在几乎所有的制造业和结构应用中，金属材料焊接过程都起着重要的作用，它对人类生活的各个方面都是必不可少的。在正常地面环境中有许多可用的焊接技术，如气体焰焊、电弧焊、激光焊、电子束焊、摩擦焊等。然而，针对深地深海深空等极端环境下的金属材料焊接加工技术却鲜有开发或者进展缓慢，这严重阻碍了我国重大战略的布局和进展。值得关注的是，现有的焊接技术只适用于水下环境，当需要在易燃液体（如在油、气和有机溶剂储存容器的修理）或者极低温环境（如液氮环境、太空制造环境）条件下进行连接工作时，还未有相关技术被有效开发。因此，开发极端环境（易燃易爆、极低温、深海等）下金属材料焊接技术对于满足国防、海上开采、能源储存、空间探索等领域日益严格的焊接加工需求具有重要的意义。作为一种结构无序的新型金属材料，非晶态合金在高频振动加载作用下表现出与准静态加载或者低频加载完全不同的响应，呈现出超声振动诱导软化现象。该现象被认为是非晶合金一种全新的变形机制，具有效率高（秒级）、应力低（十至百兆帕）和无热效应，可以在多种极端环境下实现非晶合金的同质和异质连接。本报告将基于该新的现象和机制，讲述非晶合金在海水、易燃易爆有机溶剂以及液氮等液体环境下的金属焊接关键材料和技术开发方向最新的研究结果。

To reduce the cost of noble metal catalyst, it is important to find the balance point between higher atomic utilization and catalytic ensemble-requirement. The ensemble requirement could be described as the minimum number of metal atoms and the corresponding spatial arrangement that is needed to catalyse a specific reaction most efficiently. The famous examples for ensemble requirement include the so-called C7 center over iron and the B5 center over Ru for N2 activation. There is a type of catalysts, namely fully-exposed cluster catalyst (FECC), which can not only provide the catalytic sites with multiple metal atoms, but also maintain a full atomic utilization efficiency. FECC is so highly dispersed that all the metal atoms within it are available for the adsorption and transformation of reactants. Here, with dodecahydro-N-ethylcarbazole (DNEC) as a representative substrate of liquid organic hydrogen carrier, we identified that the fully-exposed Pd clusters with an average Pd–Pd coordination number around of 4.4 acting as the optimal sites towards efficient hydrogen recovery. The extension of the concept of fully-exposed metal clusters (FECC) would allow for the design of advanced metal catalysts to achieve a higher mass-specific activity without wasting the metal loading inside particles or as inactive single-atoms.

中空多壳层结构（Hollow Multishelled Structure, HoMS）是一种独特的多功能结构体系，为材料的多功能化提供了结构基础。独特新颖HoMS的精准合成是合成化学的巨大挑战！本研究建立了HoMS的普适可控合成新方法：次序模板法，揭示了HoMS是浓度波宏观表现的物理本质，实现了其精准合成；发现了HoMS独特的时空顺序新属性，拓展了其应用领域；揭示了HoMS的有效表面与物质传递的协同调控规律，实现了HoMS高效能源和有序敏感固体材料的创制。

储能电池是一个多相体系，界面电化学反应是决定其界面高效传输的重要基础。然而，未经调控的界面电化学反应常常以热力学能量较低的方式自由发生，其动力学的不可控性带来难以预测的界面行为，为高效界面传输带来众多困扰。钠基电池因其资源丰度高、低温及安全性好具有广阔的应用前景。然而，相较锂电池，高活性的钠金属所加剧的界面副反应和较大的钠离子使得钠电池面临更严重的多相跨界面运输慢和反应动力学差的难题。我们团队围绕钠离子电池中的界面，就所开展电解液调控双电层机制、电极表面催化活性中心构建、电极物相转化界面优化新策略等方面的进行了系统研究，实现超薄高效固态电解质膜构建和高效钠离子传输、强化固固相界面接触、避免枝晶沉积，提升电极的库伦效率、循环寿命、倍率性能、能量密度及电解液兼容性，为钠离子电池器件组装奠定理论基础。

    不断增长的能源需求和加速恶化的全球环境，使得先进的储能技术成为引领时代前沿的关键科学技术。锂/钠离子电池被认为是满足这些需求的首选储能方案，其中，正极材料的界面结构和输运特性成为研究的热点问题。常规提升正极材料的电化学性能的策略是对其进行表面包覆改性，然而传统的包覆策略往往面临着界面处离子扩散困难、界面兼容性较差，以及界面稳定性较差的问题，因此设计构筑高效、兼容且稳定的界面成为目前正极材料亟待解决的方向。本报告围绕多场耦合策略分别在力–电耦合、磁–电耦合和热–电耦合三个方向在高性能锂/钠离子正极材料表面构筑功能化界面，利用不同界面特性“主动作为”，在稳定界面结构的同时对离子界面输运行为起到有效促进的作用；并通过深入系统的研究，揭示多场耦合效应存在下界面的组分、结构、动力学行为及其演变规律等物理化学特性。在此研究基础上建立多场耦合优化锂/钠离子电池界面特性的系统理论，为指导设计/构筑/优化更为稳定有效的多场耦合新型功能化界面提供科学参考，从科学和技术两个层面促进锂离子电池的进一步应用。