亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室
实验室概况
亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室筹建于1998年初，1999年12月按省重点实验室运行，2006年7月28日，被科技部正式批准为国家重点实验室。分别于2003年、2008年、2013年参加了科技部组织的国家重点实验室评估，取得良好成绩。
实验室以亚稳材料制备技术与科学为主题，立足于基础和应用基础研究，同时注重向应用开发延伸。在基础研究方面注重亚稳材料成分设计、形成理论、微观结构、物理性能和力学性能的研究；在应用基础研究方面注重亚稳材料制备技术及其装备、加工工艺和工业性开发。主要采用高压、微重力、急冷、深过冷、强电磁场、大变形等超常手段，主要开展以下五个方面的研究。
(1)亚稳材料理论设计与性能预测
(2)亚稳结构材料
(3)亚稳功能材料
(4)亚稳材料特种制备技术
(5)材料超常规服役特性
实验室高水平人才队伍建设成绩显著，现有固定人员82人，其中中国科学院院士1人，国家杰出青年基金获得者6人，“973”项目首席科学家1人，国家优秀青年基金获得者2人，国家“万人计划”百千万工程领军人才2人，新世纪百千万人才工程国家级人选7人。实验室拥有国家自然科学基金委优秀创新群体、教育部创新团队、国防科技创新团队和河北省“巨人计划”首批创新团队。
经过多年持续的投入，实验室已建成一个分析检测设备齐全，制备设备特色鲜明的科研平台。实验基地主要包括材料馆A、B、C楼，使用面积为1.4万平方米，以及亚稳材料制备中心，建筑面积3300平米，资产总值已达1.3亿元。目前，实验室的科研平台可分为分析检测、特色制备、模拟计算三大类，根据功能和特色，可分为七个大平台：(1).分析检测平台；(2).高压实验平台；(3).强变形实验平台；(4).亚稳材料服役性能测试平台；(5).特种制备与成型平台；(6).机加工及常规处理平台；(7).计算平台。
亚稳材料制备技术与科学重点实验室按“开放、流动、联合、竞争”原则，注重与国内外相关科研单位开展深层次的交流与合作，欢迎国内外各位专家、同行光临重点实验室进行指导与交流。
实验室课题设置方向
￭非晶体材料
￭极端条件下材料制备及模拟
￭镁稀土基结构/功能材料研究组
￭新型能源材料
￭功能电极材料的研究与制备课题组
￭先进焊接技术
￭低维亚稳材料与器件
￭多极材料设计、制备与表征
￭准晶材料结构与性能课题组
￭电化学储能材料与器件
￭先进电子材料器件
￭功能高分子材料
实验室部分仪器
科研队伍
实验室共有固定人员82人，其中研究人员67人，专职技术人员13人，专职管理人员2人。在研究人员中，有中国科学院院士1人，国家杰出青年基金获得者6人，“973”项目首席科学家1人，国家优秀青年基金获得者2人，国家“万人计划”百千万工程领军人才2人，新世纪百千万人才工程国家级人选7人，国务院特殊津贴获得者13人，全国模范教师1人，教育部新世纪优秀人才支持计划5人。从哈佛大学、牛津大学、东京大学、京都大学、德国马普所、德国宇航院等留学(一年以上)归国人员45人，其中5人获洪堡基金资助。
获奖内容
近期实验室研究进展
￭实验室在原位揭示锂枝晶生长机理的研究中心取得重要进展
近日，实验室黄建宇教授、沈同德教授与国内外科学家合作，在Nature Nanotechnology上发表题为“Lithium whiskers growth and stress generation in an in situ atomic force microscope-environmental transmission electron microscope setup”的研究论文（论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-019-0604-x）。该成果实时、直观地记录了锂枝晶生长的微观机制，精准测定了其力学性能和力—电耦合特性，并提出固态电池中抑制锂枝晶生长的可行性方案。
该论文的创新之处在于：（1）发明了一种基于原子力显微镜—环境透射电镜（AFM-ETEM）原位电化学测试平台。AFM一方面作为生长锂枝晶的电极，另一方面对锂枝晶生长过程中产生一个约束力，还可同时实时监测生长应力大小。该平台可广泛应用于研究钠、钾、镁、钙等电池体系中枝晶生长的力学以及力-电耦合问题。（2）建立起了一种有效的研究锂枝晶的动态原位实验表征新技术，确定了电化学驱动和非电化学驱动下微纳尺度锂枝晶的力学性能，提出了一种基于固态电解质的结构缺陷、力学性能与锂枝晶力学性能适配关系实现抑制锂枝晶生长的可行性方案。（3）巧妙利用ETEM技术，通过在ETEM中通入CO2，在Li金属表面原位生长出纳米尺度的Li2CO3固态电解质（SEI）保护层。正是这一层超薄的Li2CO3SEI保护层显著地提高了超活泼锂金属在透射电镜中的稳定性，防止其受到电子束损伤，从而实现了在室温条件下亚微米级锂枝晶生长过程的原位成像、力学性能以及力-电耦合测量。
该研究颠覆了研究者对锂枝晶力学性能的传统认知，为抑制全固态电池中锂枝晶生长提供了新的定量基准，为设计具有高容量长寿命的金属锂固态电池提供了科学依据。该研究成果将助力固态电池在电动汽车、大型储能和便携电子器件等领域应用研发。
￭实验室在金刚石力学性能研究中取得重要进展
近期，实验室田永君院士团队与浙江大学交叉力学中心杨卫院士团队合作，实现了金刚石的超高弹性应变（拉伸强度）和室温位错诱导的塑性变形。研究成果相继发表在Nature子刊（https://www.nature.com/articles/s41467-019-13378-w）及Cell子刊上（https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(20)30073-4）。
室温下<111>取向金刚石纳米柱原位压缩塑性形变测量
（a）压缩前金刚石纳米柱TEM暗场像；（b）位错在<111>取向金刚石纳米柱内产生和演化；（c）位错芯原子像（d）金刚石纳米柱中位错网络的三维重构
研究结果表明微纳尺度金刚石单晶已表现出良好的弹性以及一定的塑性变形能力，颠覆了研究者对金刚石机械性能的传统认知，为未来通过尺寸及组织结构调控提高金刚石材料的韧性和塑性提供了科学依据。