河北工業(yè)大學(xué)：學(xué)科交叉為科技創(chuàng)新帶來(lái)新動(dòng)力

日前，記者從河北工業(yè)大學(xué)獲悉，以河北工業(yè)大學(xué)為第一完成單位，“河北工業(yè)大學(xué)高端裝備結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”核心成員鄧齊波教授為第一完成人的“考慮力學(xué)因素的材料制備策略及在新能源領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”榮獲2021年中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)創(chuàng)新獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

河北工業(yè)大學(xué)教授鄧齊波表示，這次榮獲發(fā)明創(chuàng)新獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)主要?dú)w功于“河北工業(yè)大學(xué)高端裝備結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”的多學(xué)科交叉融合，為高性能催化材料設(shè)計(jì)、制備提供了創(chuàng)新性的思路。

近年來(lái)，河北工業(yè)大學(xué)依托國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新方法與實(shí)施工具工程技術(shù)研究中心等國(guó)家級(jí)科研平臺(tái)，打破校、地、學(xué)院、學(xué)科壁壘;學(xué)校積極優(yōu)化調(diào)整學(xué)科結(jié)構(gòu)，通過(guò)加強(qiáng)學(xué)科群建設(shè)和交叉學(xué)科科研平臺(tái)建設(shè)，引導(dǎo)組建跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，強(qiáng)化學(xué)科交叉融合發(fā)展。在學(xué)校統(tǒng)籌和發(fā)展規(guī)劃下，2019年成立了以河北工業(yè)大學(xué)副校長(zhǎng)胡寧為團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人的“河北工業(yè)大學(xué)高端裝備結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。團(tuán)隊(duì)的主要研究方向?yàn)楦叨搜b備材料、結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測(cè)與檢測(cè)，清潔能源材料與器件研發(fā)，先進(jìn)功能復(fù)合材料設(shè)計(jì)、制備與評(píng)價(jià)，高端裝備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析及評(píng)價(jià)技術(shù)，增材制造、微納制造等先進(jìn)制造技術(shù)。團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉，體現(xiàn)國(guó)家重大科技發(fā)展需求的牽引與新材料技術(shù)的推動(dòng)，重點(diǎn)解決材料與輕量化結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計(jì)與低成本制造、材料使用性能表征、檢測(cè)與評(píng)價(jià)等若干共性關(guān)鍵問(wèn)題。

鄧齊波指出，新能源催化材料的力化學(xué)耦合屬于目前國(guó)際前沿的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。電極在充放電過(guò)程中發(fā)生的分層和開(kāi)裂等力學(xué)破壞行為是導(dǎo)致新能源電池儲(chǔ)能能力降低和壽命縮短的主要原因之一，已成為發(fā)展高容量、長(zhǎng)壽命新型電池的主要瓶頸。無(wú)論是二次電池還是以電催化反應(yīng)為主的燃料電池，其電極材料在電化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生較大的應(yīng)力，導(dǎo)致材料的力學(xué)破壞，繼而影響電化學(xué)性能。針對(duì)金屬催化劑活性的提升，國(guó)內(nèi)外研究主要從材料制備角度來(lái)提高本征活性，目前各種結(jié)構(gòu)的材料層出不窮，然而其制備工藝過(guò)于繁雜，合成手段對(duì)環(huán)境不友好，制備所使用的化學(xué)藥品更是昂貴，嚴(yán)重限制著在實(shí)際中的利用。

鄧齊波介紹，此次的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括基于力化學(xué)耦合作用提供新能源材料電化學(xué)性能改善的力學(xué)方案：揭示了機(jī)械載荷對(duì)材料電化學(xué)性能的影響機(jī)理，構(gòu)筑了電化學(xué)性能提升的力學(xué)體系;將磁場(chǎng)誘發(fā)的洛倫茲力引入到對(duì)材料制備以及電化學(xué)的調(diào)控，構(gòu)筑了洛倫茲力作用下材料的構(gòu)效關(guān)系，建立力學(xué)模型闡明了其機(jī)理;發(fā)展電化學(xué)環(huán)境下電極表面應(yīng)力以及應(yīng)變狀態(tài)變化的原位表征方法，探索力學(xué)因素誘導(dǎo)新能源材料電化學(xué)能演變/失效的新機(jī)制。基于表面力學(xué)的設(shè)計(jì)理念，開(kāi)發(fā)高性能新型電化學(xué)儲(chǔ)能器件和電催化電極材料，推進(jìn)表面力學(xué)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用：構(gòu)建基于柔性基底的電催化層，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力穩(wěn)定的高耐久性催化電極的可控合成;以多孔核殼結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)，構(gòu)筑應(yīng)力釋放的高性能新電化學(xué)儲(chǔ)能電極材料。

項(xiàng)目通過(guò)研究新能源領(lǐng)域中的力化學(xué)耦合作用，在電極材料制備過(guò)程中充分考慮力學(xué)因素，提出了電化學(xué)過(guò)程應(yīng)力釋放的納米材料制備新策略，解決了二次電池以及燃料電池體系中電池在實(shí)況下長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)積累的應(yīng)力造成電極材料晶格發(fā)生畸變以及結(jié)構(gòu)坍塌等技術(shù)難題，打破了國(guó)外在該領(lǐng)域的壟斷，所研發(fā)的新工藝、新產(chǎn)品填補(bǔ)國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的空白，推動(dòng)電池技術(shù)在我國(guó)工業(yè)化應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。整個(gè)項(xiàng)目目前獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利5項(xiàng)，處于實(shí)審階段的發(fā)明專(zhuān)利還有近10項(xiàng);已發(fā)表論文被SCI收錄超過(guò)50篇。

鄧齊波表示，以胡寧教授為學(xué)術(shù)帶頭人的高端裝備結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在今后幾年將進(jìn)一步優(yōu)化團(tuán)隊(duì)建設(shè)和科研服務(wù)，鼓勵(lì)科教人員勇于爭(zhēng)取更多高水平項(xiàng)目支持和高水平人才與團(tuán)隊(duì)建設(shè)，加強(qiáng)國(guó)際學(xué)術(shù)交流，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)服務(wù)地方與產(chǎn)業(yè)化意識(shí)與能力。力爭(zhēng)將高端裝備結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，建設(shè)成為人才培養(yǎng)與科學(xué)研究的特色團(tuán)隊(duì)、一流團(tuán)隊(duì)，積極推進(jìn)京津冀地區(qū)的協(xié)同綠色發(fā)展與區(qū)域產(chǎn)業(yè)振興。

關(guān)鍵詞： 河北工業(yè)大學(xué) 高端裝備 技術(shù)創(chuàng)新 電極材料 團(tuán)隊(duì)建設(shè)