Structure-functional property-device performance relationships in electronic and energy materials and devices

电子和能源材料及器件中的结构-功能特性-器件性能关系

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2022-04640
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.54万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This proposal seeks funding to support a research program that, inspired by the United Nations Sustainability Development Goals 7 (Affordable and Clean Energy for All), 11 (Sustainable Cities and Communities) and 12 (Responsible Consumption and Production), aims at alleviating the environmental impact of electronics and their powering elements. In 2019, electrical and electronic equipment waste (WEEE or e-waste) represented 53.6 Mt at the global level, an average of 7.3 kg per capita. The amount of e-waste grew by 9.2 Mt since 2014 and the United Nations (UN) University projects it to grow to 74.7 Mt by 2030. Planned obsolescence and the lack of environmentally benign end-of-life scenarios cause such dramatic increase. The vision behind the proposed research program is to build extended structure-functional property-device performance relationships in electronic and electrochemical materials & devices to simultaneously optimize their technical and environmental performance. The program addresses key challenges in: (i) molecular assembly and disassembly in films of natural (biosourced) organic electronic materials (based on molecules and polymers that feature an alternation of single and double carbon-carbon bonds), to control device stability and reliability during operation as well as efficient biodegradation at the device end-of-life; (ii) charge transfer and protonic & electronic transport, probed at different length scales, for natural materials featuring structural hierarchy (superstructure), to shed light on the interplay between structural hierarchy and transport; and (iii) mixed electronic-ionic (iontronic) transport in intercalation metal oxide electrode materials for lithium-ion batteries (LIBs), to gain insight on the electronic behavior of LIB electrodes at different states of charge, for their optimal use in LIBs. Cutting edge equipment available in my laboratory, e.g. a multiprobe spectroscopy-morphology-electrochemical system to spatially resolve chemical, topographical and charge transfer & transport properties of the materials under investigation, together with infrastructure available on Polytechnique Montreal/University of Montreal Campus, will contribute to the success of the research. During this proposed program, I plan to train five PhD students, selected from a talented and diverse recruiting pool, including members of equity-seeking groups. Our program will create new interdisciplinary knowledge, both fundamental and applied, at the interface between physics, physical chemistry, molecular sciences and device engineering and will integrate both in its technological and knowledge advances equitable access to the societal and economic benefits to all Canadians. The proposed program will train HQPs who can make educated, responsible and ethical decisions on present and future industrial needs, with skills relevant for the greentech, biomedical, energy and advanced manufacturing sectors.
该提案寻求资金支持一项研究计划,该计划受到联合国可持续发展目标7(人人享有负担得起的清洁能源),11(可持续城市和社区)和12(负责任的消费和生产)的启发,旨在减轻电子产品及其动力元件对环境的影响。2019年,全球电气和电子设备废物(废物或电子废物)为53. 6百万吨,人均7. 3公斤。自2014年以来,电子垃圾的数量增加了920万吨,联合国大学预计到2030年将增加到7470万吨。有计划的淘汰和缺乏对环境无害的报废设想造成了这种急剧增加。拟议研究计划背后的愿景是在电子和电化学材料和器件中建立扩展的结构-功能特性-器件性能关系,以同时优化其技术和环境性能。该计划解决的关键挑战:(一)分子组装和拆卸的自然膜(生物源)有机电子材料(基于具有碳-碳单键和碳-碳双键交替的分子和聚合物),以控制操作期间的器械稳定性和可靠性以及器械寿命终止时的有效生物降解;(ii)在不同长度尺度上探讨具有结构层次的天然材料的电荷转移和质子及电子输运(上层建筑),以阐明结构层次和运输之间的相互作用;以及(iii)用于锂离子电池(LIB)的嵌入金属氧化物电极材料中的混合电子-离子(离子电子)传输,以获得对LIB电极在不同充电状态下的电子行为的了解,以使其在LIB中得到最佳使用。在我的实验室中可用的尖端设备,例如多探针光谱学-形态学-电化学系统,以空间解析所研究材料的化学,形貌和电荷转移和传输特性,以及蒙特利尔理工学院/蒙特利尔大学校园的基础设施,将有助于研究的成功。在这个拟议的计划中,我计划培养五名博士生,他们是从一个有才华的、多样化的招聘库中挑选出来的,其中包括寻求股权的团体的成员。我们的计划将创造新的跨学科知识,基础和应用,在物理,物理化学,分子科学和设备工程之间的接口,并将在其技术和知识的进步,公平地获得社会和经济利益整合到所有加拿大人。该计划将培训HQP,他们能够对当前和未来的工业需求做出受过教育,负责任和道德的决定,并拥有与绿色技术,生物医学,能源和先进制造业相关的技能。

项目成果

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Santato, Clara其他文献

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  • 作者:
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Sustainable Organic Electronics: Materials, Processes and Devices
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    2020
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    $ 5.54万
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    Discovery Grants Program - Individual
Interfaces and Charge Transport in Melanin Thin Films and Devices
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  • 批准号:
    RGPIN-2016-06422
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  • 资助金额:
    $ 5.54万
  • 项目类别:
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