第199次-- 科学与技术前沿论坛

主题报告

材料组织和性能的高压调控
田永君中国科学院院士燕山大学

从材料热力学出发，介绍材料高压调控的基本原理、多尺度调控的能力和空间，展示高压在调控材料熔点、晶体结构、固溶度、界面状态、织构等材料显微组织和性能方面的潜力。以金刚石为例，详细介绍高压调控获得纳米孪晶显微组织的策略和实施效果，在纳米孪晶金刚石中消除反霍尔佩奇效应的科学原理，以及采用纳米孪晶显微组织和金刚石多型体实现金刚石硬化和韧化协同的科学原理和原子机制。最后介绍纳米孪晶金刚石及其复合材料的出现所派生出的超高精密切削、原子级键合和原子级切削等3项变革性材料加工技术。
多功能复合结构的介孔材料的合成与应用
赵东元中国科学院院士复旦大学

功能介孔材料是一类孔径在2-50 纳米的多孔固体，它不仅具备高比表面积、孔道尺寸和孔容均一可控等独特性质。这里我们主要介绍近年来在分子聚集体超组装调控，实现取向组装可控合成，创制多级结构功能介孔材料的研究进展。我们发展了一系列合成多级结构功能介孔材料新方法，制备了一系列新型多级有序结构功能介孔材料，包括均匀的纳米微球、半球、多面体、二维单层纳米片结构。基于界面调控，我们实现了功能介孔材料的取向组装，创造了非对称哑铃型、葫芦状、火柴状、双叉二聚体（Y型）多功能介孔材料。这些新材料，可以做成各种器件，在重质油（渣油）裂化催化剂、储能电池电极材料、绝热材料、介电材料、传感器等领域的应用。例如：固体介孔氧化硅微球可以作为树脂的添加物，有效地降低印刷电路板的能量损耗和介电常数；介孔孔道可以作为纳米硅颗粒充放电的膨胀空间，由此产生的有序介孔硅碳负极具有超高的能量密度和近零膨胀性能。
手性聚集与结晶——超晶格材料单晶合成和手性结构调控http://videozh.cas.cn/masvod/public/2026/01/21/20260121_19bde9a19ef_r36_1200k.mp4
崔勇教授上海交通大学

超晶格材料是由两种或多种结构单元在原子或分子尺度上周期性交替排列所形成的新型有序结构体系，具有明确的界面结构和协同功能特性。相较于传统复合材料，超晶格通过精准控制组分序列与界面耦合，实现结构–性能的集成优化，在光电、自旋、催化等前沿领域展现出巨大应用潜力。本报告围绕“超晶格材料的精准构筑与手性结构调控”这一主题，系统介绍我们在MOF基础上构筑三类异质超晶格体系的最新进展。首先，发展界面晶格匹配策略，实现MOF–无机卤化物（如PbX₂）在单晶尺度下的协同嵌套构筑，材料展现出固有手性与优异的光电响应行为。其次，通过拓扑对称性设计与限域结晶控制，构建MOF–COF超晶格，实现有机刚性骨架间的周期性融合，并揭示其手性传递与调控机制。第三，利用MOF骨架提供的限域模板空间，引导聚合物链有序排列，制备MOF–聚合物超晶格，实现柔性–刚性协同增强与手性功能放大。上述研究构建了多类型有序杂化超晶格材料的设计平台，为发展具有构筑规律性、手性功能性与器件可加工性的先进材料体系提供了重要支撑。
神经形态离子光电晶体管http://videozh.cas.cn/masvod/public/2025/12/18/20251218_19b2f3f79f8_r36_1200k.mp4
蒋杰教授中南大学

神经形态电子器件可以从底层硬件层面解决传统冯诺依曼架构的存算分离问题，从而引领下一代信息器件的发展。离子、电子、光子作为客观世界的基本信息载体，其独特的信息相互融合处理方式有望成为神经形态器件的新型计算范式。报告人将向大家介绍课题组在离子光电器件领域的主要工作，并汇报近期在该领域的一些进展。
绿氢关键催化材料与装备http://videozh.cas.cn/masvod/public/2026/01/21/20260121_19bdeaf7a7f_r36_1200k.mp4
康卓教授北京科技大学

氢能是理想的清洁能源，是面向国家重大战略需求、破局全球“碳中和”问题的关键，亦是新质生产力的典型代表。当前，绿氢的成本仍是其替代传统灰氢的主要瓶颈，而催化电极组件作为绿氢装备碱性电解槽的核心，其主导的制氢能耗、装备服役寿命与制造运营成本等核心指标亟待突破，严重制约了绿氢技术向领域主体地位快速发展。基于此，报告人围绕解水制氢催化材料活性位点设计、优势反应路径调控、界面传质优化与催化电极规模化制造应用中的关键科学问题和共性技术瓶颈，创制发展了与现有产业装备相融合的低成本、高活性、长寿命变革性纳米技术催化组件迭代产品，在工业碱性电解槽中获得了超低制氢能耗等核心性能指标突破，完成了纳米催化组件从实验室基础研发到工业化规模生产的全链条技术攻关与成果转化，助力绿色氢能产业变革式发展，服务碳中和国家战略需求。

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第199次：功能材料器件化与产业化