一起来看！国防科大科研“上新”

近期，国防科技大学科研团队在不同领域取得新进展。这些科研成果的核心亮点究竟是什么？请跟随我们一同揭开谜底。

机械/力学超结构设计领域

近日，国防科技大学智能科学学院在机械/力学超结构设计领域取得重要进展，研究成果以“多模式-可编程的静态非互易机械超结构”（Cut-Enabled Mechanical Metamaterials for Multimodal and Reprogrammable Static Nonreciprocity）为题发表在在国际权威期刊《先进科学》（Advanced Science），提供了超结构极端非互易性设计与调控的新途径。

图1 多模式-可编程的静态非互易机械超结构。a，不同非互易行为的本构张量理论框架；b，融合预定义接触的超结构拓扑设计。

图2 非互易机械超结构的潜在应用。a，超结构曲面映射与面向外骨骼的高承载性；b，正反转均可产生压力的波动-压电能量高效转化

该研究通过单胞自接触设计实现了正交、单向、剪切三种静态非互易模式，并提出了接触分布可控的拓扑重构方法，实现了静力学非互易性的可编程调节。同时，该研究建立了描述不同非互易行为的本构张量理论框架，为非互易性的定制化设计提供理论依据（图1）。该研究展现了超结构的高承载性和伸展-弯曲柔性，以及正反转均可产生压力的波动-压电能量高效转化特性，在机器人外骨骼、能量采集器等领域有广阔应用前景（图2）。

《先进科学》（Advanced Science）是面向物理、材料等方向的国际综合性期刊，影响因子14.1。国防科技大学副教授张晋豪、博士生周潇以及北京航空航天大学副教授张硕为该论文的共同第一作者，国防科技大学方鑫、蒋瑜、张晋豪及华中科技大学肖蜜为该论文的共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、湖南省重大基础研究等项目支撑。

智能科学学院方鑫研究员所在的超结构研究小组聚焦多物理场极端力学性能设计与应用，近年来取得系列原创成果，以第一作者及第一单位在Nature、Nature Materials、Nature Communications、Advanced Science等国际权威期刊上发表系列论文。

高能量密度锂电池领域

近日，国防科技大学空天科学学院能源材料研究团队通过多功能电解液添加剂策略，基于二茂铁六氟磷酸盐实现了铁元素在循环过程中对正极的动态掺杂，提高了正极晶格稳定性，并诱导界面组分重构，有效抑制了电解液分解和锂枝晶的过度生长。该电解液添加剂策略在镍锰酸锂、高电压三元、钴酸锂体系中表现出普适性，并在NCM811体系中实现了500 Wh/kg的超高能量密度，推动了高能量密度锂电池的研究进展。

研究成果以“用于无钴高电压锂金属电池的动态掺杂和相间稳定技术”(Dynamic doping and interphase stabilization for cobalt-free and high-voltage Lithium metal batteries)为题，发表于国际权威期刊《Nature Communications》（DOI: 10.1038/s41467-025-58110-z），并被该期刊编辑推荐为亮点论文。

二茂铁六氟磷酸盐添加剂在锂金属电池中的功能示意图

此外，针对我国贫钴的资源现状，该团队聚焦于具有超高理论能量密度（2600 Wh/kg）、硫资源丰富且低成本、环境友好的锂硫电池体系，围绕其存在的多硫化锂（LiPS）的穿梭效应和硫还原反应（SRR）的缓慢动力学问题，从反应性描述符视角系统探讨了锂硫电池中SRR过程的催化剂作用机制，科学总结了适用的反应性描述符体系及其作用，详细讨论了反应性描述符与人工智能结合推动锂硫电池催化剂设计从经验试错走向理性开发转变的可行性，为高能量密度金属硫电池研究和催化剂开发提供了指导。

研究成果以“锂硫电池硫氧化还原动力学的反应性描述符：从机理见解到机器学习驱动的催化剂设计”(Reactivity descriptors for sulfur redox kinetics in lithium–sulfur batteries: from mechanistic insights to machine learning driven catalyst design)为题，发表于国际化学领域权威期刊《Chemical Society Reviews》（IF=”39，DOI：10.1039/D5CS00324E），并被选为期刊前封面论文。

锂硫电池反应性描述符综合作用示意图

该论文作为Chemical Society Reviews期刊封面出版

国防科技大学空天科学学院为上述两篇论文独立通讯单位，研究生院博士学员姚子卿为第一作者，空天科学学院孙巍巍副研究员、郑春满教授等为上述论文通讯作者，研究得到了学校高层次创新人才培养计划的支持。

近年来，该团队紧盯无人化、智能化战争能源需求，服务备战打仗，在高能量密度电池、极端环境储能器件以及“AI for Materials”领域取得一系列重要研究成果，以国防科技大学为第一单位在Nature Communications、Chemical Society Reviews、Energy&Environmental Science和Advanced Materials等国际权威期刊发表论文50余篇。