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2026 07.01

金属所首次揭示极端条件下的电池材料失效机制

在新能源领域，电池技术的飞速发展正推动相关研究沿“两极”不断深化：一是向极微观机制认识深入，二是向极端服役工况拓展。钴酸锂（LiCoO2）是消费类锂离子电池中应用最广泛的正极材料之一，具有高体积能量密度、稳定电压平台和优良制造适配性。随着智能终端、便携电子设备和高集成度3C产品对续航能力提出更高要求，将钴酸锂充电截止电压由传统商业化应用中的约4.2—4.4 V进一步提升至接近5 V，被认为是释放其容量潜力、提高电池能量密度的重要途径。然而，极端高电压下的深度脱锂会显著放大正极材料的结构不稳定性，引发快速容量衰减和循环寿命降低。长期以来，钴酸锂在常规电压范围内的相变行为和结构退化已有较为丰富的研究，但面向下一代高能量密度电池的5 V极端高电压工况，其原子尺度结构失效起源和演化机制尚存在认知空白，已成为制约钴酸锂正极材料技术瓶颈突破的关键科学问题。近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心王春阳研究员团队经过近两年的科研攻关，利用原子尺度超分辨成像技术，首次揭示了钴酸锂正极材料在极端高电压工况下的原子尺度失效机制。相关研究以《Atomic origins of ultrahigh-
2026 07.01

稀土掺杂提高Aurivillius相化合物光催化材料稳定性

利用半导体光催化材料将太阳能直接转化为氢能，是制取“绿氢”的重要技术路径，也是实现“双碳”战略目标的关键科技支撑之一。然而，许多高活性光催化材料（如CdS、BiVO4、Aurivillius相化合物等）在光解水过程中普遍面临严峻的光腐蚀问题——材料结构破坏、催化活性迅速衰减，成为制约其走向实际应用的核心瓶颈之一。针对这一问题，研究人员已发展出负载助催化剂、构筑异质结构、优化反应条件等多种调控策略，试图通过促进光生电荷转移、减少表面电荷积累来提升材料的光化学稳定性。但这些方法本质上仍属于“治标”之举，未能改变材料自身易于发生光腐蚀的热力学倾向，因此难以从根本上扭转局面。如何从材料本征特性出发，设计发展兼具高活性和高稳定性的光催化材料，已成为领域亟待突破的关键科学问题。研究表明，光腐蚀的本质是光生电子或光生空穴诱导的材料表面自还原或自氧化反应。材料是否容易“被自己攻击”，取决于其自氧化/自还原电位与水氧化/水还原电位之间的热力学竞争关系。若材料自身的氧化还原反应较水的水解反应更易发生，则光腐蚀倾向加剧；反之，材料则趋于稳定。以典型的Aurivillius相化合物Bi3TiNbO9为例，其表
2026 07.01

苏州纳米所团队在气凝胶超薄御寒纺织涂层方面取得进展

在高寒、高海拔、强风等极寒环境中，如何让服装既轻薄又保暖，一直是个人热管理领域的重要研究方向。传统棉、羽绒等保暖材料虽然具有良好的隔热性能，但在潮湿、压缩或强风环境下，保暖效果容易下降甚至失效；而气凝胶材料虽然以超低热导率和轻质特性著称，却长期受限于脆性大、加工性差等问题，难以直接应用于纺织品。针对这一难题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王锦研究员等提出了一种“气凝胶功能基元”策略并进行了大量实践，即以气凝胶颗粒、气凝胶微球、气凝胶粉体等微米级宏观尺寸单元作为气凝胶功能基元，通过人工序构与其他高分子等基底材料非吞噬无损复合，使已经制备好的气凝胶分散在传统高分子、相变材料等基底中，既保留气凝胶轻质、低热导率等特性，又解决其脆性大、难加工等瓶颈问题，达到功能互补与融合，从而实现对材料力学、热学、光学等理化性能的调控，相关工作近期以“氧化硅气凝胶功能基元策略赋能先进热管理材料”为题发表在《科学通报》上。进一步采用气凝胶功能基元策略，将超疏水氧化硅气凝胶颗粒作为功能基元，引入闭孔结构PET纺织基材表面，构筑出气凝胶功能化纺织涂层材料（AFTC）。该材料兼具轻薄、保暖、防风、防水和可加工
2026 07.01

科学岛团队提出一种多源信号融合与机理协同的金属增材制造监测方法

近日，中国科学院合肥物质院智能所朱锟鹏研究员团队提出一种金属增材制造中多源信号融合与机理引导的全新范式，能够显著提升缺陷识别精度，为激光粉末床熔融（LPBF）过程低成本、规模化、高精度在线监测提供理论支撑与技术方案。相关研究成果发表在Additive Manufacturing上。近年来，熔池状态监测已成为揭示LPBF工艺动态演化规律、解析熔化机理、预测成形缺陷的核心技术。然而，现有研究大多依托熔池图像与深度学习算法开展端到端智能监测，鲜有通过多源数据融合实现熔池数据生成的相关探索；同时，面向LPBF工艺的低成本监测研究尚未得到充分关注，尤其缺乏机理知识引导与数据驱动建模相融合的系统性研究。基于此，研究团队构建了一种机理引导的多源数据融合模型，实现了熔池图像序列的高精度生成。该模型通过物理引导多源融合，生成熔池图像并迁移用于孔隙识别，能够在浅层完成近红外、光电二极管及可见光信号成对信息高效交互与自适应赋权，在深层通过查询矩阵编码、特征融合与差分运算实现全局特征深度聚合，从而显著提升多源特征提取与融合能力。同时，通过引入物理引导多模态融合分支，将数值模拟熔池信息转化为可学习权重，在深层网
2026 07.01

长春应化所在高熵氧化物催化剂氧缺陷功能调控及逆水煤气变换反应机制探究取得重要进展

中国科学院长春应用化学研究所在高熵氧化物催化剂氧缺陷功能调控及逆水煤气变换反应机制探究取得重要进展。中国科学院长春应用化学研究所张洪杰、宋术岩、汪啸团队联合燕山大学王静团队，通过引入Cr诱导高熵氧化物结构演化，成功构建了尖晶石@岩盐核壳结构催化剂，实现了对氧缺陷功能的精准调控，阐明了逆水煤气变换反应中关联路径与氧化还原路径的竞争机制，大幅提升了CO₂加氢制CO的催化性能。相关研究成果以“Functionally Regulating the Oxygen Defects in High-Entropy Oxide Catalysts for Reverse Water-Gas Shift Conversion”为题发表在国际权威杂志《Journal of the American Chemical Society》。CO2过度排放导致的温室效应日益严重，将CO₂选择性加氢转化为高值化学品是缓解能源与环境问题的关键途径之一。表面氧缺陷被公认为是RWGS反应的关键活性位点，传统研究主要聚焦于提高氧缺陷浓度，但受限于热力学允许的上限。如何在原子尺度上调控氧缺陷的功能而非仅仅增加其数量，并厘清
2026 07.01

金属所等联合团队发明高频硅-石墨烯-锗势垒晶体管

随着5G的规模化部署与6G技术的前瞻性探索，物联网（IoT）、超高速传感及智能通信系统对晶体管的运行速度提出了前所未有的要求，即其截止频率需突破1太赫兹（THz）的关键门槛。然而，传统高频晶体管，如高电子迁移率晶体管（HEMT）和异质结双极型晶体管（HBT），其性能受限于载流子在沟道或体材料基区中的渡越时间，难以满足太赫兹频段的应用需求。近年来，垂直二维基区晶体管采用石墨烯等二维材料作为基区，凭借原子级厚度大幅缩短载流子的垂直渡越时间，在构筑太赫兹晶体管方面展现出巨大潜力。然而，该类器件普遍存在的量子隧穿势垒与界面缺陷问题，会导致严重的载流子散射，从而限制其电流增益与高频性能。因此，如何通过新型调控机制克服界面瓶颈，实现高增益并提升截止频率，已成为发展垂直二维基区晶体管的核心科学挑战。针对这一难题，中国科学院金属研究所联合多家研究单位，提出了一种创新性的高频器件架构——硅-石墨烯-锗势垒晶体管（Si-Graphene-Ge Barristor）。相关研究成果以 “A high-frequency silicon-graphene-germanium barristor” （一种高频硅-
2026 07.01

金属所提出高强高导铝、铜导线设计策略，破解强度-导电率互斥难题

随着我国对电力需求的持续增长以及电能传输要求的不断提高，铝、铜导线已成为电力传输和先进电工领域的关键基础材料。其中，导电率决定电能传输效率，而强度则关系到导线长期服役的安全可靠性。然而，传统强化手段通常依赖引入微观组织缺陷来阻碍位错运动提升强度，但这些缺陷又会散射电子降低导电率，导致强度与导电率难以同步提升。如何突破强度—导电率制约关系，是高强高导金属导线领域长期面临的核心难题。针对这一难题，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心材料疲劳与断裂研究部张哲峰研究团队系统总结了高强高导铝、铜导线的组织设计策略，明确指出：实现高强度与高导电率协同突破，关键在于合理的组织设计。该工作阐明了高强高导协同提升的原创微观机制，并提出了四类核心设计原则（图1）。1）细长晶粒：沿轴向延伸的细长晶粒能够在径向细化晶粒、增强晶界强化作用的同时，减少垂直于电流方向的晶界数量，从而降低电子散射，实现强度与导电率的同步改善；2）强111织构：对于面心立方金属，111取向具有较低的Schmid因子，有利于提高屈服强度，而织构调控主要改变晶粒取向，并不额外引入显著缺陷散射中心，因此能够在保持高导电率的同时提升强
2026 07.01

苏州医工所提出面向单分子测序的纳米片碱基选择性识别与甲基化检测

近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所周连群/张威等团队在单分子测序与表观遗传检测领域取得重要突破，开发基于三苯胺共价有机框架纳米片（TPA CONs）新型单分子碱基传感技术，实现碱基精准分辨与DNA甲基化定量分析。生物体的遗传信息主要由脱氧核糖核酸（DNA）上腺嘌呤（A），胸腺嘧啶（T），胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）四种碱基的排列顺序所承载和传递。DNA碱基突变与表观遗传学异常的精准识别，对于肿瘤早筛、遗传病诊断至关重要。但传统测序依赖昂贵仪器与复杂流程，常规纳米材料难以区分结构高度相似的四种碱基。对这一关键瓶颈，研究团队另辟蹊径，将共价有机框架（COF）材料引入核酸单分子识别领域，设计合成具有超薄结构、高胶体稳定性的三苯胺基COF纳米片，利用静电势驱动的碱基选择性吸附机制，实现对A、T、C、G四种碱基的高效区分。图1.COF纳米片碱基选择性识别机理团队进行分子模拟和实验联合证实，该纳米片对四种碱基的吸附亲和力遵循TGAC的规律，静电相互作用贡献约70%的吸附能，成为选择性识别的核心驱动力。结合光诱导电子转移荧光淬灭效应，T富集序列可触发显著荧光淬灭，而C富集序列则保持强荧光信号，
2026 07.01

科学岛团队提出高效全向状态空间模型实现高光谱地物影像精准分类

近日，中国科学院合肥物质院智能所许桃胜副研究员团队提出了一种面向高光谱影像分类的高效全向状态空间模型 OmniMamba，通过全向扫描机制与状态空间模型融合，实现高精度、低参数量和低计算复杂度的高光谱地物分类。相关研究成果发表于IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing。高光谱影像能够获取地物在连续波段上的精细光谱信息，在农业遥感、生态监测和地物识别等领域具有重要应用价值。然而，高光谱数据存在波段维度高、空间与光谱关系复杂、标注样本有限等问题。传统方法难以充分挖掘长程空间依赖，Transformer 类方法虽然具备全局建模能力，但计算复杂度较高，限制了其在高效遥感解译中的应用。针对上述问题，研究人员提出了 OmniMamba 模型，能够以线性计算复杂度实现高光谱图像二维空间结构到一维序列的全局建模，兼顾模型轻量化与高分类精度。该方法设计了row/ column/ zigzag/ snake四种全向扫描策略，将二维空间特征转换为具有结构约束的一维序列，并利用状态空间模型实现线性复杂度的全局依赖建模。同时，模型通过单尺度与多尺度
2026 06.02

合肥物质院等离子体所深度参与ITER磁体冷测设施建设

近日，国际热核聚变实验堆（ITER）组织宣布其磁体冷测设施正式投入运行。5月20日，首个重达330吨的环向场（TF）铌锡（Nb₃Sn）超导线圈已成功降温至4K（-269℃）低温工作状态，正式进入超导态。合肥物质院等离子体所参与了该设施多个重要建设环节，为设施建成投运提供了关键支撑。磁体冷测设施主要用于磁体安装入主机前，完成全电流运行验证。该设施能够提供磁体行为、低温性能、电气接口、仪表运行及内部关键接头等核心工程数据，有助于在整机综合联调前提前识别和降低系统性风险。在该设施建设过程中，合肥物质院等离子体所承担了测试杜瓦、磁体馈线系统、供电及失超保护系统等关键任务。磁体冷态测试杜瓦（MCTB）是磁体冷测设施的核心装备之一，其可为超导磁体提供4K超低温测试环境。该装备整体长21.2米、宽10.5米、高6米，主密封面周长约56米，容积超过1000立方米，是ITER组织迄今接收的最大单体部件。该部件由合肥物质院等离子体所牵头，联合上海电气核电设备有限公司共同研制。项目团队在11个月内相继攻克大型仿形曲面毫米级精密成型、大尺寸壳体和大周长法兰焊接变形控制、大周长高真空密封等关键工艺和技术。最终抽

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