材料学院在石墨烯复合材料等多个前沿材料研究领域取得系列重要进展

作者:魏冰 时间:2025-10-28 点击数:


近日,材料科学与工程学院及黑龙江省石墨烯应用研究重点实验室研究团队在石墨烯复合材料等多个前沿材料研究领域取得重要进展,相关研究成果已在材料科学领域重要期刊发表。系列工作围绕石墨烯复合材料、高熵合金涂层等方向展开,在电磁屏蔽、能源催化和腐蚀防护等领域展现出重要应用价值。

一、铜/石墨烯复合材料:实现综合性能优化

在石墨烯复合材料方向,研究团队通过化学镀表面改性技术和氢还原相结合的方法,成功制备了Cu/rGO复合材料。该材料通过铜纳米颗粒在石墨烯表面的均匀分布,形成了高效的导电网络结构,在电磁屏蔽和热管理方面表现出优异性能。

    

研究结果表明,当CuSO4浓度为4 g/L时,复合材料在X波段表现出最佳屏蔽效能,同时材料在800℃下仅显示1.3%的重量损失,展现出卓越的热稳定性。这项工作由刘爱莲教授与魏冰老师带领的研究团队完成,相关研究成果在国际材料科学领域知名期刊《Journal of Alloys and Compounds》上成功发表。

二、石墨烯基电磁屏蔽材料:解决电磁污染新方案

随着第五代移动通信技术、航空航天及高端电子装备的飞速发展,电磁干扰与电磁辐射污染已成为制约发展的关键“卡脖子”问题之一。研究团队在电磁屏蔽材料领域开展创新研究,开发出具有优异性能的石墨烯基复合材料。研究通过一步原位合成法构建了RGO/Fe3O4纳米复合材料,利用石墨烯的介电损耗与四氧化三铁磁损耗的协同效应,在X波段实现了89.8 dB的屏蔽效能,且表现出优异的热稳定性。

这些材料兼具轻质、柔性和高稳定性特点,可广泛应用于电子设备防护、航空航天等领域,为解决电磁兼容问题提供了新的材料选择。相关研究成果已发表于材料科学领域重要期刊《FlatChem》,由材料学院魏冰老师研究团队完成,并得到了七台河宝泰隆石墨烯新材料有限公司的合作支持。

三、高效能源催化材料:推动绿色能源发展

在材料能源催化领域,研究团队创新性地开发了MoSe2/CoSe2分级结构电催化剂。该材料以金属有机框架为前体,通过精确调控硒化过程形成多孔异质结构,在尿素辅助海水电解中表现出卓越的催化活性。实验表明,在模拟海水电解环境中,催化剂驱动10 mA/cm2电流密度仅需1.319 V电压,较传统电解方式能耗降低显著。

该研究通过将尿素氧化反应替代析氧反应,不仅降低了阳极电位,还有效抑制了氯析出副反应,为海水资源化利用和绿色氢能生产提供了新思路。相关成果已发表于国际知名期刊《Journal of Alloys and Compounds》,由材料学院徐慧珠老师研究团队完成。

四、高熵合金防护涂层:突破腐蚀防护技术瓶颈

在金属材料防护领域,研究团队通过磁场辅助激光熔覆技术,成功制备了TiN增强AlCoCrCuNiTi高熵合金涂层。研究首次通过磁场调控实现了TiN增强相从随机分布到十字形定向排列的形态转变,显著提升了涂层的耐腐蚀性能。

实验结果表明,在1T磁场条件下制备的涂层腐蚀电流密度降低至1.76×10-8A/cm²,较无磁场涂层降低了58%。密度泛函理论计算进一步揭示,TiN相具有最低的Cl-吸附能,有效抑制了局部腐蚀的扩展。该研究为设计高性能防护涂层提供了新思路,相关成果已在材料科学领域国际知名期刊《Journal of Alloys and Compounds》上发表,由梁刚老师研究团队完成。

系列研究成果展现了材料学院在多学科交叉领域的创新实力。铜/石墨烯复合材料在热管理和电磁防护领域展现出潜力;电磁屏蔽材料可满足5G通信、高性能电子器件对轻量化屏蔽材料的需求;电催化剂为绿色氢能生产和废水处理提供了新路径;高熵合金涂层在极端环境防护领域具有重要应用价值。这些成果体现了材料学院在材料设计与应用研究方面的积累与创新实力。目前,研究团队正积极推进相关技术的产业化转化,多项技术已进入小试阶段,未来有望在新能源、环境保护和高端制造等领域发挥重要作用。