&

《Nature》報道北理工材料學(xué)科：高熵合金、含能、納米新能源、二次電池、阻燃材料

2019-03-27 09:48:59 作者：本網(wǎng)整理來源：北京理工大學(xué)新聞網(wǎng) 分享至：

3月21日，《Nature》在其Spotlight欄目報道了北京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)科，并對北理工在高熵合金為代表的毀傷與防護(hù)、含能、納米新能源、二次電池、阻燃等領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹。

北京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)科是我校“5+3”學(xué)科群中重點建設(shè)的學(xué)科之一，面向國家對新材料的重大需求，致力于發(fā)展在燃燒、爆炸、沖擊、高溫等條件下服役的新材料，以及二次電池、納米新能源、光電等材料前沿新材料。國際影響力穩(wěn)步提升，材料學(xué)科ESI最新排名世界第129名；QS世界大學(xué)學(xué)科全球排名前100名；2019年位列US news世界大學(xué)學(xué)科全球排名第58名。

附《Nature》報道的部分中文翻譯：

建立提升材料影響力的框架

在創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展戰(zhàn)略下，北京理工大學(xué)的材料科學(xué)家面向社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防重大裝備對新材料的重大需求，正在進(jìn)行尖端研究、不斷開發(fā)新技術(shù)。

高熵合金研究進(jìn)展：致力于開發(fā)高密度、超高強(qiáng)度和延展性的高熵合金，王富恥教授領(lǐng)導(dǎo)的北理工沖擊環(huán)境材料技術(shù)國防重點實驗室，設(shè)計了一種具有新的強(qiáng)化機(jī)制的納米結(jié)構(gòu)，在保持延展性的同時提高合金強(qiáng)度。多元合金具有更強(qiáng)的耐蝕性和抗氧化性，是一種理想的防護(hù)涂層材料。“王富恥教授并對當(dāng)前高熵合金研究進(jìn)行了展望：”但對其強(qiáng)度的限制了它們在工業(yè)上的應(yīng)用，設(shè)計的關(guān)鍵是在分離出足夠多的強(qiáng)化相后，形成一個高熵固溶體矩陣；未來的趨勢將是從高熵合金轉(zhuǎn)向高熵相研究。“沖擊環(huán)境材料研究進(jìn)展：中國工程院院士才鴻年教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊率先開發(fā)了輕質(zhì)非晶復(fù)合材料和具有更好的承載能力和保護(hù)能力的金屬-陶瓷復(fù)合材料的技術(shù)。團(tuán)隊正在探索材料基因組工程技術(shù)，將結(jié)構(gòu)、功能和能量材料集成在一起。”高通量設(shè)計、制備和測量，結(jié)合金屬/非金屬輕量級材料工程，對于結(jié)構(gòu)和功能的集成至關(guān)重要，“才院士領(lǐng)銜的團(tuán)隊還在建立國家數(shù)據(jù)中心，以便為國內(nèi)和國際同行提供新材料。”

二次電池材料研究：在新型二次電池材料研究方面，北理工吳鋒院士和團(tuán)隊成員陳人杰等提出了采用輕元素、多電子和多離子反應(yīng)體系來提高電池的能量密度。吳鋒院士就二次電池下一步研究及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了展望：“基于這種方法，我們通過多變量協(xié)同效應(yīng)，開拓電池材料的研究視野；我們的目標(biāo)是實現(xiàn)電池和電動汽車的能量密度的飛躍。”吳教授因他在電池技術(shù)方面的工作而獲得了許多國家和國際獎項，其中包括國際電池協(xié)會（IBA）的IBA研究獎。

含能材料研究進(jìn)展：在含能材料方面，龐思平研究團(tuán)隊推動了所能創(chuàng)造出的分子的極限，提出了籠型金屬-有機(jī)骨架（MOFs）的概念，它是一種易于膨脹的多孔材料。與常規(guī)高能材料相比，隨著熱能的提高和靈敏度的降低，這些結(jié)構(gòu)為下一代高能量密度材料的設(shè)計和合成提供了新的思路。北理工還開發(fā)了許多其他新型含能材料，如能夠抵御刺激以提高安全性的炸藥，以及可回收和可重復(fù)使用的固體推進(jìn)劑。龐思平教授對含能材料研究進(jìn)行了展望：“我們的研究不僅適用于軍事和民用領(lǐng)域，而且加強(qiáng)了我們對能源、穩(wěn)定和物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的理解。”

新能源材料與器件研究：為了加強(qiáng)原創(chuàng)性前沿科學(xué)和國際主流研究，北理工致力于新能源材料的界面化學(xué)研究，以開發(fā)新的能源電子技術(shù)。張加濤教授說：“精確合成微納米結(jié)構(gòu)和大規(guī)模組裝是納米新能源材料開發(fā)，以及高效器件應(yīng)用的關(guān)鍵。”張加濤團(tuán)隊提出了一種新的半導(dǎo)體納米晶工程策略，利用原子級陽離子交換來實現(xiàn)納米晶的精確摻雜和與金屬的納米異質(zhì)界面構(gòu)建。該方法從根本上提高了Plasmon熱電子注入半導(dǎo)體殼層的效率，量子產(chǎn)率達(dá)到48%。團(tuán)隊還實現(xiàn)了半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)中摻雜的新方法，為開發(fā)光學(xué)可切換的磁性納米材料提供了線索。張加濤教授還對團(tuán)隊納米新能源材料的研究進(jìn)行了展望：“精準(zhǔn)的摻雜及納米界面合成方法學(xué)促使納米材料合成的的技術(shù)升級，這一升級還將促進(jìn)光電材料、信息和電子技術(shù)的發(fā)展。并將結(jié)合3D打印技術(shù)開發(fā)新性能的材料。

綠色阻燃材料研究：北理工的另一個優(yōu)勢是對可用于反恐和社會保障需求的綠色阻燃材料的研究，尤其在開發(fā)無鹵綠色阻燃劑方面，沒有對健康和環(huán)境有不利影響的化學(xué)元素。北理工國家阻燃材料工程技術(shù)研究中心主任楊榮杰教授說：”清潔技術(shù)、功能耦合和工業(yè)應(yīng)用是我們追求的阻燃材料。“他的團(tuán)隊是第一個使用聚磷酸銨作為高效阻燃劑并制造它們的團(tuán)隊。楊希望擴(kuò)大這些材料的跨學(xué)科探索。楊教授說：”除了阻燃，我們還需要納米技術(shù)來實現(xiàn)其他更好的性能。“”將聚合物化學(xué)與消防安全評估研究結(jié)合起來也很重要。“

相關(guān)鏈接：https://www.nature.com/articles/d42473-019-00071-1

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內(nèi)外最新動態(tài)，我們網(wǎng)站會不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：韓鑫