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新型材料及元器件省重点学科硕士研究生培养成效显著
浏览:次  发布单位:宣传部   发布时间:2020年05月18日  

近期,由应用物理与材料学院和纺织材料与工程学院共同组成的省市共建学科-新型材料及元器件省重点学科研究取得重要进展, 3名硕士研究生以第一作者的身份在国际材料领域的顶级期刊Advanced Materials(Top一区,影响因子:25.809)发表了3篇研究论文。这三篇论文分别是Advanced Materials(In Press,DOI:10.1002/adma.202000575);Advanced Materials( 2020, 32,1907495,该研究成果被选为卷首页封面图);Advanced Materials(2019, 31,1904762)。

图1 (LLZTO)的浸润机制,Li2CO3在图中为黄色部分;(b-g) 不同界面表面结合能的DFT理论计算

应用物理与材料学院的硕士研究生付兴杰(学号:2111703017,指导老师:刘争博士,彭章泉教授)利用微量钠掺杂的金属锂在熔融状态下实现了金属锂负极与石榴石型固态电解质的浸润,并将其界面电阻降低约三个数量级—从0.34 kΩ∙cm2降至0.66 Ω∙cm2;Li|LLZTO|Li对称电池可实现在0.1 mA∙cm-2的电流密度下稳定循环1250圈,在变电流测试中最高可承受1.5 mA∙cm-2的电流密度,使用Li|LLZTO与LiFePO4组成的准全固态电池Li|LLZTO|LiFePO4能够做到稳定循环。文中使用X光电子能谱元素深度剖析、傅里叶变换红外光光谱等技术与DFT理论计算结合,深入探讨浸润机制,为解决固态电解质|金属锂负极界面问题提供了新思路Advanced Materials(In Press,DOI:10.1002/adma.202000575)。

纺织材料与工程学院的硕士研究生杨子航(学号:2111808006,指导老师:巫莹柱副教授,姜汉卿教授),利用微米级超细铜丝作为高导电组分、聚氨酯超细单丝作为弹性组分、氰基丙烯酸酯作为胶粘剂和绝缘层,预拉伸聚氨酯单丝后,用氰基丙烯酸酯胶粘剂将其与超细铜丝并列复合,4秒后,胶粘剂快速固化,卸去聚氨酯单丝的拉伸应力,即可制备出高弹性,可水洗,可任意焊接的高导电三维螺旋纤维新材料。该方法具备规模化生产潜力。可通过调控聚氨酯纤维的预应变对最终形成的3D螺旋结构进行定制(直径D和螺旋角α),COMSOL Multiphysics软件的模拟结果表明,预应变从100%增加到400%时,螺旋D的直径从1.4 mm减小到0.6 mm;超细铜丝的塑性应变也影响螺旋角α变化,以上理论结果与实验结果吻合,为新型弹性功能纤维材料提供理论依据。该新型弹性导电纤维材料将使柔性可穿戴电子器件在医疗、运动、潜水、军事等领域得到广泛应用(Advanced Materials, 2020, 32, 1907495,该研究成果被选为卷首页图)。

图2研究成果被选为卷首页(上),具有弹性的纤维素碱凝胶形貌图(下)

纺织材料与工程学院的硕士研究生邹捷(学号:2111808003,指导老师:叶冬冬博士)利用碱-尿素溶剂体系溶解纤维素,通过预交联纤维素溶液,制得具有弹性的纤维素碱凝胶。通过预牵伸该碱凝胶至特定牵伸比,快速浸渍于稀酸溶液(4-20 s),驱动纤维素纤维素凝胶内外层模量差,诱导凝胶表面重构现象导致凝胶体系产生力学失稳,因此,撤去外力后,内层弹性碱凝胶回复,外层刚性双交联纤维素凝胶褶皱化,导致产生一种具有周期性平行排列结构的褶皱纤维素水凝胶。可编程的褶皱结构诱导细胞取向性生长,该材料是一种创新性生物基新材料(Advanced Materials, 2019, 31, 1904762)。

Advanced Materials杂志是自然指数统计的重要期刊之一,3名硕士研究生在此国际顶尖期刊发表高水平研究论文,意味着我校高水平理工科大学建设的学科建设和研究生人才培养取得了显著成效。