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砥砺深耕，顶天立地 | 2023年度上海交大材料学院十大科技进展时间：2024-01-31 上海交通大学材料科学与工程学院始终坚持服务国家战略需求与探索世界科技前沿并行发展的科研特色。 持续夯实轻合金、金属基复合材料、材料热制造等传统优势方向，聚焦核心关键技术攻关，推动材料、工艺及装备关键技术自主可控。加强培育氢科学技术、材料基因工程、清洁能源材料、先进信息材料、生物医用材料等新兴方向，坚持原始创新，加快前沿新材料基础研究0到1重大突破。 2023年度学院科研团队取得了一系列重要科研进展，持续服务国家战略需求与探索世界科技前沿。 创制世界首套工业级高温合 金调压精铸装备 发明了高温合金调压精密铸造技术，创制了世界首套工业级高温合金调压精密铸造装备。突破了目前高温合金大面积薄壁铸件的壁厚成型极限，为高性能航空发动机高温合金铸件减重提供了新技术途径，关键技术自主可控，总体技术达到国际领先水平。 世界首套工业级调压精铸设备 成功研制全球首台吨级镁基 固态储运氢车 研制出全球首台吨级镁基固态储运氢原理样车。该车装载的镁基固态储运氢装置为40尺集装箱大小，箱体总重32.5吨，其中装填镁合金材料14.4吨，最大储氢量1.03吨，12 h内可吸氢900 kg以上，放氢860 kg，且可常温低压存储和运输氢气，运氢量约是目前主流20 MPa高压长管拖车的3倍以上，具有安全性高的特点，可用于加氢站、氢冶金、氢化工、储能等领域的氢气储存与运输。 全球首台吨级镁基固态储运氢车 创制出国际领先的不锈镁合 金新材料 针对镁合金在海洋环境易腐蚀的瓶颈问题，开发了镁合金表面非晶自钝化动态抗蚀技术，创制了国际领先的不锈镁合金新材料，其腐蚀性能达到5083防锈铝的水平，在新一代航空发动机中获得应用。 不锈镁合金关键应用 航空发动机 不锈镁合金笔记本电脑 自主研制低导热、高强韧热 防护涂层材料 研制出新型热振防护涂层，攻克了在高温和某随机振动的热载荷条件下，实现高温隔热温差的难题，耐热振性能比同类产品提升了1倍，成本降低近60%，可在室温条件下大面积喷涂。该涂层成功应用在“长征六号甲”多个舱段的防热，占总舱段的61%，解决了热振耦合载荷下铝合金异形表面低成本高效防热的难题，保障了箭体内设备安全可靠运行。 “长征六号甲”运载火箭 国际首次将铝基复合材料应 用于运载火箭主体结构 研制了高强高模航天用铝基复合材料，大规模批产列装于长征十号载人登月火箭，全面覆盖火箭舱段桁条结构，为提升新一代载人运载火箭运载能力做出了贡献。 “长征十号”运载火箭 成功开展上海交大首次空间 站实验并返回样品 成功开展芯片用超高纯铝太空制备实验并返回样品，验证了在太空微重力条件下进一步提升芯片用高纯铝的提纯纯度和效率的可行性。通过空间实验将有可能制备出全世界纯度最高的超高纯铝材料并有望实现太空制造，大幅提升我国芯片的关键性能。 空间站实验样品
通过构建微米玻璃球阵列支撑的液态金属柔性密封复合材料，解决了传统封装材料无法同步兼顾可拉伸和高气密性的难题，并设计构筑了可无线通信的柔性封装系统，实现了可拉伸锂离子电池、柔性气液相变传热器件、多功能柔性器件的稳定可靠封装，展示了其在柔性能源、电子信息及生物医学等领域中的广阔应用前景。相关成果发表在国际顶级期刊Science上。 柔性可拉伸封装技 制备出最高认证效率的新型空穴传输 材料反式结构钙钛矿太阳电池 针对光电器件应用中有机空穴传输材料低迁移率限制电荷输运性能的难题，提出在空穴传输分子上创新引入氰基膦酸单元，发展双亲性小分子空穴传输材料，解决了器件应用中载流子输运和界面缺陷控制两大难题。基于这种新型有机空穴传输材料制备的反式结构钙钛矿太阳电池在第三方机构的认证效率达到25.39%，为目前该类太阳电池的最高认证效率。相关成果合作发表在国际顶级期刊Science上。 新型有机空穴传输材料提升太阳电池器件性能 创新制备全球首款优异性能质子 交换膜水解槽阳极催化剂 制备出纳米纤维钴尖晶石催化剂，凭借高比表面积、多孔互联的纳米网络结构和高导电性的诸多优点表现出优异的析氧反应（OER）活性，克服了质子交换膜水解槽阳极催化剂对Ir/Ru基贵金属催化剂的严重依赖，实现了非贵金属阳极催化剂在质子交换膜水解槽中的高效稳定运行，为开发面向质子交换膜水解槽的低成本OER催化剂提供了前瞻性方向。相关成果发表在国际顶级期刊Science上，并已于2022年再度摘得美国科技发明奖。 纳米纤维钴尖晶石催化剂的合成、形貌和结构 率先创制超宽带响应近红外 二区荧光纳米探针 成功制备出新型结构的镧系纳米晶，可充当多功能的能量（波长）转换器，有望将化学发光、生物发光或其他激发能转换为近红外荧光用于实时高分辨成像，并为使用普通白光作为照明源的近红外荧光手术导航开辟了可能的新途径。揭示了镧系发光的巨大可调性，为纳米结构调控发光行为提供了参考。相关研究成果发表在著名学术期刊Nat.Commun.上。 |
