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清华大学林元华教授团队：化学键工程优化能量存储/转换性能

研之成理 · 公众号 · 科研 · 2024-11-10 09:25

正文

近日，清华大学林元华教授团队的AMR述评文章“Chemical Bonding Engineering: Insights into Physicochemical Performance Optimization for Energy-Storage/Conversion”在线发表。文章以四种广泛研究的功能材料为例，从化学键工程的视角探讨了能量存储/转换性能的优化策略，总结了化学键-材料组分/结构-性能间的关联。

关键词：化学键；热电；压电；锂电；催化

Establishing correlations between structure/composition and properties from the perspective of chemical bonding is essential for further improving the physicochemical performance of functional materials.

文章内容简介

化学键是决定材料物理化学性能的关键因素。深入理解化学键与性能间的内在联系，对于迅速筛选出具有特定优势的材料而言至关重要，同时也为材料组分和结构的精准设计提供了理论基础，以期提升材料的综合性能。在这篇述评中，我们选择了四种研究较为广泛的功能材料，包括热电材料、压电材料、锂离子电池和催化剂，重点关注化学键工程对能量存储/转换性能的影响。

文章首先梳理了这些材料目前面临的主要挑战，继而探讨了化学键工程在优化其能量存储/转换性能方面的重要作用。最后，我们对这些材料仍需解决的问题和潜在的研究方向进行了展望。本文旨在帮助人们基于对化学键工程的理解指导功能材料的组分与结构设计，优化材料性能，突破现有技术瓶颈，推动相关领域的发展。

AMR：您对该领域的发展有何种愿景？

作者团队：

从化学键的角度去理解并优化能量存储/转换材料的物理化学行为，有望突破现有性能与技术瓶颈，为开发新型高效能量存储/转换材料奠定良好的理论基础，也为实现“碳达峰”“碳中和”的双碳目标提供强有力的技术支持和物质基础，更好地服务人类和社会的发展。

AMR：您有什么科研心得想分享给读者们？

作者团队：

一是要打好数理基础，深入理解影响材料性能/行为的内在机制，有助于提出更多原创性的想法；二是跳出思维惯性，注重多学科交叉，不仅要关注小方向的前沿动态，还应该广泛涉猎相关领域的重大进展。

作者团队简介

林元华，清华大学材料学院教授、院长、博士生导师。教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者，目前主要从事用于储能的氧化物介质陶瓷及薄膜材料、用于温差发电的高性能氧化物热电材料及器件等方面的研究，在Science、Nat. Mater.、Nat. Energy、Nat. Commun.、Phys. Rev. Lett.、Adv. Mater.、JACS等期刊上发表SCI论文300余篇，引用超过40000余次，H因子109，获授权发明专利47项，在国内/国际会议上做特邀报告80余次。曾获国家自然科学二等奖、教育部自然科学一等奖、建筑材料科学技术奖（基础研究类一等）、中国电子元件协会科技进步一等奖等奖励。目前是J. Adv. Ceram.、Rare Metals、Sci. China Mater.等期刊主编/副主编、编委。现任中国材料研究学会热电材料与应用分会理事长、中国仪表功能材料学会电子元器件关键材料与技术专委会常务副主任委员等学术职务。

周志方，清华大学材料学院博士后、水木学者（现为中南大学粉末冶金研究院青年教师）。2021年于清华大学材料学院取得博士学位，师从林元华教授。博士期间获国家留学基金委资助赴日本东京工业大学联合培养。主要研究方向为高性能热电转换材料，在热电薄膜及块体的制备-结构调控-性能优化-输运机制研究方面有较丰富的经验并取得一定的研究成果：以第一/通讯作者身份在Nat. Commun.、Acc. Mater. Res.、J Mater. Chem. A等期刊发表论文16篇；获授权发明专利4项；主持过中国博士后科学基金特别资助项目；担任国际期刊Crystals的客座编辑与Microstructures的青年编委，并担任Nat. Commun.、Adv. Funct. Mater.、 J. Mater. Sci. Technol.等期刊审稿人。

扫码阅读林元华教授团队的精彩Account文章：

Chemical Bonding Engineering: Insights into Physicochemical Performance Optimization for Energy-Storage/Conversion

Zhifang Zhou, Rui Wei, Xuefan Zhou, Yuan Liu, Dou Zhang, and Yuan-Hua Lin*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.4c00243

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