一、热电转换材料与器件
热电材料可实现热能与电能直接相互转换，该技术具有无噪音、无污染和可靠性高等优点，在余热废热发电、便携式制冷和温控等领域具有广泛的应用前景。有效提高热电材料性能是该学科领域以及热电技术应用亟待解决的热点和难点，2018年中国科协将热电材料列为先进材料领域五大“硬骨头”问题之一。加强热电材料与器件基础科学问题探索和应用技术研究，既能促进我国“三航一潜”中热能管理、特殊电源等重大应用领域的发展需求，也是国民工业生产中“节能减排”战略和清洁能源创新突破的重要抓手。
团队围绕“热电材料设计－器件制备技术－系统集成应用”开展多学科交叉的协同创新工作。主要研究内容包括：1）热电材料电声输运协同调控及性能优化；2）热电材料微观结构设计及可控制备；3）高效热电器件的界面连接与系统集成。已取得的应用成果包括：1）在民用领域，结合热电转换技术和高效热管理技术，联合吉利汽车研制乘用车功能排气管部件，实现千瓦级尾气余热发电回收利用；联合企业研发工业用大功率热电制冷系统和自供电无线测温系统等产品；2）面向航空航天等国家重大应用需求，联合相关单位论证并研发基于热电转换技术的飞行器发动机高能量密度废热回收利用，基于热电转换技术的飞行器表面随环境自适应多功能切换的热防护系统制造；联合相关单位研制基于热电技术的水下动力装置换能器系统。
二、透明闪烁陶瓷
PET/CT是一种将正电子发射断层显像（PET）与计算机断层扫描（CT）完美结合的新型高端核医学成像设备，也是未来核医学影像的发展方向。闪烁体作为高能射线向可见光转换的功能材料，是PET/CT等核医学成像系统的功能核心。近年来，国产PET/CT整机已经突破国外垄断，但核心探测器材料依然受制于人，可持续发展受到严重制约。因此，发展能够满足PET/CT探测器用的高性能闪烁材料对于国产PET/CT实现完全自主化具有重要的现实需求。此外，高性能闪烁材料还可拓展到核辐射探测、高能物理等多个领域的应用。
CT探测器用到的闪烁材料只有三款产品，分别为美国GE研发的HiLightTM与GemstoneTM以及Siemens、Hitachi等推出的GOS。HiLight与Gemstone只用于GE自己的CT系列产品中，不单独出售，GOS是目前市面上唯一一款能被用于医疗CT探测器的闪烁材料。近年来，铈掺杂的钆镓铝石榴石（GAGG:Ce）闪烁陶瓷因具有高光输出、快衰减、高密度与低余辉等优点，受到广泛关注。我们团队研发的GAGG:Ce闪烁陶瓷与阵列，其光输出、余辉与衰减等主要闪烁性能均达到甚至超过目前商用的同类材料，有望继GOS、HiLight与Gemstone之后，成为全球第四款被用于医疗CT探测器的闪烁材料。
三、透明荧光陶瓷
激光（LD）照明在大功率密度下具有更高的电光转换效率、更小的体积、无效率骤降等优势，是未来高光通量（>3000 lm）白光照明发展的重要方向,有望在海洋搜救，深海探测，航空航天等特种白光照明领域得到广泛运用。针对LD照明高功率激发密度的特点，传统的荧光粉加硅胶涂覆的封装模式，由于硅胶热导率低（0.1-0.4W/mK），LD芯片辐照下会快速老化，器件性能急剧下降，传统的封装工艺无法满足LD的发展需求。为此人们提出荧光玻璃、荧光陶瓷、荧光晶体等具有高热导率（2-15W/mK）的远程荧光封装模式。稀土功能荧光陶瓷具有高的热导率和机械强度，被认为是最具应用前景的远程荧光封装形式。国内外研究大流明白光照明用材料主要集中在YAG:Ce稀土功能荧光陶瓷，其优点在于效率高，但由于发光光谱中缺少红光部分，只能获得高色温冷白光。如何开发适合LD光源激发特点的多色稀土功能荧光陶瓷，实现照明光源色彩品质的调谐，是LD照明技术中巨大的挑战之一。
我们团队较早地开展基于YAG:Ce3+稀土功能荧光陶瓷的激光照明技术研究。其中YAG:Ce3+稀土功能荧光陶瓷效率高达220 lm/W以上，为目前国际最高水平，在国际上处于领先地位。目前，我们正在开发高效率绿色、红色稀土功能荧光陶瓷。
