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

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)新團隊”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年中國發(fā)明協(xié)會發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎創(chuàng)新獎二等獎。

河北工業(yè)大學(xué)教授鄧齊波表示，這次榮獲發(fā)明創(chuàng)新獎二等獎主要歸功于“河北工業(yè)大學(xué)高端裝備結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新團隊”的多學(xué)科交叉融合，為高性能催化材料設(shè)計、制備提供了創(chuàng)新性的思路。

近年來，河北工業(yè)大學(xué)依托國家技術(shù)創(chuàng)新方法與實施工具工程技術(shù)研究中心等國家級科研平臺，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)，通過加強學(xué)科群建設(shè)和交叉學(xué)科科研平臺建設(shè)，引導(dǎo)組建跨學(xué)科團隊，強化學(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)副校長胡寧為團隊負責(zé)人的“河北工業(yè)大學(xué)高端裝備結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新團隊”。團隊的主要研究方向為高端裝備材料、結(jié)構(gòu)智能監(jiān)測與檢測，清潔能源材料與器件研發(fā)，先進功能復(fù)合材料設(shè)計、制備與評價，高端裝備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析及評價技術(shù)，增材制造、微納制造等先進制造技術(shù)。團隊強調(diào)多學(xué)科交叉，體現(xiàn)國家重大科技發(fā)展需求的牽引與新材料技術(shù)的推動，重點解決材料與輕量化結(jié)構(gòu)、材料設(shè)計與低成本制造、材料使用性能表征、檢測與評價等若干共性關(guān)鍵問題。

鄧齊波指出，新能源催化材料的力化學(xué)耦合屬于目前國際前沿的熱點研究領(lǐng)域。電極在充放電過程中發(fā)生的分層和開裂等力學(xué)破壞行為是導(dǎo)致新能源電池儲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、長壽命新型電池的主要瓶頸。無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。針對金屬催化劑活性的提升，國內(nèi)外研究主要從材料制備角度來提高本征活性，目前各種結(jié)構(gòu)的材料層出不窮，然而其制備工藝過于繁雜，合成手段對環(huán)境不友好，制備所使用的化學(xué)藥品更是昂貴，嚴重限制著在實際中的利用。

鄧齊波介紹，此次的獲獎項目的創(chuàng)新點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：揭示了機械載荷對材料電化學(xué)性能的影響機理，構(gòu)筑了電化學(xué)性能提升的力學(xué)體系;將磁場誘發(fā)的洛倫茲力引入到對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/失效的新機制?；诒砻媪W(xué)的設(shè)計理念，開發(fā)高性能新型電化學(xué)儲能器件和電催化電極材料，推進表面力學(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，構(gòu)筑應(yīng)力釋放的高性能新電化學(xué)儲能電極材料。

項目通過研究新能源領(lǐng)域中的力化學(xué)耦合作用，在電極材料制備過程中充分考慮力學(xué)因素，提出了電化學(xué)過程應(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況下長時間循環(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，打破了國外在該領(lǐng)域的壟斷，所研發(fā)的新工藝、新產(chǎn)品填補國內(nèi)該領(lǐng)域的空白，推動電池技術(shù)在我國工業(yè)化應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進程。整個項目目前獲授權(quán)發(fā)明專利5項，處于實審階段的發(fā)明專利還有近10項;已發(fā)表論文被SCI收錄超過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)新團隊在今后幾年將進一步優(yōu)化團隊建設(shè)和科研服務(wù)，鼓勵科教人員勇于爭取更多高水平項目支持和高水平人才與團隊建設(shè)，加強國際學(xué)術(shù)交流，增強團隊服務(wù)地方與產(chǎn)業(yè)化意識與能力。力爭將高端裝備結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新團隊，建設(shè)成為人才培養(yǎng)與科學(xué)研究的特色團隊、一流團隊，積極推進京津冀地區(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 團隊建設(shè)