大会报告集锦|中国材料大会2024暨第二届世界材料大会

仪器信息网讯  2024年7月9日，由中国材料研究学会主办、欧洲材料研究学会联合主办、广东工业大学协办的中国材料大会2024暨第二届世界材料大会在广州白云国际会议中心盛大开幕。本届大会是在加快推进高水平科技自立自强大背景下举办的新材料领域跨学科、跨领域、跨行业的学术交流大会，是中国新材料界学术水平高、涉及领域广、前沿动态新的品牌大会。近百位院士、2.5万余名材料科技工作者参加了本次会议。

7月10日，大会报告（Ⅱ）和大会报告（Ⅲ）环节，七位杰出的专家学者为现场及通过多渠道观看线上直播的与会者奉献了一系列精彩纷呈的学术报告。现特辑大会报告精华，以飨读者。

Yuzo Shigesato 青山学院大学教授 日本材料研究学会理事长

报告题目：《Various functional oxide films with high performances deposited by reactive sputtering》

使用合金靶材进行反应溅射以沉积氧化物或氮化物薄膜，是实现工业应用中高沉积速率的一条有效的途径。与氧化物表面相比，金属表面具有更高的溅射产率，同时由于其较高的热导率，能够应用更高的溅射功率密度，这使得该技术对各种应用具有吸引力。然而，反应溅射过程对氧气流量比非常敏感，导致沉积速率在氧气流量方面出现滞后现象。这种行为源于靶材表面的氧化状态，随着氧气流量的增加，沉积速率会显著下降。为了应对这一挑战并确保获得既具有高沉积速率又具有可重复性的高质量透明导电氧化物（TCO）薄膜，精确控制溅射条件至关重要。

为此，已采用结合放电阻抗或等离子体发射强度的专门设计的反馈系统，并结合中频脉冲技术。这些系统能够精确控制沉积过程，确保获得具有所需性能的高质量薄膜。报告中深入探讨了通过使用Zn-Al、In-Sn、Ti-Nb或Sn-Sb(Ta)合金靶材进行反应溅射，从而实现各种TCO（包括掺铝氧化锌（AZO）、掺锡氧化铟（ITO）、掺铌二氧化钛（NTO）或掺锑（钽）氧化锡（ATO、TTO）薄膜）的超高速率沉积的详细过程。此外，还介绍了二氧化钛（TiO2）或三氧化钨（WO3）光催化剂和各种光学薄膜的沉积，展示反应溅射在多种应用中的多功能性和潜力。同时，介绍了使用Y-Mg、Ni-Mg和Gd薄膜通过加氢/脱氢反应制备的热开关器件的最新研究。

Joan Ramon Morante IREC主任 欧洲材料研究学会前理事

报告题目：《Materials for the conversion and storage of energy in a world without fossil sources》

避免化石能源的影响是人类应对气候变化所面临的最大挑战之一。如何替代工业中用作原材料或作为能源载体的化石来源的黑碳？如何在不涉及碳的情况下拥有新的能源载体？或者如何避免二氧化碳排放？如何去除环境中的二氧化碳？如何储存可再生能源？

这些方面中的每一个都为材料研究带来了一个挑战。功能材料的合理设计对于实现能源转型的可行部署至关重要。在氧化和还原过程中涉及的化学反应，以获得有效的还原分子作为能量载体或将电荷存储在电池中，需要考虑到功能性而合理设计的催化材料。能源效率、生产力或单位时间内发生在活性位点的反应数量以及降解过程，是定义化石燃料使用明确替代方案的关键参数。

报告中，Joan Ramon Morante介绍了纳米级尺度的机制，并提出纳米反应器的合理设计，例如，用于从二氧化碳高效生产还原产物，以及用于高性能锂硫电池。

成会明 中国科学院院士 中国科学院深圳先进技术研究院研究员

报告题目：《Explorations of new 2D materials and their new properties》

报告中，成会明院士首先介绍了通过CVD生长大面积高质量的2D超薄Mo2C晶体，其显示出与Berezinskii–Kosterlitz–Thouless行为一致的超导转变的2D特性，并显示出超导性对晶体厚度的强烈依赖性。另外，当在非层氮化钼的CVD生长过程中引入元素硅时，生长了厘米级的MoSi2N4单层膜，它在自然界中不存在，并表现出半导体行为、高强度和优异的环境稳定性。另一方面，在研究中从二维材料（如h-BN）中发现了一些有趣的特性。例如，一类由二维过渡金属三硫属元素磷纳米片组装的膜具有极高的离子电导率和超高的锂离子电导率。甚至在磁性2D晶体的透明悬浮液中证明了异常大的磁双折射效应，其数量级比先前已知的透明材料中的大。

此外，基于这一现象，成院士研究团队用2D六方氮化硼开发了一种稳定且双折射可调谐的深紫外调制器，该调制器产生了超高比磁光Cotton–Mouton系数，比其他潜在的深紫透明介质高出约五个数量级。最近，还发现了在接近室温的条件下，可以在水的介导下，从纳米片中致密大块的范德华材料。这些发现表明了2D材料的巨大前景。

俞书宏 中国科学院院士 南方科技大学教授

报告题目：《仿生材料-交叉学科的前沿》

近年来，仿生材料科学日益引起科学界的关注。自然界中的珍珠、牡蛎壳、珊瑚、象牙、动物牙齿、细菌中的磁性晶体和人体骨骼等，都是典型的生物组织制造出的不同尺度的生物矿物，受这些生物材料启发的仿生合成路径来设计合成类似生物矿物的多尺度复杂结构功能材料一直是化学、纳米科学、材料科学和生命科学等领域的交叉研究前沿的热点。

报告中总结了多年来俞书宏院士在运用仿生理念设计制备一系列仿生材料和宏观尺度组装体材料方面取得的研究进展，探讨如何开展多学科交叉的前沿探索研究，以及如何加强交叉科学人才培养和多学科交叉与融合,探索新型仿生材料创制的新途径。

邱学青 加拿大工程院院士 广东工业大学校长

报告题目：《High-Performance Lignin-Based Functional Materials》

木质素是植物界仅次于纤维素的第二大生物质资源。工业木质素作为制浆造纸和纤维素乙醇工业副产物，世界年产超过5000万吨，存在结构复杂与不确定性等问题。工业木质素的高值化利用不仅可提升其附加价值，还能减少对环境的污染，具有重大的经济、环境与社会效益。

报告中，邱学青院士介绍了研究团队近十年在木质素改性高分子复合材料、木质素基纳米功能材料以及碳材料方面的研究进展。为工业木质素在高分子复合材料、高性能纳米材料、高性能电池材料等领域的高值化应用提供指导，为从事生物质/高分子研究工作的科研工作者提供借鉴和参考。

张华 欧洲科学院外籍院士 香港城市大学教授

报告题目：《Phase Engineering of Nanomaterials (PEN)》

张华教授总结了他所在研究团队在纳米材料相工程（PEN）方面的最新研究成果，特别是关注具有非常规相的新型纳米材料的合理设计和合成，以用于各种有前景的应用。例如，首次利用湿化学方法成功制备了新型Au纳米结构（如六方密堆积（hcp）2H-Au纳米片、4H-Au纳米带和晶相异质结构4H/fcc及fcc/2H/fcc异相金纳米棒），在上述非传统Au纳米结构和2H-Pd纳米粒子上外延生长了金属纳米结构，以及非晶/晶相异相Pd、PdCu、Rh和Rh合金纳米片。

通过气固反应，制备了亚稳的1T'相VI族过渡金属二硫化物（TMDs），如WS2、WSe2、MoS2、MoSe2、WS2xSe2(1-x)和MoS2xSe2(1-x)。令人印象深刻的是，在1T'-MoS2上负载的单个原子分散的Pt（s-Pt）原子，其Pt负载量高达10 wt%，在析氢反应中表现出优越的性能。重要的是，1T'-TMD单层可以稳定在4H-Au纳米线上，可用于超灵敏的表面增强拉曼散射（SERS）检测。此外，还实现了在盐辅助下的TMDs从2H相到1T'相的相变，并观察到了在开发的电化学锂嵌入过程中TMDs的相变。

值得注意的是，张华教授研究团队已经实现了锂化诱导的Pd3P2S8非晶化。目前，他的团队专注于研究相依赖的物理化学性质及其在催化、（光）电子设备、清洁能源、化学和生物传感器、表面增强拉曼散射、光热治疗等方面的应用，他们认为这些研究不仅在基础研究中非常独特且重要，而且在未来的实际应用中也同样重要。

张强 清华大学教授

报告题目：《锂键推动二次电池材料高质量发展》

我国提出力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。电化学能源是构筑太阳能-电能-氢能/动力/热能系统的新途径。发展基于锂离子的锂电池技术是电化学领域的长期关注的目标。

张强教授采用了理论与实验相结合的方法，系统地研究了多硫化物与氮掺杂碳材料之间形成的锂键的几何结构、键能、电荷分布、偶极等性质，提出锂键是一种偶极–偶极相互作用，并通过理论和实验核磁表征指认复杂体系中锂键的形成过程。锂键主要用于解释多硫化物与正极宿主材料之间的相互作用，但锂键的概念可以被广泛应用锂电池研究的各个方面，也为锂电池的机理研究提供了一种新的视角。报告中还将锂键的概念引入到锂电池的研究中，并基于多硫化物与正极宿主材料相互作用的体系，系统地研究了锂键的几何结构、电子结构、键能、偶极等性质。为使得锂键的概念在锂电池研究中取得更大的应用，因此将这一概念引申到电解液、锂金属负极等体系