新闻及香港科大故事

Hey there! I’m excited to share my journey with you. Growing up as a beach lover, I spent countless summer days swimming, yachting, and surfing. I loved the beach, but I always hated accidentally gulping down salty water! I wondered why seawater was salty and if it could be made tasty to drink. Little did I know, this curiosity would spark my passion for energy and environmental engineering.

香港科技大学（科大）电子与计算机工程学系陈敬教授带领其团队，为方兴未艾的氮化镓（GaN）基电子学研究引入重要的新成员——互补型逻辑电路。相关技术的成功实现大幅拓展了相关研究领域的疆界，有望使氮化镓基电子器件及相关集成电路的功能与性能得到进一步提升，从而更具竞争力。 氮化镓基电子器件已历逾25年的研发，近年来亦开启了快速商业化的进程，并现身于如5G无线通信基站、移动设备的小型快速充电器、激光雷达等应用场景。在不久的将来，能够提供极高效率与功率密度的基于氮化镓的功率转换、电源管理系统有望被应用于诸多涌现中的新型应用，如数据中心、无人驾驶、电动汽车、无人机、机器人等。所有这些应用既相当耗电，又需要供电模块尽可能紧凑，这恰是氮化镓基功率电子产品相对于传统硅基半导体产品的优势所在。为了充分发掘氮化镓的潜能，获得更为智能、稳定、可靠的电源系统，学界与业界在过去十余年间一直在寻找、开发合适的技术平台以实现功率开关和各个外围功能模块的高度集成。其中，逻辑电路在为外围电路中广泛存在，并扮演重要角色。 占据当今半导体产业的统治地位硅基微电子与集成电路的经验表明，互补型逻辑电路是制备大规模集成电路的最优拓扑。“互补（C）”，意味着电路由两种具有相反控制逻辑的晶体管组成，一类拥有n型导电沟道，另一类则是p型沟道。因为主流硅基互补型电路中的晶体管栅极为金属（M）-氧化物（O）-半导体（S）结构，所以更广为人知的名称是“CMOS”。这样的拓扑可以带来诸多好处，其中最引人注目的是它极低的静态功耗。因为控制逻辑相反，所以在任何一个逻辑状态下，总有一类器件处于关断状态，从而有效阻断电流、显著降低功耗。然而，由于高性能p沟道氮化镓晶体管不易获得，与n沟道器件的集成亦困难重重，基于氮化镓的互补型逻辑电路的研发进展缓慢。

崭新阴极设计显著提升电池性能，智能手机、电动车及无人机更长时间使用

由香港科技大学（科大）领导的跨学府研究团队，成功研制了一种环保充电液体燃料。计划全面成功后，将对全世界产生革命性的影响，包括把电动车的充电时间由数小时缩短至数分钟。 电燃料如果以太阳能或风能充电，就会具 「碳中和」的优点；像化石燃料一样，它可以很方便地输入电网，或输入车辆内。 这研究名为「用于可再生能源供电站及电动汽车的电燃料储能技术基础研究」，由科大的赵天寿教授领导；其他团队成员来自香港大学、香港中文大学及香港理工大学。 赵天寿教授为张英灿工程学及环境学教授、机械及航空航天工程学系讲座教授、以及科大能源研究院院长。这为期五年的研究计划（2018 至2022）由研究资助局的主题研究计划资助，资助额为5000万港元。 赵教授解释说：「我们成功研发了一个稳定的锂硫电池，因为它的高能量密度和低成本，它既可以为电动车供电，也可以为电网储存来自太阳能和风能的电力。」 「最让我们兴奋的是我们能够将锂硫电池转化为液态系统，或称为电燃料。」 用传统充电方式为汽车充电，通常需要几小时，但使用电燃料则只需几分钟。由于它可再充电，电燃料不会像化石燃料那样越用越少。在充电站，耗尽能源的燃料从燃料缸移走，然后补充载有能源的燃料。  电燃料系统的运作是基于锂硫电池的化学原理 – 利用锂金属的高容量以及硫阴极的廉宜价钱。虽然研究团队已取得重要成果，但仍有挑战要克服。首先，在锂表面形成的枝晶可能会缩短电池寿命。其次，释出的硫会溶解，并且破坏锂阳极。 「一个解决方案是形成有表面保护的多孔锂阳极，而此类方案以前都是通过不切实际、繁杂的方式实现，」 科大团队另一成员 – 机械及航空航天工程学系助理教授陈擎解释道。「我们让热力学为我们服务。利用两个自发反应，我们在一个碳支架上形成一个多孔锂阳极，并在上面形成复合保护层。」 这简单而有效的方法，让一个高负载锂硫电池发挥前所未见的表现。负载 – 即装置上每面积单位的活性材料 – 必须维持高水平，才能将理论上的高性能最终可以转化为一个实用高效的储能技术。