三院士坐镇,学科评估与清华比肩,这所非985高校的实力担当!


材料作为基础科学需要大量的经费支持,国内的材料强校也大都是985高校,而有这么一所高校,虽然是211,却在教育部第四轮学科评估中从众多双一流高校脱颖而出与清华大学、北京航空航天大学一并被评为A+学科,它就是坐落于有着九省通衢之称——武汉的武汉理工大学。

武汉理工大学是首批列入国家“211工程”重点建设的教育部直属全国重点大学,首批列入国家“双一流计划”建设高校,教育部和交通运输部、国家国防科技工业局共建高校。70年来,学校共培养了50余万名高级专门人才,是教育部直属高校中为建材建工、交通、汽车三大行业培养人才规模最大的学校,已成为我国“三大行业”高层次人才培养和科技创新的重要基地。武汉理工大学材料科学与工程学院是我国材料科学与工程学科人才培养、科学研究的重要基地之一。过去60多年中,学院为国家建材、汽车与交通行业培养了4万多名高层次人才,提供了近100项重大科技成果,特别是为建材工业从无到有、从小到大、走向世界并引领世界建材工业发展做出了巨大贡献。

师资队伍

学科拥有一支以院士、“973”和国家重大科技计划首席科学家、长江学者特聘教授、国家杰青为学术带头人,整体科研能力强、结构合理、富于创新的学术队伍,其中中国科学院院士1人,中国工程院院士2人,比利时皇家科学院院士1人,澳大利亚工程院院士1人,国家“973计划”和重大科学研究计划首席科学家2人,“长江学者”8人,“国家杰青”7人,“新世纪百千万人才工程”国家级人选10人,国家级教学名师2人,教育部新世纪优秀人才支持计划24人,湖北楚天学者16人。聘任了後藤孝、CtiE.J.Lavernia、赵东元等材料领域国际著名学者担任战略科学家,指导材料学科建设与人才培养改革。材料学院的国际知名人才汇集,从老一辈的姜德生院士到余家国、麦立强这样的新时代大牛,传承一直在延续。

姜德生院士

中国著名光纤传感技术专家,现任武汉理工大学首席教授、博士生导师湖北武汉,享受国务院津贴专家,中国工程院院士。一直从事光电子材料与器件,光纤传感技术等领域的研究和产业化工作。

余家国

近几年在半导体光催化材料、光催化产氢、染料敏化太阳能电池、室内空气净化技术与产品、污染物吸附、和材料的仿生合成与形貌控制等方面的研究中取得了若干创新性研究成果。发表学术论文300余篇,被SCI收录270余篇,SCI他人引文9800余篇次,H个人引文指数57,单篇最高SCI他人引文700余次。56篇论文被ISI评为近十年高引频论文。

麦立强

武汉理工大学材料科学与工程学院院长,已发表SCI收录论文290余篇,其中包括Nature,Nature Nanotechnol.,Nature Commun.,Adv. Mater.,Nano Lett.,PNAS、J. Am. Chem. Soc.等。多篇论文被选为期刊封面、Frontispiece,或被Science、Nature Nanotech.、NPG Asia Mater.、Nanowerk等期刊和专业网站引用或亮点报道。论文被他引1800余次,10篇论文入选ISI Web of Science 的ESI 近十年高引用论文。

张清杰

武汉理工大学校长,在J. Am. Chem. Soc., Phys. Chem. Chem. Phys., J. Phys. Chem. C, Appl. Phys. Lett., Phys Rev. B, J. Appl. Phys., Crystal Growth & Design, J. Phys. D, Chinese Sci. Bull.等国际国内学术刊物上发表SCI论文140余篇。获湖北省自然科学一等奖、技术发明一等奖和科技进步一等奖3项、自然科学二等奖1项。

张联盟

中国工程院院士,是功能梯度材料领域的国际著名专家,创建了中国第一个功能梯度材料研究室,建成了中国唯一的梯度飞片材料的生产、供货基地。

国际交流

先后与牛津、密歇根、日本东北大学等国际著名大学开展实质合作,建立了“材料复合新技术国际联合实验室”和“环境友好建筑材料国际联合实验室”2个国家级国际联合实验室,“材料复合新技术与先进功能材料”(2007年)和“功能薄膜新材料的先进制备技术及工程应用”(2013年)2个“111”学科创新引智基地(国家外国专家局和教育部)。2009年以来,与世界著名大学建立了联合实验室,包括武汉理工大学-密歇根大学新能源材料联合实验室(WUT-UM Joint New Energy Lab),密歇根大学杰出教授、国际热电学会主席C.Uher教授任主任;武汉理工大学-加州大学戴维斯分校多尺度复合材料联合实验室(WUT-UCD Joint Lab of Multi-scale Composites),美国工程院院士E.J. Lavernia教授任主任等;联合承担重大国际合作项目22项,总经费5600万元;联合培养研究生40余名,联合发表SCI论文300余篇。主办有影响的国际会议20余次,包括第35届国际热电会议、第13届国际非晶态固体物理会议、《Nature》能源材料国际会议。2015年国家外专局和教育部依托本学科建立了全国首个“材料科学与工程国际化示范学院”,E.J. Lavernia任院长。

科研成果

近五年,承担国家“973”、“863”、科技支撑、武器装备重点型号项目、国家基金重大项目等国家任务200余项,其他各类各级项目800余项,总经费7.9亿元。出版学术专著20余部,获国家科技成果奖10项,发表SCI论文3300余篇,SCI他引41000余次,ESI高被引论文136篇(HCP论文65篇)。根据web of science数据库检索,材料学院已经发表了万余篇SCI文章,多篇发表在了领域顶刊上。

图1 发表论文按年

图2 发表论文最多的刊物

图3 发表论文所属领域

从上图中可以看到,论文数量呈逐年增加的趋势,近几年与合作单位发表的文章都在上千篇以上,有数千篇文章在Advanced系列上发表,还有很多像陶瓷、金属类的顶刊文章。

近期科研成果

1、非富勒烯有机太阳能电池领域取得重要进展

王涛教授团队从调控非富勒烯电子受体的聚集态结构和分子取向的角度出发,在Joule杂志上发表了题为“Molecular order control of non-fullerene acceptors for high efficiency polymer solar cells”的研究性论文。该工作采用热场诱导,成功实现了COi8DFIC小分子电子受体从侧立(edge-on)和直立(flat-on)取向的层晶向平躺取向的(face-on)H型和J型层叠的转变。该分子有序性和取向的转变不仅极大地拓宽了光伏活性层的吸光范围,而且使得活性层中给受体取向一致,缩短了给受体分子共轭平面的接触距离从而提高了激子解离效率。最终成功制备了短路电流高达28.3 mA/cm2,光电转化效率高达13.8%的二元体系聚合物太阳能电池。

文章信息:“Molecular order control of non-fullerene acceptors for high efficiency polymer solar cells(Joule,2019, DOI:10.1016/j.joule.2018.11.023)

王涛教授课题组还发现热场辅助可以抑制非富勒烯小分子受体INPIC-4F在溶液涂膜过程中形成大尺寸的球晶,转而形成尺寸较小的π-π堆积,从而降低了光伏吸光层中的相分离尺寸,也获得超过13%的电池效率。

文章信息:etarding the crystallization of a non-fullerene electron-acceptor for high performance polymer solar cells(Adv.Funct.Mater.,2019,DOI:10.1002/adfm.201807662) 

2、实现高度可逆三电子氧化还原反应

麦立强团队通过喷雾干燥辅助法制备了Na3MnTi(PO4)3/C(NMTP/C)中空微球。有趣的是,得到的NMTP/C在2.1,3.5和4.0 V (vsNa+/Na)表现出高度可逆的三电子氧化还原反应,分别对应于Ti4+/Ti3+,Mn3+/Mn2+和Mn4+/Mn3+氧化还原电子对。可逆的三电子氧化还原反应赋予NMTP/C在0.2C的电流密度下具有160mAh g-1的高比容量。稳定和开放的NASICON框架确保了NMTP/C优异的循环稳定性(2C下500次循环后容量保持率为92%)。通过原位XRD研究了材料的储钠机理,发现在进行稳定可逆的三电子氧化还原反应时该材料的电化学反应过程是固溶与两相反应同时发生。组装NMTP/C-650 //碳的Na离子全电池,在0.5C时表现出139mAhg-1(基于正极材料的质量)的比容量。

文章信息:Realizing Three‐Electron Redox Reactions in NASICON‐Structured Na3MnTi(PO4)3 for Sodium‐Ion Batteries”(Adv. Energy Mater.2019 ,DOI:10.1002/aenm.201803436)

3、无序工程提升NaFePO4储钠性能的原子尺度结构起源

陶海征教授和岳远征教授团队通过高能球磨,制备了具有不同非晶相含量的系列NaFePO4复合材料,证明了非晶相含量与储钠容量之间的关系;优化后的NaFePO4复合材料表现出优异的循环稳定性,在1 C倍率下容量约115 mAh g−1, 循环800次后容量保持率为91.3%;结合同步辐射、拉曼散射等技术方法,揭示了无序工程提升储钠性能的原子尺度结构起源,提供了一种改善电池性能的新途径,同时也为电池的研究开辟了一个新的研究方向。

文章信息:Revealing the atomistic origin of the disorder-enhanced Na-storage performance in NaFePO4 battery cathode(Nano Energy,2019,DOI:10.1016/j.nanoen.2018.12.087)

武汉理工大学材料学科的目标是到2025年,进入世界一流材料学科行列,突破建筑材料绿色制造工程理论和共性关键技术,研发建材工业转型升级战略性新材料和国防尖端武器装备发展需要的关键新材料及其加工制备新技术,建设世界一流水平的材料科学与工程国际化示范学院,培养拔尖创新人才,为国家建材工业转型升级和新材料战略性新兴产业发展提供人才和科技支撑,成为材料学科国际学术交流与合作的重要基地。相信在众多名师和学子的努力下,武汉理工材料学院会保持强势学科方向,成为真正面向世界的王牌学科!

材料人Abida供稿。

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