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《Nature》報道北理工材料學科：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：本網整理來源：北京理工大學新聞網分享至：

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

北京理工大學材料科學與工程學科是我校“5+3”學科群中重點建設的學科之一，面向國家對新材料的重大需求，致力于發展在燃燒、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。國際影響力穩步提升，材料學科ESI最新排名世界第129名；QS世界大學學科全球排名前100名；2019年位列US news世界大學學科全球排名第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

在創新驅動的發展戰略下，北京理工大學的材料科學家面向社會經濟發展和國防重大裝備對新材料的重大需求，正在進行尖端研究、不斷開發新技術。

高熵合金研究進展：致力于開發高密度、超高強度和延展性的高熵合金，王富恥教授領導的北理工沖擊環境材料技術國防重點實驗室，設計了一種具有新的強化機制的納米結構，在保持延展性的同時提高合金強度。多元合金具有更強的耐蝕性和抗氧化性，是一種理想的防護涂層材料。“王富恥教授并對當前高熵合金研究進行了展望：”但對其強度的限制了它們在工業上的應用，設計的關鍵是在分離出足夠多的強化相后，形成一個高熵固溶體矩陣；未來的趨勢將是從高熵合金轉向高熵相研究。“沖擊環境材料研究進展：中國工程院院士才鴻年教授領銜的團隊率先開發了輕質非晶復合材料和具有更好的承載能力和保護能力的金屬-陶瓷復合材料的技術。團隊正在探索材料基因組工程技術，將結構、功能和能量材料集成在一起。”高通量設計、制備和測量，結合金屬/非金屬輕量級材料工程，對于結構和功能的集成至關重要，“才院士領銜的團隊還在建立國家數據中心，以便為國內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隊成員陳人杰等提出了采用輕元素、多電子和多離子反應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鍵技術應用進行了展望：“基于這種方法，我們通過多變量協同效應，開拓電池材料的研究視野；我們的目標是實現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會（IBA）的IBA研究獎。

含能材料研究進展：在含能材料方面，龐思平研究團隊推動了所能創造出的分子的極限，提出了籠型金屬-有機骨架（MOFs）的概念，它是一種易于膨脹的多孔材料。與常規高能材料相比，隨著熱能的提高和靈敏度的降低，這些結構為下一代高能量密度材料的設計和合成提供了新的思路。北理工還開發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使用的固體推進劑。龐思平教授對含能材料研究進行了展望：“我們的研究不僅適用于軍事和民用領域，而且加強了我們對能源、穩定和物質結構之間關系的理解。”

新能源材料與器件研究：為了加強原創性前沿科學和國際主流研究，北理工致力于新能源材料的界面化學研究，以開發新的能源電子技術。張加濤教授說：“精確合成微納米結構和大規模組裝是納米新能源材料開發，以及高效器件應用的關鍵。”張加濤團隊提出了一種新的半導體納米晶工程策略，利用原子級陽離子交換來實現納米晶的精確摻雜和與金屬的納米異質界面構建。該方法從根本上提高了Plasmon熱電子注入半導體殼層的效率，量子產率達到48%。團隊還實現了半導體納米結構中摻雜的新方法，為開發光學可切換的磁性納米材料提供了線索。張加濤教授還對團隊納米新能源材料的研究進行了展望：“精準的摻雜及納米界面合成方法學促使納米材料合成的的技術升級，這一升級還將促進光電材料、信息和電子技術的發展。并將結合3D打印技術開發新性能的材料。

綠色阻燃材料研究：北理工的另一個優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，尤其在開發無鹵綠色阻燃劑方面，沒有對健康和環境有不利影響的化學元素。北理工國家阻燃材料工程技術研究中心主任楊榮杰教授說：”清潔技術、功能耦合和工業應用是我們追求的阻燃材料。“他的團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隊。楊希望擴大這些材料的跨學科探索。楊教授說：”除了阻燃，我們還需要納米技術來實現其他更好的性能。“”將聚合物化學與消防安全評估研究結合起來也很重要。“

相關鏈接：https://www.nature.com/articles/d42473-019-00071-1

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責任編輯：韓鑫