Materials Lab校庆专刊上线，聚焦北航材料学科最新研究方向！

专刊内容包括了1篇社论文章和16篇观点文章，涵盖了材料科学的前沿研究，包括能源材料、金属材料、磁性材料、计算材料和先进功能材料等，代表了北航在材料学科方面的最新的发展方向。专刊链接：

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北航材料学院介绍/北航材料学院专业介绍

北京航空航天大学成立于1952年10月25日，是新中国第一所航空航天高等学府，涵盖了自然科学、高新技术、经济、管理、文科、法律、哲学、外语和教育等多个领域。

20世纪50年代，北京航空航天大学是中国首批16所重点大学之一。在第四届全国学科评估中，北航有14个学科评为A级，其中材料科学与工程、航天科学与技术、仪器科学与技术、软件工程等学科评为A+级。2018年提出了学科发展规划，以“顶尖工科、一流理科、精品文科、优势医工”为目标，统筹航天、信息学、理、文、医学工程五大学科群。

作为北航最早的院系之一，北京航空航天大学材料科学与工程学院始建于1954年，前身为航空冶金系。2001年更名为材料科学与工程学院，下设材料科学系、材料物理与化学系、材料加工工程及其自动化系、高分子与复合材料系。学科发展目标是“保持航空航天特色，满足国家战略需求，引领学科前沿，建设世界一流学科”。

基于碳电极的钙钛矿太阳能电池（C-PSCs）有望解决传统钙钛矿太阳能电池所面临的不稳定性问题。近年来，无机钙钛矿作为C-PSCs的吸光剂被广泛应用，能够进一步增强器件的稳定性。在各种无机钙钛矿中，CsPbI₃钙钛矿具有良好的禁带宽度(~ 1.7 eV)和化学稳定性，是最有前途的无机钙钛矿之一。得益于相稳定性、晶体质量和表面缺陷钝化等方面研究的进步，CsPbI₃基C-PSCs的发电效率已经超过15%，器件稳定性得到显著提高。陈海宁教授在其观点文章中总结了CsPbI₃基C-PSCs目前主要进展和未来研究的方向。

Carbon-Based CsPbI₃ Perovskite Solar Cells 

Qixian Zhang, Huicong Liu, Weiping Li, Haining Chen* 

Materials Lab. 2022, 1, 220029

DOI: 10.54227/mlab.20220029 

锂金属具有较高的理论比容量和较低的电化学电位，因此被认为是最有前途的新一代电池负极材料。然而，锂枝晶的生长和体积变化限制了金属锂电池的商业应用。一般认为，引入亲锂位点和构建人造固体电解质界面层(SEI)是诱导Li均匀沉积和抑制Li枝晶生长的有效方法。宫勇吉教授在其观点文章中总结二维材料LMB的当前进展,重点讨论了构建亲锂位点和人造SEI层，并对未来的研究方向进行了展望。

Applications and Challenges of 2D Materials in Lithium Metal Batteries

Qian Chen, Yongji Gong*

Materials Lab. 2022, 1, 220034

DOI: 10.54227/mlab.20220034

热电材料及其器件在航空航天、武器装备、工业废热回收、5G芯片制冷、民用设施等发电和电子制冷领域具有广泛的应用价值。但是热电技术的进一步和大规模应用受到其低转换效率(由无量纲优值(ZT 值)决定)的极大限制。调控载流子浓度是获得高ZT 值的最基本而且必不可少的方法。一般来说，低载流子浓度(< 1019 cm^-3)会导致较差的电传输和热电性能。赵立东教授在其观点文章中提出可以利用较低的载流子浓度（1018 cm^-3）提高载流子迁移率从而获得潜在的高ZT 值。

Carriers: the Less, the Faster

Bingchao Qin, Li-Dong Zhao*

Materials Lab. 2022, 1, 220004

DOI: 10.54227/mlab.20220004

“亚稳态工程”概念已成功地应用于金属结构材料，以提高其力学性能。肖文龙教授在其观点文章中提出可以通过β相失稳以及亚稳相中间相的相变和孪生在钛合金中实现亚稳态工程策略，并且详细讨论了亚稳态工程技术在钛合金中的应用及其相关的结构和功能性能。

Metastability Engineering in Titanium Alloys Enables Advanced Structural/Functional Properties

Yu Fu, Wenlong Xiao*, Xinqing Zhao, Chaoli Ma

Materials Lab. 2022, 1, 220024

DOI: 10.54227/mlab.20220024

高熵合金(HEAs)是一种力学性能优于传统合金体系的新型材料，其有望成为新一代结构材料的候选材料。随着对HEAs研究的深入，原先提出的各元素浓度相等而保持单一相结构的建议得到了扩展，发展处新的研究领域。赵士腾教授和李泽洲教授在其观点文章中讨论几个HEAs未来的发展方向,包括化学短程秩序和协同强化机制等基本问题,以及在高温承载,冲击保护和动能穿甲弹等极端条件下HEAs潜在的应用。

High Entropy Alloys for Extreme Load-Bearing Applications

Shiteng Zhao*, Zezhou Li*

Materials Lab. 2022, 1, 220035

DOI: 10.54227/mlab.20220035

迅猛发展的航天技术对设备的性能不断提出新的要求和挑战。为确保航天装备的安全服役，迫切需要查明关键结构材料的失效机理，提高其使用性能和寿命。铝合金是航空航天领域广泛应用的结构材料。腐蚀失效是铝合金一种常见的失效模式。研究航空铝合金的腐蚀机理，开发新的防护材料和方法是保证航空铝合金安全、延长使用寿命的关键。于美教授在其观点文章中讨论了通过修改衬底矩阵和涂料材料,以及涂料和基体之间的结合力提高耐蚀性的方法，针对铝合金的具体腐蚀状态和潜在的腐蚀问题进行了深入的讨论。

Corrosion and Protection of High-Strength Aerospace Aluminum Alloys

Zhenjiang Zhao, Chao Chen, Chao Han, Mei Yu*

Materials Lab. 2022, 1, 220043

DOI: 10.54227/mlab.20220043

反铁磁自旋电子学是下一代电子技术的重要候选技术之一。在众多的反铁磁磁体中，非共线反铁磁磁体具有铁磁性和反铁磁性并存的优点，具有广阔的应用前景。刘知琪教授在其观点文章中回顾了在新兴非共线反铁磁自旋电子学从基础理论到设备应用的最新进展，并对该领域目前面临的挑战和未来的研究方向进行了讨论。

Noncollinear Antiferromagnetic Spintronics 

Hongyu Chen,  Peixin Qin,  Han Yan,  Zexin Feng,  Xiaorong Zhou,  Xiaoning Wang,  Ziang Meng,  Li Liu,  Zhiqi Liu* 

Materials Lab. 2022, 1, 220032

DOI: 10.54227/mlab.20220032 

综合计算材料工程和材料基因组工程的推出，引领了经验和理论设计范式向理性计算设计范式的转变，进一步为数据驱动设计范式提供了基础，并最终实现了通过人工智能实现材料智能设计(MID)的可能性。张瑞丰教授在其观点文章中提出了通过集中模块化、自动化、标准化、集成和智能来获得多层结构材料的“性质-结构-工艺-性能”关系智能解决方案,以及其背后的数据层次关系、信息、知识和智慧。MID新时代有望通过全新概念引导的一体化基础设施从根本上改变材料创新模式。

Perspectives in the New Era of Materials Intelligent Design

Ruifeng Zhang*, Tengfei Xu, Bonan Yao, Zhaorui Liu
Materials Lab. 2022, 1, 220017

DOI: 10.54227/mlab.20220017

锂硫电池具有高比容量、低成本和环境友好等优点，被认为是实现碳中和目标的下一代高性能能源存储技术的热门候选材料。然而，硫阴极和锂阳极所带来的技术挑战阻碍了锂硫电池的实际应用。目前，理论模型在Li-S系统寻找高催化阴极和无枝晶阳极以及探索转换反应机理方面发挥着越来越重要的作用。张千帆教授在其观点文章中回顾了锂硫电池理论研究进展，强调了第一性原理计算对于实验的解释和指导作用，还展望了锂硫电池开发中将自动工作流管理与第一性原理模拟相结合的前景。

Ab-Initio Simulations Accelerate the Development of High-Performance Lithium-Sulfur Batteries

Xiang Feng,  Ruilin Dong,  Tianshuai Wang,  Qianfan Zhang*

Materials Lab. 2022, 1, 220031

DOI: 10.54227/mlab.20220031

半导体量子点由于其独特的基本特性，例如溶液可加工性、尺寸相关的能带能量、高稳定性和低成本，在太阳能电池、光电探测器和发光二极管等光电子器件中的应用受到了广泛的关注。具体而言，量子点在可见光和近红外区域具有较强的光吸收，合适的能带能量使其成为具有竞争力的下一代光伏材料。张晓亮教授在其观点文章中强调了新兴量子点的优势,包括红外铅硫化物量子点、光电钙钛矿量子点，并且提出了获取高性能太阳能电池过程中可能面临的挑战和机遇。

Emerging Quantum Dots Spotlight on Next-Generation Photovoltaics

Jingxuan Chen,  Xinyi Mei,  Xiaoliang Zhang*

Materials Lab. 2022, 1, 220007

DOI: 10.54227/mlab.20220007

液晶高弹体(LCEs)是一种结合了液晶介质和聚合物网络的响应型材料。LCEs具有出色的致动性能，能够响应多种外部刺激，具有成为软驱动器的巨大潜力。然而，与传统的软致动器相比，LCEs需要严格的合成制备步骤。王志坚教授和杨继萍教授在其观点文章中强调了LCEs材料的设计和制造技术策略，总结了近年来柔性LCEs致动器设计方面的研究进展，并且展望了基于LCEs的软机器人致动器的未来前景和挑战。

Liquid Crystal Elastomers for Soft Actuators

Zhijian Wang*, Yang Wang, Shengqiang Cai, Jiping Yang*

Materials Lab. 2022, 1, 220030
DOI: 10.54227/mlab.20220030

创造能够模拟大脑工作方式并能与大脑交流的类脑设备对于制造高效的计算电路、监测早期疾病发作以及通过脑机接口传递信息至关重要。与传统电子器件的电子或者空穴传输方式不同，人脑中的信息传递主要依靠离子传输，这使得离子-电子信号协同传输的研究变着至关重要。张海天教授在其观点文章中提出强相关氧化物具有实现离子-电子信号协同传输的重大潜力，讨论了钙钛矿镍酸盐中离子掺杂和电阻率调制之间相互作用的机制，并介绍了钙钛矿镍酸盐在神经形态计算和脑机接口应用中的案例研究，为未来的计算设备和脑机接口提供了新的研究思路。

Perovskite Nickelate Ionotronics for AI and Brain-Machine Interfaces

Hongbo Zhao,  Jikun Chen,  Hai-Tian Zhang*

Materials Lab. 2022, 1, 220038

DOI: 10.54227/mlab.20220038

Fe-N-C催化剂具有取代燃料电池中昂贵铂催化剂的潜力，但也面临着低稳定性等挑战。在Fe-N-C相关研究中，确定其持久活性位点的化学性质具有重要意义。水江澜教授在其观点文章中分析了几何和电子因素对本征FeN_xC_y耐久性的影响，指出Fe-O结合能是其中的关键影响因素，并且提出铁的氧化态能够成为衡量Fe-O结合强度的一个重要指标。该观点将加深对Fe-N-C催化剂活性-稳定性权衡的理解，并且能够指导未来Fe-N-C活性位点的优化。

On the Nature of Durable Active Sites in Fe–N–C Fuel Cell Catalysts

Xin Wan, Jianglan Shui*

Materials Lab. 2022, 1, 220039

DOI: 10.54227/mlab.20220039

黑磷、硫化铼等低对称二维材料通常表现出独特的面内各向异性特征。受此启发，在黑磷和硫化铼之外寻找新的低对称性二维材料是制备偏振相关器件的关键，同时这将有利于未来低对称性二维材料异质结的探索。杨圣雪教授在其观点文章中回顾了其团队参与的对于低对称二维材料的结构、表征和应用的研究，并且对未来低对称二维材料的探索方向进行了分析与预测。

Seeking Novel Low-symmetry 2D Materials with Strong In-plane Anisotropy

Weiting Xu, Shengxue Yang*

Materials Lab. 2022, 1, 220033

DOI: 10.54227/mlab.20220033

二维电荷密度波(CDW)材料因其独特的物理性质而受到广泛关注。与块状材料相比，二维CDW材料展现了许多卓越的特性，为电子器件的应用提供了新的可能性。司晨教授在其观点文章中强调了2D CDW材料的独特优势，并且讨论了仍有待解决的一些关键挑战。

Two-Dimensional Charge-Density-Wave Materials with Unique Advantages for Electronics

Wei Wang, Kang Zhang, Chen Si*

Materials Lab. 2022, 1, 220027

DOI: 10.54227/mlab.20220027