近年来，氢能源的储运技术成为限制其快速发展的瓶 颈。由于氢气具有密度低，易燃易爆的特点，高压气态储氢质量 密度低，化学储氢效率低、成本高，液氢储运虽然密度高，但是 能耗也高，由于液氢的温度低至 20K 且极易蒸发，故需高效绝热 材料进行隔热保护。空心玻璃微球是一种较好的低温绝热粉体， 相比于目前大量使用的珠光砂，空心玻璃微球具有更低的热导率， 制作的液氢储罐具有更好的绝热性能，且能克服珠光砂在吸潮时 结块的缺点，大大降低液氢储罐的维护成本，延长使用寿命。20 世纪初，NASA 将空心玻璃微珠代替珠光砂进行了液氢储罐的研 究，液氢的蒸发量降低了 34%-44%。而我国对于 HGM 的低温绝热 性能研究起步较晚，鉴于国内绿色能源——氢能源的蓬勃发展， 液氢的大规模储罐研制势在必行，用空心玻璃微珠作为地面大型 液氢储罐的绝热材料能提高绝热性能，降低维护成本，具有较好 的应用前景和经济效益。
用于能量转换和传输的绝缘栅双极晶体管又称“IGBT ”电力电子功率器件广泛应用与在我国以高铁、水电站等 “新基建”七大领域中。随着其功率的不断提升 ，接近万瓦级，其热管理需求日益迫切。目前万瓦 级高功率模块散热器在全球市场上，美国、日本、台湾的企业在主流地位，技术分析表明，是否在其表面采用基于高发射率涂层的辐射冷却技术，是国产高功率散热器与国外产品的关键技术差异之一。本项目针对我国“新基建”领域中绝缘栅双极型晶体管（IGBT）在高集成度和高功率密度条件下的热管理难题，提出了一种创新的热管散热器表面涂层解决方案。通过在高功 IGBT 模块热管散热器表面涂覆高发射率涂层，强化辐射散热，并结合热管的高导热性，实现 IGBT 模块的热量通过热管导通到铝合金散热表面，通过辐射散热快速传输到外部环境中，最终实现 IGBT 换热效能提升率在 20%以上。 本项目研发的新型辐射冷却散热器已经在特高压输电、大马力动力机车以及乌东德水电站等重大工程上实现应用，为我国高功率电力电子器件热管理提供了基于辐射冷却的新途径。
传统 金属有机化学气相沉积（MO-CVD）与分子束外延（MBE）是 在价格昂贵的蓝宝石或 SiC 衬底上沉积 GaN 和 Ga2O3，设备和材 料成本高，沉积工艺繁杂。另外，上述工艺沉积温度高，对衬底 材质有一定要求，不适用于低成本 Si 衬底，也在一定程度上制 约了规模化应用。随着新能源车、智能电网和 6G 通信对高能效 器件的需求激增，开发低成本快速制备技术已成为全球半导体产 业的核心焦点。 与 MOCVD 和 MBE 相比，磁控溅射沉积技术的设备和生产 成本显著降低，另外，沉积温度较低适合在热敏感基材上制备 GaN、Ga2O3 薄膜，避免了高温对基材的损害。但是目前广泛采 用的 Ga2O3、GaN 等固体靶材普遍存在成分易偏析，制备工艺复 杂，靶材利用率低，能耗高等问题。 本项目采用具有液体存储功能、单一均相结构的高纯液态金属靶 材，靶材可多次重复使用，液体靶材的成本仅为固体靶材 1%左 右，液体靶材解决了溅射膜层偏析问题，保证膜层中元素分布均 匀性，通过控制溅射气氛和溅射条件，实现了从金属涂层、GaN 到 Ga2O3多种高质量镓基功能薄膜材料低成本快速制备，特别是 GaN 薄膜
高温超导技术是未来高技术更新换代和新兴产业发展的重要基础。第二代高温超导带材具有高超导转变温度、高载流能力以及高不可逆场，在可控核聚变、超导电力等强磁、强电领域有着巨大的应用前景。高温超导带材结构中，超导层是陶瓷脆性材料，力学性能较差，需要金属基带作为涂层导体的载体。目前，高温超导基带材料全部依赖进口且价格昂贵，本项目研制的高温超导基带材料预期替代进口高温合金基带，大大降低成本，进而促进我国超导相关产业的发展。
低温绝缘材料聚焦特殊使役环境应用要求，如低温（液氦温度-269℃）、强磁场（＞10T）、强电场（＞30kV）、射线辐照（中子、伽马射线）等，通过自主研发和技术创新，开发出具有耐低温、高强度、高韧性、耐高压、耐高能辐照等特性的多系列特种树脂基材料，广泛应用于 MRI 磁体、聚变超导磁体、航天运载器、超临界储氢罐、轻量化复合材料、高压电气绝缘等重要领域。与国外竞品相比，性能优异，无毒无害，技术壁垒高，全国产化。
自日本东京大学的藤岛昭教授发现二氧化钛光敏材料 （光触媒）以来，纳米光触媒等在能源环境等多个领域的研究相 当活跃，为相关产业带来了功能性变革。但是，该类纳米光敏材 料太阳光利用效率低等不足亟待克服。 2014 年，我们在国际上率先发现了国际上光敏性能最高的碳点。 该类碳基纳米光敏材料高效利用太阳光，产生活性氧量子效率大 于 1，且耐高温耐光照，在可见光降解甲醛、毒气模拟物、除灭 病毒/细菌、真菌等方面性能优异。其中在太阳光照射下，降解 印染废水方面优于产业化应用纳米二氧化钛（P25）100 倍。经 过 10 年的努力，于 2024 年突破了该高性能新型碳基纳米光敏剂 的公斤级制备关键技术，为我国开发具有自主知识产权的高性能 光敏材料奠定了坚实的基础，为在空气/水体净化、生化防护、 医药器械、食品保鲜、太阳能电池吸光材料等领域推广应用提供 了源头支撑。