和用来制造餐具、工艺品等糊口用品的传统陶瓷不同痴汉十人队，先进陶瓷因具备超卓的性能，在航空航天、电子信息、生物医疗、新能源等高技术领域得回了平常哄骗。

其中一个与群众日常糊口联系的典型案例，即是汲引牙中使用的东说念主工材料——氧化锆陶瓷。

将这种白色的晶体粉末加工成型并烧结综合化，使其中的残余气孔和症结降至最低，氧化锆陶瓷本领终了光学上的半透明现象，从而像自然牙齿相通具有色泽。

其中，需要证明的是，由于陶瓷的绝大多数性能，齐与其残余气孔和症结呈强联系，因此材料是否综合，关于它的使用来说稀奇要津。

清华大学助理陶冶董岩皓，自本科以来一直在从事包括氧化锆陶瓷在内的无机非金属材料洽商，主要聚焦陶瓷烧结和微结构标的，攻克了陶瓷微结构、热力学和能源学领域存在的多个难题。

博士后时刻，他聘用了交叉学科陶瓷材料洽商，以能源陶瓷材料为主，在陶瓷质子膜燃料电板、高比能锂离子电板正极材料等领域取得了冲突。

具体来说，在陶瓷质子膜燃料电板领域，他与相助者提议界面反应烧结见地，筹画修复了可控名义酸处理和共烧手艺，刷新了其工况要求下峰值功率密度的全国记录。

在锂电正极领域，他与相助者提议渗镧均匀包覆和陶瓷粉体行星式离心解团等多项改进手艺，阐明了应力腐蚀断裂主导的衰减机理，并修正传统表面框架下的脆性机械断裂明白。

凭借死力于通过改进的陶瓷制备表面和手艺，提高先进陶瓷材料的结构功能特点和顶点要求合适性，以修复出具有高可靠性和多功能化的新式陶瓷材料，董岩皓成为 2023 年度《麻省理工科技批驳》“35 岁以下科技改进 35 东说念主”中国入选者之一。

提议界面反应烧结见地，改善陶瓷质子膜燃料电板的电化学性能和相识性

陶瓷质子膜燃料电板/电解池，是氢能手艺中一个与陶瓷联系的中枢器件。

它不错提供 400 至 600 摄氏度的中温区哄骗，用于化学能和电能之间的可逆鼎新，具有高遵守、零排放和催化剂聘用生动等上风。

也就是说，看成燃料电板，其不错用化学物资进行发电；看成电解池，则不错把电用于化学合成和物资滚动。

诚然陶瓷质子膜自己具有雅致的质子电导率，但在将它集成到燃料电板或电解池器件时，却陆续无法充分阐明其本征性能。不仅如斯，在大电流密度电解的工况要求下，器件的性能还会飞速衰减。

“因此，在材料和器件的洽商与哄骗中，咱们需要关心两方面问题。一是运行性能，二是持久使用的相识性。”董岩皓默示。

在洽商中，他与相助者发现，导致上述问题出现的原因在于，器件中氧气电极层和电解质层界面处烧结贫瘠，界面斗争和聚会不好。

针对此，他们提议界面反应烧结见地，并对包括陶瓷制备和烧结在内的一系列手艺进行了改进，让氧气电极层和电解质层之间终了活性键合，以改善陶瓷质子膜燃料电板/电解池器件的电化学性能和相识性[1]。

从效果上看，该器件在低至 350 摄氏度时仍具有超卓的性能，同期大略在 600 摄氏度、450 摄氏度和 350 摄氏度的要求下，鉴别终了每平方厘米 1.6 瓦、每平方厘米 650 毫瓦和每平方厘米 300 毫瓦的峰值功率密度。

另外痴汉十人队，在 600 摄氏度和 1.4 伏特要求下进行电解操作时，能保合手进步每平方厘米 3.9 安培的高电流密度，何况处于相识运行的现象。

该效果对陶瓷质子膜燃料电板/电解池器件往时的产业化发展，起到彰着的促进作用。

回顾该洽商中令东说念主谨记的旧事，董岩皓默示，我方不是专攻陶瓷质子膜燃料电板/电解池领域的内行，好多常识是在与相助者共同研发的过程中学习到的。

在论文撰写过程中，董岩皓提议了一种新的数据分析战术，而关于所提议的这套分析身手能否得回该领域内审稿东说念主的招供，他起先是存有猜疑的。

“直到论文被送达至 Nature，审稿东说念主在原创性和伏击性层面对咱们的洽商责任和数据分析作念出高度评价时，我才进一步详情，这个与该领域主流不同的视角，恰正是著作大略发表的中枢要素之一。”他说。

提议多项改进手艺，攻克锂离子电板氧化物正极失氧挑战

因具备超高的能量密度，锂离子电板如今已被用于迁移电子居品、电动车、储能等诸多行业领域。

它之是以领有上述上风，中枢要素在于很高的电压和雅致的轮回相识性，而这主要依赖锂离子电板的正极材料。

举例，通过对氧化物正极材料中氧化归附电位、晶体结构、化学组分等层面的筹画，锂离子电板大略在几百致使几千次的充放电轮回内，恒久提供饱和高的能量密度。

然而，由于电化学上的高电压对应的是化学上的强氧化性要求，因此跟着锂离子电板的责任电压越来越高，锂电正极氧化物中的氧离子也会变得热力学不相识，并倾向于以气体体式逸出。

“高电压诱发氧开释会带来一系列问题。比如，氧气会和电板的电解液发生反应，当电解液被糟践已矣，电板也就无法再使用；关于软包电板而言，氧气将有机电解液氧化之后，会产生盛大的二氧化碳，导致电板体积推广，也就是咱们常说的‘饱读包’。”董岩皓解释说念。

基于此，在不停发展高电压、高能量密度的锂离子电板的过程中，必须科罚氧化物正极失氧这一问题。

对此，董岩皓与相助者提议一种镧化工艺，不错调控能量材料近名义结构，卓越传统的名义掺杂身手[2] 。

他们以锂离子电板中常用的正极材料氧化锂钴为例，展示了灵验的名义钝化、阻难名义退化，以及改善的电化学性能，证明注解其高电压相识轮回最高不错达到 4.8 伏。

他们所筹画的新的名义相，大略在高电压下阻碍氧气逸出反应。

“除此除外，咱们还不错从锂离子电板正极材料的微不雅结构启航，来科罚它的失氧问题。”董岩皓默示。

单晶富锂锰基正极材料，是一种理念念的高性能电极材料，但要念念边界化分娩具有高相纯度、优良电化学性能的单晶富锂锰基正极，仍然濒临较大挑战。

为科罚这一问题，董岩皓又与相助者修复了一种新式机械化学活化工艺，基于界面反应润湿和共晶锂盐晶界腐蚀的机理，通过虚心的行星式离心解团工艺，得回了均匀散布在锂盐基体中的过渡金属氧化物先行者体。

这种身手大略散布多晶先行者体，并在促进雅致发育的单晶花样的同期，改良了单晶富锂锰基正极材料的电化学性能和相识性[3]。

期待基于陶瓷材料修复更多能源科罚决策，助力终了“双碳”宗旨

实质上，从材料分类的角度来看，哄骗于陶瓷质子膜燃料电板的中枢陶瓷材料是钙钛矿结构氧化物陶瓷，哄骗于锂离子电板正极的叫作念层状结构氧化物陶瓷。

这两种材料在材料属性和总共制备工艺历程上，齐具有诸多共同点。

正是基于基础科学问题的共通，再加上董岩皓关于材料基础表面的通晓，才让他得以在这两个看似各别较大的领域，齐作念出了冲突性效果。

谈及洽商上述领域的初志，董岩皓默示：“它们齐是和能源联系的领域。在我看来，能源问题是咱们这个期间的后生濒临的一个全球性挑战。我但愿大略通过我方的起劲，在专注陶瓷材料洽商的同期，提议与之联系的能源科罚决策，从而助力终了‘双碳’宗旨。”

现在，董岩皓主要死力于洽商高可靠性和多功能化的新式陶瓷材料，既但愿大略通过微不雅结构筹画、塑性变形反应等层面，提高先进陶瓷材料的可靠性，又期待将具有劲学、电学、光学等功能特点集成到统一个材料中，以创造出更多新的哄骗场景。

据先容，董岩皓出身于安徽省舒城县，2012 年本科毕业于清华大学材料科学与工程系，后赴好意思国宾夕法尼亚大学攻读材料学博士学位。

2017 年，他来到好意思国麻省理工学院开展博士后洽商，并从 2022 年 7 月起入职清华大学材料学院，担任助理陶冶。

回念念让我方印象最久了的科研阅历，董岩皓默示是博士期间研读一篇论文，领先诚然以为很有价值，但并不可果然读懂，其后经过一年多的反复阅读，终于在某一天顿悟，并给我方日后的洽商带来了很大的影响。

其实，每个学习者在学习的过程中，齐免不了会遭遇相似的瓶颈时刻。

凭据我方的教养，董岩皓也给出了如下建议。

起初，要满怀信心性坚合手我方所聘用的事情，不可一碰到贫瘠就打退堂饱读。

其次，要多从基础陶冶中寻找力量，来匡助我方把手头上的责任作念得更稳、更深。

举例，“有志者，事竟成”，是群众从小就熟知的一句古文。

在董岩皓看来，其中的‘志’，其实是一个内涵丰富的见地，不仅包括对往时的明志励志，还包括自身的勇气、意识，以及为了终了宗旨所付出的实实在在的起劲。

“这是我最近共识最深的一句话，也期待它能给群众更多启示。”董岩皓如是说。

参考贵寓：

1.Bian, W., Wu, W., Wang, B. et al. Revitalizing interface in protonic ceramic cells by acid etch. Nature 604, 479–485 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04457-y

2.Cai, M., Dong, Y., Xie, M. et al. Stalling oxygen evolution in high-voltage cathodes by lanthurization. Nature Energy 8, 159–168 (2023). https://doi.org/10.1038/s41560-022-01179-3

3.Yoon, M., Dong, Y., Huang, Y. et al. Eutectic salt-assisted planetary centrifugal deagglomeration for single-crystalline cathode synthesis. Nature Energy 8, 482–491 (2023). https://doi.org/10.1038/s41560-023-01233-8

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