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新型发光材料实验室

成立背景


光明是人类永恒的追求,照明技术的发展是人类文明的重要标志之一。从蜡烛到油灯,再到白炽灯、气体灯、日光灯、LED灯,照明技术的不断进步、在给人类的生活带来了光明和便利的同时,也丰富了生活的色彩。为了光明和流离的光色,人们将很大一部分能源用在了照明及照明相关的应用中。在目前全球电力消费中,用于照明和照明相关的电力消费点到全部电力消费的19%,国内照明相关电力消耗为全部电力消耗的12%。随着能源供需矛盾的日益显现,及人们对生活环境和健康重视程度的不断提高,相应对照明技术的能源效率和环保因素方面的要求也不断提高。近年来,能效更高、环保性能更好的LED固体照明技术正逐步替代现有的白炽灯、日光灯等。LED芯片和荧光粉是LED照明的核心元件和材料,高性能荧光粉材料的研发和生产,使高光效、多彩的LED照明普及应用成为可能。

当前社会是一个信息化的社会,显示器因其可视化的信息呈现形式,成为人与人、人与社会之间联络沟通中最重要的信息接口。各种技术类型的显示屏围绕在我们的周围,成为我们生活中重要的一部分。在这些显示屏中,除了极少数的显示技术外,大部分的显示技术及显示器件,与以荧光粉为代表的发光材料密不可分。最新型的LED背光电视、等离子电视、大型LED显示屏、大屏幕的智能手机、平板电脑,所有这些显示屏的背后,闪烁着的是LED芯片和荧光粉的光芒。以荧光粉为代表的发光材料,是目前使用最广泛的照明技术产业和显示技术产业的关键核心材料,荧光粉及相关材料的研究和生产,具有巨大的市场需求。

荧光粉及大部分的发光材料离不开稀土元素,稀土元素在其中用量不多,但却必不可少。少量的稀土,制成荧光粉及相关的材料,实现了市场价值相对原材料成本数倍乃至数十上百倍的提升。依托包头丰富的稀土资源,借助北京大学工学院强大的技术研发和产业化转化的能力,成立新型发光材料研究所,研究以荧光粉为代表的高性能的发光材料及其产业化技术,在给生活带来更多的色彩和便利的同时,对提高人们利用能源效率、提高资源利用效率,提升资源产品附加值,减轻当地在资源生产利用过程中环境的负面影响、也将带来良好的环境效益和经济效益。

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主要研究方向


新型发光材料研究所以发光材料,特别是含稀土发光材料的研究和产业化为主要目的,将重点进行以下几类产品的研究和生产技术开发:

 LED荧光粉的基础研究和生产技术开发

研究高光效、高显色LED照明应用的LED荧光粉,改善现有LED荧光粉存在的发光效率、温度稳定性、寿命、提高现有产品的显色性等性能,研制新型的LED荧光粉配方,以及它们的工业化生产技术。

 显示材料研究和生产技术开发

研制可提高等离子显示屏发光效率的超高纯氧化镁靶材、微晶材料及其它稀土掺杂的氧化物微晶等材料及其工业化生产技术。研制高发光效率的新型无机电致发光材料及其工业化生产技术。

 纳米发光材料研究和生产技术开发

研制可改善LCD显示屏色域的量子点发光材料、用于防伪应用的新型纳米发光材料等,及它们的工业化生产技术。


研究实体


研究所将建设稀土类发光材料研究室、显示材料研究室、纳米发光材料研究室等三个材料研究室和一个材料测试服务平台。


研究条件


研究所将分阶段配置高温还原炉、高温氧化炉、高温高压炉、研磨设备、超声粉末筛选设备、喷雾干燥器、无水无氧手套箱、磁控溅射镀膜设备、电子束蒸发镀膜设备等为主的工艺设备及电子束扫描显微镜、X射线衍射仪、高分辨率光学显微镜、能谱仪、荧光光谱仪、同步热分析仪、粒度测试仪、量子效率测量仪等测试分析仪器,同时依托北京大学工学院及北京各大高校、研究院所齐全的分析测试手段,逐步将研究所建设成为一个可满足新型发光材料研制及测试评价需要的,设施先进的发光材料研发平台和发光材料性能评价机构。


科研力量


研究所由中组部“千人计划”第二批入选者、国家特聘国际显示领域专家严群博士任所长,负责研究所总体规划及新材料技术的验证和产业推广。组建一支由领域内技术专家和博士、研究生为主体的,20人以上的技术研发团队,同时充分借助各研究室的领域内技术专家已有的外部技术和产业资源,展开技术研发和产业化推广。


科研成果


严群博士领导的研究团队已完成了超高纯/掺杂氧化镁靶材和超高纯/掺杂氧化镁微晶材料开发,此材料应用于等离子显示器将其发光效率提升了30%以上,并由于在PDP技术上做出的突出贡献被国际显示学会授予2013年度特殊荣誉奖(special recognition award)。在荧光粉研究领域,团队的张博士第一个解决了PDP蓝粉长期存在的劣化问题并开发了量产产品,被各大等离子显示面板生产企业采用。在LED荧光粉技术方面,我们的研发团队在热稳定和防止劣化方面开发了独特的工艺技术,此技术已经进入产品的试生产阶段。