【研究背景】随着可再生能源、电动汽车和便携式电子设备的快速发展，高效、快速充放电的储能器件成为关键技术瓶颈之一。介电电容器因其超快响应速度（微秒级）和长循环寿命，成为高功率密度储能系统的理想选择。然而，目前高性能电容器仍严重依赖含铅材料（如PLZT），其毒性强、环境污染大、供应链受限，严重制约了可持续发展。近年来，无铅钙钛矿材料（如钠铌酸盐NaNBO3）被视为理想替代品，但以往研究多依赖复杂掺杂与贵金属...
2025-12-22
随着全球电动汽车产业向800V高压平台快速演进，车机系统关键电子元件正面临严苛挑战。作为能量转换核心部件的介电电容器，亟需在储能密度、充放电效率及循环稳定性等核心指标上实现跨越式突破。针对这一国家重大战略需求，西安交通大学武海军教授团队与香港理工大学黄海涛教授团队强强联合，通过多尺度协同创新，成功开发出基于量子顺电-铁电/反铁电基介电固溶体的新一代储能材料体系。该成果于近日以《电容储能用高熵调制量子...
2025-12-17
超高强度金属材料在结构件减重、极端承载等方面的优势在航空航天、武器装备等领域迫切需求，研发具有超高屈服强度（σy~2GPa）且保持可观均匀延伸率（εu＞5%）的先进金属材料成为当前研究热点之一。目前，仅有少数高强钢和复杂多主元合金能够达到上述性能目标。相比于钢铁和复杂多元合金，钛合金比强度、耐蚀性等方面具有明显的优势。尽管科研人员提出了多种钛合金强韧化途径，但是至今尚未成功设计出屈服强度达到2GPa且均匀延...
2025-12-08
电动汽车和消费电子产品等领域对高能量密度、长循环寿命和高安全性的锂离子电池需求日益迫切。高容量硅基负极（>1500 mAh g−1）与高电压富镍三元正极匹配，可以实现>400 Wh kg−1的高能量密度。然而，硅负极在充放电过程中存在巨大的体积膨胀（~400%），导致其结构粉化、电极分层，以及不稳定的固态电解质界面。这些问题导致活性锂持续损失和容量快速衰减，特别是在4.5 V级高电压和宽温区（如60 °C ~ −40 °C）的严苛条件下，...
2025-11-18
TiNi基合金因其优异的形状记忆效应和超弹性等特性，在航空航天、机器人、医疗器械和固态制冷等领域展现出广阔的应用前景。然而，传统TiNi基合金普遍面临“大功能响应”与“高循环稳定性”难以兼顾的挑战，即在呈现较大可回复应变或显著弹热效应时，材料易发生性能衰减，严重制约其长期可靠应用。因此，如何在大功能响应与高循环稳定性之间实现协同优化，已成为形状记忆合金领域亟待突破的一个瓶颈问题。针对上述问题，金属材料...
2025-11-05
在航空航天、核能以及先进制造等前沿领域，结构材料需要在从深冷到高温的复杂环境中长期稳定服役。然而，传统合金普遍存在“强度–韧性”矛盾：强度提升往往伴随延展性降低，且在高温下强度衰减尤为明显。难熔高熵合金（RHEAs）由Nb、Ta、Mo、W、Hf等高熔点元素组成，凭借其优异的高温性能备受关注，但迄今仍难以在宽温域内兼顾高强度与高延展性。近年来，异质结构金属材料因其可诱发“异质变形诱导强化（HDI）”效应而备受瞩目...
2025-10-30
在“碳达峰、碳中和”目标驱动下，以光伏、风电为代表的清洁可再生能源成为能源结构的主体。然而，此类新能源受自然条件影响，存在间歇性、波动性和不可控等问题，严重制约了其大规模接入电网与广泛应用。水系有机液流电池作为一种新型的大规模储能技术，因其低成本、高安全性以及功率与容量可独立设计等突出优势，被认为是解决新能源大规模储能瓶颈的理想方案。紫精类活性分子以其成本低、水溶性高、氧化还原可逆性优良等特性...
2025-10-21
介电陶瓷电容器凭借其高功率密度与快速充放电特性，在电磁轨道炮、激光武器等脉冲功率系统中展现出广阔的应用前景。然而，随着电子设备不断向小型化、集成化方向推进，其较低的能量密度成为制约该类器件进一步发展的关键瓶颈。近年来，科研人员通过高熵组分设计、多态弛豫相构筑以及制备工艺优化等策略，在提升介电陶瓷电容器室温储能性能方面取得了显著进展。尽管如此，在航空航天、石油钻井等极端高温应用环境下，储能器件需...
2025-10-17
糖尿病伤口长期难以愈合，主要归因于其病理性微环境，包括高糖状态、过度氧化应激以及晚期糖基化终末产物（AGEs）的积累等。该微环境易导致细菌感染、持续慢性炎症、血管与神经生成受阻以及细胞外基质重塑障碍，严重影响愈合进程。如何设计多功能材料，使其能够按需清除细菌，同时调节炎症微环境、促进血管神经再生及细胞外基质重塑，对于推动糖尿病患者伤口愈合极为关键。针对上述问题，近日，西安交通大学金属材料强度全国重...
2025-10-15
2025年9月30日，《自然·通讯》（Nature Communications 2025, 16, 8688）发表了题为“相变存储材料量专用原子簇扩展机器学习势函数及其全周期器件尺度模拟”（Full-cycle device-scale simulations of memory materials with a tailored atomic-cluster-expansion potential）的研究论文。该研究在器件尺度原子级模拟领域取得了重要进展，为研究和设计下一代相变存储技术与类脑计算芯片提供了重要的理论工具。商用相变存储器利...
2025-10-14
