河北工业大学：学科交叉为科技创新带来新动力

日前，记者从河北工业大学获悉，以河北工业大学为第一完成单位，“河北工业大学高端装备结构技术创新团队”核心成员邓齐波教授为第一完成人的“考虑力学因素的材料制备策略及在新能源领域的产业化应用”荣获2021年中国发明协会发明创业奖创新奖二等奖。

河北工业大学教授邓齐波表示，这次荣获发明创新奖二等奖主要归功于“河北工业大学高端装备结构技术创新团队”的多学科交叉融合，为高性能催化材料设计、制备提供了创新性的思路。

近年来，河北工业大学依托国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心等国家级科研平台，打破校、地、学院、学科壁垒;学校积极优化调整学科结构，通过加强学科群建设和交叉学科科研平台建设，引导组建跨学科团队，强化学科交叉融合发展。在学校统筹和发展规划下，2019年成立了以河北工业大学副校长胡宁为团队负责人的“河北工业大学高端装备结构技术创新团队”。团队的主要研究方向为高端装备材料、结构智能监测与检测，清洁能源材料与器件研发，先进功能复合材料设计、制备与评价，高端装备关键结构设计、分析及评价技术，增材制造、微纳制造等先进制造技术。团队强调多学科交叉，体现国家重大科技发展需求的牵引与新材料技术的推动，重点解决材料与轻量化结构、材料设计与低成本制造、材料使用性能表征、检测与评价等若干共性关键问题。

邓齐波指出，新能源催化材料的力化学耦合属于目前国际前沿的热点研究领域。电极在充放电过程中发生的分层和开裂等力学破坏行为是导致新能源电池储能能力降低和寿命缩短的主要原因之一，已成为发展高容量、长寿命新型电池的主要瓶颈。无论是二次电池还是以电催化反应为主的燃料电池，其电极材料在电化学过程产生较大的应力，导致材料的力学破坏，继而影响电化学性能。针对金属催化剂活性的提升，国内外研究主要从材料制备角度来提高本征活性，目前各种结构的材料层出不穷，然而其制备工艺过于繁杂，合成手段对环境不友好，制备所使用的化学药品更是昂贵，严重限制着在实际中的利用。

邓齐波介绍，此次的获奖项目的创新点主要包括基于力化学耦合作用提供新能源材料电化学性能改善的力学方案：揭示了机械载荷对材料电化学性能的影响机理，构筑了电化学性能提升的力学体系;将磁场诱发的洛伦兹力引入到对材料制备以及电化学的调控，构筑了洛伦兹力作用下材料的构效关系，建立力学模型阐明了其机理;发展电化学环境下电极表面应力以及应变状态变化的原位表征方法，探索力学因素诱导新能源材料电化学能演变/失效的新机制。基于表面力学的设计理念，开发高性能新型电化学储能器件和电催化电极材料，推进表面力学在新能源领域的应用：构建基于柔性基底的电催化层，实现应力稳定的高耐久性催化电极的可控合成;以多孔核壳结构为特点，构筑应力释放的高性能新电化学储能电极材料。

项目通过研究新能源领域中的力化学耦合作用，在电极材料制备过程中充分考虑力学因素，提出了电化学过程应力释放的纳米材料制备新策略，解决了二次电池以及燃料电池体系中电池在实况下长时间循环积累的应力造成电极材料晶格发生畸变以及结构坍塌等技术难题，打破了国外在该领域的垄断，所研发的新工艺、新产品填补国内该领域的空白，推动电池技术在我国工业化应用的产业化进程。整个项目目前获授权发明专利5项，处于实审阶段的发明专利还有近10项;已发表论文被SCI收录超过50篇。

邓齐波表示，以胡宁教授为学术带头人的高端装备结构技术创新团队在今后几年将进一步优化团队建设和科研服务，鼓励科教人员勇于争取更多高水平项目支持和高水平人才与团队建设，加强国际学术交流，增强团队服务地方与产业化意识与能力。力争将高端装备结构技术创新团队，建设成为人才培养与科学研究的特色团队、一流团队，积极推进京津冀地区的协同绿色发展与区域产业振兴。

关键词： 河北工业大学 高端装备 技术创新 电极材料 团队建设