前不久，西安理工大學材料科學與工程學院的一項題目為《Origin of Fracture-Resistance to Large Volume Change in Cu-Substituted Co3O4 Electrodes》的研究成果在《Advanced Materials》（IF=19.791）雜誌上在線發表。該成果是西安理工大學材料學院教師劉和光與美國西北大學材料科學與工程系合作完成的最新研究成果，西安理工大學是該論文的第一作者單位。
《Advanced Materials》是德國Wiley出版集團旗下在工程與計算大學科、材料與化學大領域的頂級期刊，創刊25年來在國際材料領域科研界享譽盛名。在Google公司對八大學術領域（商業經濟與管理、材料與化學、工程與計算科學、健康與醫藥科學、人類文學與藝術、生命與地球科學、物理與數學、社會學）的所有期刊的排名中，《Advanced Materials》在工程與計算科學大學科領域所有雜誌中排名第一，在材料與化學大學科領域所有非綜述雜誌中排名第二。該期刊接收與材料領域相關的最新的頂尖科研成果，其接收率僅有10%-15%。
這項研究成果以過渡金屬氧化物為代表的可進行轉換反應的電極材料在循環過程中體積膨脹較大，這極大制約了這類電極材料的應用。據相關文獻報道，在過渡金屬氧化物中添加第三相元素可以明顯提升循環穩定性，但是其機理尚不明確。該工作利用水熱合成法合成出Cu元素替代的Co3O4納米顆粒，並藉助in situ、ex situ電子顯微鏡和第一性原理計算研究了該材料在循環過程中的結構演變。研究發現，該三元金屬氧化物在循環過程中形成了高導電的超薄Cu金屬納米框架，該框架可以容納體積膨脹，而且立方Cu單晶的生長與立方Li2O晶體具有協同生長關係。在充電過程中，部分金屬Cu被氧化成與其具有立方晶系到立方晶系取向關係的CuO。而金屬Co和氧化物仍為尺寸在5nm以下的納米簇，並在隨後的循環中保持活性。這種自適應體系可以為放電過程中Li2O的形成提供場所，同時也可以增強充電過程中Li2O分解的催化活性。該研究對抑制金屬氧化物電極材料在循環過程中的體積膨脹，提高其循環穩定性，促進其實際應用提供了完備的理論支撐。
研究成果能被世界頂尖的材料期刊認可，不僅證明了該研究成果重要意義，也是對西安理工大學科研水平的一次認定。作為陝西省重點建設的高水平大學，西安理工大學始終堅持教學科研並重，近十年來（2008年至今）西安理工大學作為首席科學家單位承擔973項目、國家重大專項課題、重大儀器專項等國家重大重點項目67項，獲批國家自然科學基金項目599項，獲批國家社會科學基金項目33項，獲國家發明專利授權1290件，獲國際發明專利授權13件，科研經費到款22.7億元，為區域和國家的發展做出了重要貢獻！
新聞小貼士：
劉和光，2008年畢業於西安理工大學材料科學與工程學院材料化學專業，2011年於西安理工大學材料化學專業獲碩士學位，2017年於西北工業大學材料學專業獲博士學位。目前在西安理工大學材料科學與工程學院材料物理與化學系任職講師，主要從事二維碳材料、多孔碳材料以及鋰離子電池領域相關研究。
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