新闻网讯（通讯员 李瑶）一直以来，学校坚持科技创新的“四个面向”，牢牢把握“十四五”时期战略机遇，服务国家战略和区域经济社会发展，涌现出大批科技创新成果，现选取部分科研成果进行展示。

面向世界科技前沿  突破钙钛矿电池大面积印刷世界性难题

学校先进薄膜光伏研究团队长期从事薄膜光伏领域研究，是国际上最早从事钙钛矿薄膜光伏研究的团队之一。团队坚持面向世界科技前沿，针对突破钙钛矿电池大面积印刷的世界难题，潜心研究，在新型光伏技术研究上取得突破性进展，成果以碘化铅模板晶化诱导制备高效无甲胺钙钛矿光伏组件（Lead halide-templated crystallization of methylamine-free perovskite for efficient photovoltaic modules）为题，发表在国际顶级期刊《Science》（2021年372卷6548期1327-1332）上。该研究首次提出钙钛矿原位两步法制备策略，解决了钙钛矿太阳能电池大面积制备国际性难题，实现了高效稳定太阳能电池组件的印刷制备。

图1.《Science》期刊发表武汉理工大学研究进展

钙钛矿作为一种新型的高效光吸收复合材料，在2013年被《Science》评为世界十大科技进展之一，它能高效地将太阳能转为电能，是光伏研究领域的明星材料。在短短十年间，钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率已经突破了25%，可完全媲美晶硅太阳能电池，且由于其溶液法制备方法过程简单、成本低廉等优点，引起全球光伏行业的广泛关注，具有巨大的应用潜力。然而由于钙钛矿材料成核结晶过程不可控，容易形成枝状晶体，导致器件性能随着面积增大损失严重，严重制约了钙钛矿薄膜光伏的商业化发展。为解决这一难题，团队通过在墨水中形成碘化铅/N-甲基吡咯烷酮溶剂络合相，有效抑制钙钛矿枝状晶的生成，解决了钙钛矿薄膜大面积印刷制备难题。该研究揭示了溶液法钙钛矿薄膜的结晶动力学过程和调控机制，提供了一种大面积钙钛矿薄膜的可控制备方法，为钙钛矿产业化制备提供了新的策略。

图2.钙钛矿成核结晶过程机理及大面积印刷组件性能

面向国家重大战略需求 发展高性能陶瓷基复合材料制备新技术

学校傅正义院士科研团队始终坚持面向国家战略性新兴产业重大需求，站在世界材料科技前沿，围绕多功能陶瓷与陶瓷基复合材料、结构/功能一体化复合材料，发展材料合成与制备新技术，包括原位反应合成与制备新技术、高效烧结与加工新技术和材料过程仿生制备新技术等。

近年来，科研团队承担国家自然科学基金创新群体项目、重点项目，国家重点研发计划项目等10余项，从材料基础、技术创新与成套装备开发到重大工程应用，开展了系统研究工作，取得了优异成绩。获国家技术发明二等奖2项、国家科技进步三等奖1项、省部级科技与教学奖励一等奖7项，发表高水平学术论文400余篇，获授权发明专利90余项。在原始创新方面，团队在国际上提出生物过程等启示的材料制备技术原创研究方向，通过学习天然骨骼生物胶原纤维矿化过程，首次室温制备出兆帕(MPa)级预应力复合结构陶瓷微管，相关成果发表在国际顶级期刊《Science》上。

图3.各种用途的结构/功能一体化陶瓷与陶瓷基复合材料

聚焦国家重大战略任务 持续创新水泥新材料新方法与新技术

学校王发洲教授科研团队始终坚持面向国家战略需求，聚焦海洋强国、美丽中国、一带一路和双碳战略等对建筑材料工业重大需求，围绕高铁相高抗蚀水泥基材料、水泥流程减碳和碳矿化材料，开展水泥材料的基本原理探索、发展材料设计、制备与应用技术，包括水泥铁相矿物设计与活化新技术、碳矿化材料设计与制备新技术、水泥富氧和衍生燃料流程减碳技术等。近年来，承担国家杰出青年科学基金项目、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划课题等国家和省部级项目20余项，从水泥材料设计、制备与应用技术，水泥工业流程减碳技术等方面开展了系统研究，取得了优异成绩。获国家科技进步二等奖2项、省部级一等奖7项，发表学术论文200余篇，获授权发明专利60余项。

图4.水泥工业碳减排碳中和路径

服务长江经济带 突破大载量低能耗江海直达船关键技术

推动长江经济带发展是以习近平同志为核心的党中央作出的重大决策，是《长江经济带发展规划纲要》确立的国家重大战略部署。江海直达运输是推动长江经济带发展的关键环节，受限于长江天然航道水深、跨江桥梁净空等因素，江海直达船舶缺乏技术规范和节能环保标准，成为制约黄金水道效能发挥、长江航运业高质量发展的瓶颈问题。

在国家高技术船舶专项等项目的支持下，学校吴卫国教授科研团队突破江海直达宽扁船型开发、高效适伴流螺旋桨设计等系列关键技术，创新性研发出大载量低能耗宽扁型江海直达船舶，开启长江中游航运“千箱时代”。研究成果获2019年湖北省技术发明奖一等奖。1140TEU江海直达集装箱船“汉海1号”被誉为“长江上的复兴号”，入选“2018年全球明星船舶”。

绿色智能江海直达船舶研发及产业化，预期实现长江数以万计的老龄、高耗、低效船舶的更新换代，将产生万亿级的产业市场价值，同时也将极大地提升长江干线运输效率，对加快构建国内国际双循环新发展格局、推动长江经济带发展具有重大意义。

图5.“汉海1号”1140箱万吨级江海直达船

面向国家高性能制造需求 突破汽车与运载装备领域形性协同近净成形技术

华林教授科研团队面向国家节能与新能源汽车、先进轨道交通、航空航天等战略性新兴产业发展对高性能制造的重大需求，将宏观精度与微观组织有机结合，发展高性能构件形性协同近净成形制造理论、技术与装备。团队发现材料成形过程应力增塑效应，提出过程条件动态调控增塑成形方法，突破高强低塑难变形材料室温塑性成形禁区；建立复杂力系-空间运动耦合作用下变形-成形力学模型，揭示极端结构变形机理，攻克大型复杂薄壁构件整体塑性成形难题；揭示多物理场形变相变交互作用下几何精度与组织性能遗传演化规律，提出精度保持性、组织稳定性、结构强韧性协同调控方法，实现高性能环类构件、齿轮构件、板类构件等绿色近净塑性成形制造。复合精冲近净成形高精度高强度复杂形状构件、热轧近净成形Φ10m级超大型环件、冷摆辗近净成形汽车/工程机械齿轮，为一汽、东风、上汽、宝马、奔驰等国内外著名车企配套，并应用于风电、核能、石化、航空、航天领域国防重大装备。相关研究成果出版专著3部，发表高水平学术论文100余篇，授权专利100余项，获国家技术发明二等奖和科技进步二等奖。

图6.汽车与运载装备领域形性协同近净成形技术应用

面向行业产业重大需求 自主研发质子交换膜燃料电池核心技术

今年3月，国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，首次将氢能作为能源的重要组成部分。燃料电池是将氢能转换为电能的先进能源转换装置，其中关键材料——质子交换膜、核心部件——膜电极、发电单元——电堆是燃料电池的关键核心技术，必须做到自主可控。

学校潘牧教授科研团队2000年开始氢能燃料电池技术的研发，已取得3项重大成果并实现产业化：（1）研制成功的复合质子交换膜技术授权给国家电力投资集团，在武汉成功批量化生产；（2）在国内首次提出通过CCM工艺制备膜电极，并获得863项目资助，通过成果转化建立我国最大、国际先进的膜电极生产基地——武汉理工新能源有限公司，并实现膜电极的批量化生产；（3）在国内率先开发金属双极板电堆，功率密度从2.7kW/L（2014年）逐步提升到5.7kW/L（2021年），达到国际先进水平。

成果支撑了国内14家大型央企和上市企业开发氢能技术，膜电极高技术产品大批量出口美国、德国、韩国等20多个国家和地区，实现了燃料电池关键技术的规模应用和对国际垄断的反向输出。在我国“3060”双碳目标背景下，该成果将得到广泛应用，发展前景广阔。

图7.燃料电池地关键核心技术

策划：融媒体中心

编辑：谢小琴

审稿人：韩建军