烧曲线、新型浆料印刷图形分布等因素对于LTCC收缩率一致性的影响机理。进而研究更适用于LTCC工艺的小型化器件设计方法,以Ka典型微波器件为技术载体,实现低损耗、高抑制、小型好、可批量制造的高性能毫米波器件设计、制造与测试。
考核指标:收缩率一致性优于±0.3%;典型器件的通带频率
28GHz-32GHz;带内插损小于1.5dB;带外抑制:>25dB@(25GHz-26GHz,33-35GHz);典型器件的工程样件。
3.化学机械抛光半导体抛光液
研究内容:浅槽隔离(STI)技术制作主动区域之间的绝缘结构已逐渐
被普遍采用。化学机械抛光(CMP)是针对 STI 制造的表面平坦化新技术,而氧化铈抛光液则是当前研究热点。围绕氧化铈基CMP 抛光液,研究改进氧化铈抛光液的配方,提高抛光的均匀性,使得所有的浅沟槽都能达到一致的深度;研究改进氧化铈抛光液的配方,提高其对氧化硅/硅的选择性;研究改进氧化铈抛光液的配方,来减少 CMP 过程中产生的缺陷,如抛光痕、划痕和颗粒污染等;研究开发更环保的配方或抛光液回收方法,减少污染排放。
考核指标:高去除率 (> 2000 Å/min);良好的平整性(< 300 Å);高选择性(>20)。
二、资助强度与预期成果
(一)资助强度为5-10万元/项,资助期限1-2年。
(二)预期成果:发表高水平学术论文1-2篇;申请发明专利1-2项。
三、申报要求
(一)申请人与依托单位
1.申请开放课题的单位和个人不能为浙江省柔性电子重点实验室的建设单位和固定人员。
2.项目负责人须为在国内外科研机构、高等院校和相关企事业单位的科研人员,原则上需要高级职称或博士学位。
(二)项目履约实施
申请人在项目实施期内将达到法定退休年龄的,原则上不得申报,如符合返聘、延迟退休等能确保项目履约实施条件的,由申请人将单位出具的证明材料扫描提交。
(三)科研诚信
1.申请人须签署“申请人科研诚信承诺书”,依托单位盖章,并扫描提交。
(四)限项要求
同一科研人员作为项目负责人,承担在研省重点实验室开放课题项目数原则上为1项;同一科研人员作为项目主要参与人在研省重点实验室开放课题项目数不超过3项。
四、申请与立项
(一)为保证项目高质量的实施,项目申请人需提供以下申请材料(附件1-4):1.开放基金项目申请书;2.项目可行性报告;3.《申请人科研诚信承诺书》;4.相关证明材料。于7月18日17:00前发送至邮箱nyy-kjb@nwpu.edu.cn。
(二)重点实验室将组织学术委员会的专家进行评审,根据专家评审意见及预算安排情况,择优提出项目资助方案,签订项目合同书并下达资助经费。
五、运行管理与结题考核
(一)所有项目产出成果一律要注明“浙江省柔性电子重点实验室开放基金资助项目(The Foundation of Key Laboratory of Flexible Electronics of Zhejiang Province)”及本项目资助编号(2023FEXXX)(英文标注:No.2023FEXXX)。
(二)所有项目完成合同书规定的考核指标,可申请结题。结题时必须提交项目技术总结报告、项目工作总结报告、经费决算表等证明材料,具体参照《宁波市科技计划项目管理办法》进行管理和执行。
(三)立项后,设立子账户,单独核算。
(四)项目管理和项目经费管理参照执行国家科研项目和经费相关管理规定,按《浙江省柔性电子重点实验室财务管理制度》《浙江省柔性电子重点实验室开放课题管理条例》执行。
六、联系方式
科技服务部:宫蕾 王佳宁 0574-27962323
附件:1.开放基金项目申请书;
2.项目可行性报告;
3.申请人科研诚信承诺书;
4.相关证明材料
浙江省柔性电子重点实验室
2023年7月11日