新材料的研發(fā)是科技進(jìn)步的基石,也是衡量國(guó)家科技發(fā)展水平與工業(yè)化程度的前瞻性指標(biāo)，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和推動(dòng)人類文明進(jìn)步意義重大。依托我校材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)和“泰山學(xué)者”建設(shè)平臺(tái)，李鎮(zhèn)江教授已在這個(gè)領(lǐng)域深耕二十余年。
目前，團(tuán)隊(duì)密切跟蹤國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，將主要研究方向鎖定在新能源、環(huán)境、健康三大主要領(lǐng)域。針對(duì)上述領(lǐng)域?qū)Ω咝阅苄虏牧系钠惹行枨螅瑤ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員發(fā)揮在微納尺度材料研究方面的專長(zhǎng)，瞄準(zhǔn)實(shí)際應(yīng)用端的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和理論空白，在科技戰(zhàn)場(chǎng)上與國(guó)際同行和國(guó)外領(lǐng)先技術(shù)同臺(tái)競(jìng)技。
勇?lián)半p碳”目標(biāo)的時(shí)代之責(zé)
多年來(lái)，李鎮(zhèn)江帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)主要成員張猛、趙健、段振亞、丁詩(shī)琦、胡敏敏、盛麗英、宋冠英、楊麗娜、孫長(zhǎng)龍等，始終扎根教學(xué)與科研一線，在平臺(tái)建設(shè)、科技創(chuàng)新、社會(huì)服務(wù)、人才培養(yǎng)等方面取得了一系列創(chuàng)新成果。團(tuán)隊(duì)先后承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目7項(xiàng)、青年項(xiàng)目5項(xiàng)，主持完成/在研包括山東省重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、教育部博士點(diǎn)（博導(dǎo)類）項(xiàng)目、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省自然科學(xué)基金重點(diǎn)/面上/博士/培養(yǎng)類項(xiàng)目、山東省高等學(xué)校“青創(chuàng)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃”等在內(nèi)的省（部）級(jí)項(xiàng)目20余項(xiàng)，各類市（廳）級(jí)項(xiàng)目15項(xiàng)，橫向課題10余項(xiàng)；先后在Chem.Soc. Rev., Adv. Energy Mater., Nat. Comm., Adv. Funct. Mater., Appl. Catal. B, Nano-Micro Lett., Energy Storage Mater., Nano Energy, ACS Catal.等高水平期刊上發(fā)表SCI論文近200篇；相關(guān)研究成果獲山東省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)3項(xiàng)/三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，青島市自然科學(xué)一、二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，其他市廳級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)10余項(xiàng)；已授權(quán)國(guó)外發(fā)明專利9項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利近50項(xiàng)，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利27項(xiàng)，授權(quán)實(shí)用新型專利6項(xiàng)。
隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，對(duì)新能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。“在新能源材料研發(fā)方面，要主動(dòng)對(duì)標(biāo)國(guó)際最前沿技術(shù)，要敢于‘亮劍’，只有這樣才能讓研究成果更好地服務(wù)‘雙碳’戰(zhàn)略，這是時(shí)代賦予我們的機(jī)遇和責(zé)任。”李鎮(zhèn)江對(duì)團(tuán)隊(duì)成員提出了這樣的要求。
目前，新能源領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位的還是鋰離子電池技術(shù)。團(tuán)隊(duì)一方面著眼當(dāng)下商用鋰離子電池石墨負(fù)極材料低比容量等缺點(diǎn)，積極探尋高比容量和優(yōu)異循環(huán)性及倍率性能的新型負(fù)極材料；另一方面提前布局更有應(yīng)用前景的鎂離子電池、超級(jí)電容器、氫能源等新能源材料的開(kāi)發(fā)，搶占前瞻技術(shù)制高點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年沉淀和積累，已取得多項(xiàng)在國(guó)際上有重要影響的原創(chuàng)性成果。
在新型鋰離子電池負(fù)極材料研究方面：研究團(tuán)隊(duì)以低維納米材料為基礎(chǔ)，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元素?fù)诫s及界面調(diào)控等策略，調(diào)控鋰離子電極材料的局域電荷分布，改善其導(dǎo)電性，促進(jìn)電荷遷移及鋰離子擴(kuò)散效率，降低鋰離子遷移擴(kuò)散勢(shì)壘，從而得到具有優(yōu)異電化學(xué)性能的鋰離子電池負(fù)極材料。在此基礎(chǔ)上，采用同步輻射及第一性原理計(jì)算等分析表征手段，深入研究新型鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)理，探索低溫電化學(xué)性能及全電池性能等商業(yè)化應(yīng)用前景，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)高性能鋰離子電池儲(chǔ)能器件的目標(biāo)。
在鎂離子電池正極材料研究方面：鎂離子電池具有高能量密度、高安全性、低成本及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外研究者的青睞，被視為有可能部分取代鋰離子電池的下一代儲(chǔ)能器件。然而，要使鎂離子電池儲(chǔ)能技術(shù)真正被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，首先要解決的問(wèn)題就是要開(kāi)發(fā)出具有高效儲(chǔ)鎂性能的鎂離子電池正極材料。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)單金屬元素?fù)诫s、陰陽(yáng)離子共摻雜、離子預(yù)嵌入、有機(jī)分子預(yù)嵌入、負(fù)載導(dǎo)電骨架材料等方式調(diào)控局域電荷分布及晶面間距，調(diào)控正極材料的導(dǎo)電性、鎂離子吸附功能位點(diǎn)數(shù)量、以及鎂離子的擴(kuò)散通道及其與正極材料之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)鎂離子電池正極材料電化學(xué)性能的提升。并在此基礎(chǔ)上，深入研究正極材料的儲(chǔ)鎂機(jī)制和改性策略是否會(huì)改變其儲(chǔ)鎂機(jī)制，為其他正極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可控修飾與改性、性能提升及儲(chǔ)鎂機(jī)制等研究提供實(shí)驗(yàn)參考與理論依據(jù)。
在超級(jí)電容器電極材料研究方面：研究團(tuán)隊(duì)圍繞具有較高的理論比電容、優(yōu)異的氧化還原特性及高的電化學(xué)活性的Ni/Co（氧）硒化物，通過(guò)構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)、調(diào)控半共格界面、離子預(yù)嵌入等手段，從根本上提高了電子/離子傳輸速率，降低了離子吸附能；同時(shí)，在離子擴(kuò)散路徑中極大地提高了離子的化學(xué)親和力。在獲得大比電容和高倍率特性的新型電極材料的基礎(chǔ)上，構(gòu)筑出具有高比能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的超級(jí)電容器，推動(dòng)了該類超級(jí)電容器的商業(yè)應(yīng)用過(guò)程。
在光、電催化制氫研究方面：氫氣具有燃燒熱值高、燃燒后產(chǎn)物無(wú)污染、安全性好、無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，是一種清潔、高效且能夠循環(huán)利用的零碳能源。光催化分解水制氫能夠在催化劑的作用下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能，除水和太陽(yáng)能以外不需額外的能源投入，也不會(huì)排放溫室氣體，具有極大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。研究團(tuán)隊(duì)在開(kāi)展高性能光催化劑開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)界面化學(xué)鍵能夠促進(jìn)異質(zhì)界面處的電荷轉(zhuǎn)移和分離動(dòng)力學(xué)，增強(qiáng)界面內(nèi)建電場(chǎng)，而且有利于維持異質(zhì)結(jié)光催化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，由此創(chuàng)造性地提出了缺陷誘導(dǎo)異質(zhì)結(jié)構(gòu)建策略，并探索出利用高能球磨技術(shù)實(shí)現(xiàn)光催化劑低能耗、大規(guī)模的可控制備方法，成功構(gòu)建了系列新型高性能異質(zhì)結(jié)光催化劑，為光解水制氫技術(shù)的中試生產(chǎn)提供了關(guān)鍵的理論和技術(shù)支撐；在電催化制氫催化劑的研發(fā)中發(fā)現(xiàn)，有望替代貴金屬的過(guò)渡金屬基電催化劑仍存在著活性位點(diǎn)少及導(dǎo)電性差等問(wèn)題，因此需要通過(guò)合適的修飾手段來(lái)提高過(guò)渡金屬基電催化劑的催化性能。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)形貌調(diào)控、異質(zhì)原子摻雜、空位工程以及構(gòu)建異質(zhì)結(jié)等策略對(duì)過(guò)渡金屬基電催化劑進(jìn)行了修飾改性，獲得系列催化性能優(yōu)異的電催化劑。該研究成果為通過(guò)多因素協(xié)同策略設(shè)計(jì)和構(gòu)建高性能雙功能過(guò)渡金屬基電催化劑提供重要借鑒和指導(dǎo)。
響應(yīng)軍民融合的國(guó)家之需
近年來(lái)，隨著電子工業(yè)與無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以電磁波為傳輸媒介的各類設(shè)備層出不窮并迅速普及。它們?cè)谔岣呱鐣?huì)生產(chǎn)效率、推動(dòng)文化傳播、方便人們生活的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量電磁輻射，造成電磁污染，對(duì)生命體健康、精密儀器運(yùn)轉(zhuǎn)、信息安全保密造成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)電磁波實(shí)施有效屏蔽和吸收，杜絕電磁干擾、減少電磁污染成為世界各國(guó)面臨的共同問(wèn)題。傳統(tǒng)的吸波材料（如：陶瓷、鐵氧體、金屬微粉等）雖然表現(xiàn)出一定的吸波效果，但面臨著填充比例大、有效吸收帶寬窄、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。
團(tuán)隊(duì)成員聚焦輕質(zhì)高效電磁吸波材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究，圍繞“薄、輕、寬、強(qiáng)”綜合性能的高效吸波材料開(kāi)發(fā)總目標(biāo)，開(kāi)發(fā)出了分級(jí)結(jié)構(gòu)、磁-電異質(zhì)界面、缺陷誘導(dǎo)極化等多種產(chǎn)物構(gòu)建新策略，從產(chǎn)物對(duì)極化、弛豫、共振現(xiàn)象作用的本質(zhì)出發(fā)，揭示了材料的電磁響應(yīng)特性和耦合增強(qiáng)機(jī)制，提出了吸波材料的電磁損耗新機(jī)理；同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳化硅納米材料量產(chǎn)化關(guān)鍵制備技術(shù)，率先開(kāi)發(fā)出創(chuàng)建混合缺陷、包埋磁性組元、纖維預(yù)制體原位轉(zhuǎn)化等多種碳化硅基吸波材料制備新技術(shù)，探究了產(chǎn)物的隔熱/導(dǎo)熱、表面疏水、力學(xué)增強(qiáng)等多種新型特性，滿足多領(lǐng)域?qū)Ω邷匚ú牧系钠惹行枨蟆?/p>
同時(shí)，依托“泰山學(xué)者”建設(shè)平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)積極深化“產(chǎn)學(xué)研”合作，先后與青島豐東熱處理有限公司、山東盧斯得機(jī)械股份有限公司建立了長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作關(guān)系，并有多項(xiàng)專利技術(shù)在企業(yè)實(shí)現(xiàn)了落地轉(zhuǎn)化，有力促進(jìn)了中小企業(yè)的科技轉(zhuǎn)型和自主創(chuàng)新能力的提升。團(tuán)隊(duì)還發(fā)揮人才與技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，先后與山東新華制藥股份有限公司、金城醫(yī)藥等行業(yè)知名企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，成功完成了“水楊酸生產(chǎn)中間體的連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)及核心設(shè)備研發(fā)”“基于雙乙烯酮?dú)堅(jiān)幚淼男滦退夥磻?yīng)工藝及核心設(shè)備研發(fā)”等技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)出了多項(xiàng)處于國(guó)際領(lǐng)先水平的醫(yī)藥中間體生產(chǎn)技術(shù)，為企業(yè)帶來(lái)了豐厚的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。憑借著驕人的業(yè)績(jī)，李鎮(zhèn)江先后獲評(píng)山東省泰山學(xué)者特聘專家、山東省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家、青島市拔尖人才，山東省教學(xué)名師、山東省高校十大優(yōu)秀教師等。
筑牢民生福祉的健康之基
近年來(lái)，具有柔韌性能佳、穿戴性能好、便攜性強(qiáng)、重量輕等特性的柔性傳感器在健康醫(yī)療監(jiān)測(cè)、人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。目前的柔性傳感器大多以柔性基底作為形變載體，在折疊或彎曲時(shí)，容易導(dǎo)致電極材料和基底分離，嚴(yán)重降低其性能。因此，開(kāi)發(fā)柔性自支撐傳感器就成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)之一，開(kāi)發(fā)無(wú)需使用粘結(jié)劑和導(dǎo)電添加劑的柔性自支撐電極材料，利用電極材料固有柔性來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性傳感器的高柔性是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的根本途徑。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)建異質(zhì)結(jié)、調(diào)控形貌，并與導(dǎo)電柔性基底材料復(fù)合，解決了構(gòu)建高性能柔性傳感器電極材料所面臨的難題，突破了傳統(tǒng)柔性電極需要彈性基底和導(dǎo)電添加劑及粘結(jié)劑的瓶頸，滿足了柔性傳感器電極材料性能要求，提高了新型柔性傳感器電極材料在制備領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。
在做好科研攻關(guān)工作的同時(shí)，李鎮(zhèn)江教授團(tuán)隊(duì)非常重視學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)和科研思維的啟發(fā)，并鼓勵(lì)學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合。培養(yǎng)的碩士/博士研究生中，2人獲山東省優(yōu)秀博士學(xué)位論文，1人獲山東省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文，4人獲山東省研究生創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，4人獲研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金。團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)學(xué)生先后主持4項(xiàng)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生獲“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽國(guó)家級(jí)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省特等獎(jiǎng)/二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，“挑戰(zhàn)杯”山東省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，“華為杯”第十一屆中國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽華北分賽區(qū)團(tuán)隊(duì)一等獎(jiǎng)和全國(guó)總決賽團(tuán)隊(duì)三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。
談到今后的工作，李鎮(zhèn)江表示：“未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將不畏艱難和挑戰(zhàn)，對(duì)科研保持始終如一的熱情，持之以恒、勇于創(chuàng)新、不斷嘗試，努力踐行一名科研工作者和‘材料人’的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)”。
——原載《青島科技大學(xué)報(bào)》973期第二版
