目 錄

1、超復分析研究領域

2、高強韌仿生取向結構異質水凝膠 研究領域

3、非鉛零維鈣鈦礦結構納米晶研究領域

4、地下含水層震電成像研究領域

超復分析研究領域

數學學院徐正華副教授與米蘭理工大學Irene Sabadini教授合作的論文“Generalized partial-slice monogenic functions”在《Transactions of the American Mathematical Society》在線發表。這是合工大學者首次在這一世界著名刊物上發表研究成果，實現了學校在該刊發表論文零的突破。

超復分析的發展最初起源于20世紀30年代Fueter等人對四元數分析的研究。20世紀80年代，Clifford分析逐漸形成了一套函數理論體系。2006年，作為超復分析的一個新的研究方向，切片分析理論開始蓬勃發展。經典的超復分析與切片分析理論一直以來都是平行發展，互為補充。直到2023年，徐正華與Irene Sabadini在“Generalized partial-slice monogenic functions”一文中將上述兩種函數概念統一在一個框架下進行研究。合肥工業大學為該論文第一署名單位，徐正華是論文第一作者。這項研究工作得到了國家自然科學基金、安徽省自然科學基金的資助。

《Transactions of the American Mathematical Society》創刊于1900年，是由美國數學學會主辦的綜合性數學刊物。該期刊致力于發表純數學和應用數學各個分支具有突破性的重要成果，是業內公認的數學類著名期刊，具有很高的學術聲譽。

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高強韌仿生取向結構異質水凝膠研究領域

化學與化工學院從懷萍教授研究團隊在高強韌仿生多級纖維取向結構異質芯-鞘水凝膠材料領域取得新進展，相關研究成果以“Hierarchically aligned heterogeneous core-sheath hydrogels”為題發表在國際著名學術期刊《Nature Communications》上。學校為第一通訊單位，論文第一作者為化學與化工學院博士生徐照，通訊作者是從懷萍教授和俞書宏院士。

強度、剛度與韌性的沖突是存在于堅韌材料設計過程中難以克服的障礙。天然材料能將這些力學性能集于一身主要受益于其精細的多級取向結構和異質結構。然而，在凝膠材料中設計復雜多級異質結構和梯度界面以集成多種本征沖突的機械性能具有極大挑戰性。研究團隊發展了一種程序化組裝協同鹽析策略，在聚乙烯醇/纖維素納米纖維復合凝膠中同時引入多級取向結構和梯度結晶交聯網絡結構，制備了兼具高強度和高韌性的多級取向結構異質芯-鞘水凝膠（HHPC）。特殊異質結構的形成來源于凝膠表面到內部的離子滲透梯度誘導的梯度結晶，芯-鞘梯度界面有效抑制了軟硬相界面性能不匹配導致的應力集中。

圖1 仿生多級取向結構異質水凝膠的構建

研究團隊通過對持續拉伸過程中多尺度結構演變的原位表征和深入分析，闡明了HHPC凝膠的強韌化機制。鞘層在拉伸過程中結晶域的不斷熔融-重構有效耗散能量，提供了HHPC凝膠超越已報道堅韌水凝膠一個數量級的韌性（1031MJ?m-3），高度取向結構和應變誘導結晶提供了超高強度（55.3 MPa）。芯層在大應變下其多級取向結構通過逐級斷裂-滑移機制耗散能量并通過裂紋橋連和偏轉機制有效抑制裂紋擴展，提供了優越的斷裂能（552.7 kJ?m-2）。在應變為2000%的加載-卸載循環過程中，表現出超高的耗散能量（396.3 MJ·m-3）和耗散率（92.4%）。

圖2 HHPC水凝膠機械性能及強韌化機制

得益于聚合物鏈高結晶度和高度有序化結構，研究團隊還通過發展氫鍵競爭網絡重構策略和表面活化策略實現了塑性變形HHPC凝膠的穩定再生和快速粘附。結晶度和取向度的提高賦予再生凝膠更高的強度（80.2 MPa）和韌性(1898 MJ·m-3)，提升了韌性水凝膠的可持續性和經濟性。

該項研究工作通過構建高精度多級纖維取向異質仿生結構實現了水凝膠材料強度和韌性的平衡，為解決工程材料中機械性能沖突的關鍵科學問題提供了仿生新途徑。研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中央高校優秀青年團隊等項目的資助。

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非鉛零維鈣鈦礦結構納米晶研究領域

材料科學與工程學院蔣陽、童國慶教授課題組在非鉛零維鈣鈦礦結構納米晶研究領域取得新進展。相關研究成果以“Hydrolysis Reaction-Induced Phase Regulation of Sb-doped Zero-Dimensional Perovskite Cs-In-Cl Nanocrystals for Optoelectronic and Information Encryption Applications”為題發表在國際材料領域權威期刊《Advanced Functional Materials》上，文章第一作者為材料學院博士生李俊春，通訊作者是童國慶教授和蔣陽教授，合肥工業大學為唯一通訊單位。

全無機非鉛零維鈣鈦礦納米晶因其環境友好性、獨特的光電特性、優秀的穩定性和良好的溶液加工性能而備受關注，其相組成與結構的調控是實現其在光電器件應用中的重要環節。在傳統的熱注法合成過程中，全無機非鉛鈣鈦礦納米晶的相組成調控依賴于反應溫度、反應時間以及物料配比的改變，其反應體系和反應過程的復雜性使得其相組成的精細調控受到明顯的限制。

為此，研究團隊首次提出利用合成過程中的水解反應實現對零維（0D）鈣鈦礦 Cs-In-Cl：Sb納米晶相組成的精細調控。研究發現，通過調節苯基膦酰二氯（PhPOCl?）的水解反應可實現Cs-In-Cl: Sb納米晶從Cs?InCl?: Sb相到Cs?InCl?: Sb相轉變，并且Cs?InCl?: Sb相和Cs?InCl?: Sb相的生成比例可以通過水解反應程度實現連續且精細的調控。在反應過程中，含有短烷基鏈（(CH?)?CH-）和羥基（-OH）的異丙醇（IPA）極性溶劑的加入，不僅提高了反應溶劑油酸（OA）、油胺（OAm）及H?O的相溶性，還調節了醋酸鹽反應前驅物的溶解度，有利于獲得良好配體鈍化的Cs?InCl?: Sb納米晶。研究還揭示了其隨熱處理溫度變化從Cs?InCl?: Sb到Cs?InCl?: Sb的可逆相變規律。基于Cs?NaInCl?: Sb和Cs?InCl?: Sb構建的白光發光二極管（WLED）表現出顯色指數高達88.3的優異性能。當溫度改變時，其WLED的CIE色坐標從(0.3698, 0.3940)轉變為(0.3535, 0.4146)。此外，所制備的信息加密圖案具有極高的可讀性，且基于Cs?InCl?: Sb/PMMA的復合薄膜表現出優異的發光性能、透光性、柔韌性及水穩定性。該研究深化了對In基零維鈣鈦礦結構納米晶相調控機制的理解，為非鉛零維鈣鈦礦結構納米晶在WLED、信息加密技術及熒光復合薄膜等領域的應用提供了新的策略。

圖1 水解反應誘導的 Cs-In-Cl: Sb納米晶結晶機制

圖2 基于Cs?NaInCl?: Sb和Cs?InCl?: Sb構筑的WLED的性能表征

上述研究得到了國家自然科學基金、安徽省重點研究與開發計劃、安徽省自然科學基金、中央高校基本科研業務費和黃山學者優秀青年人才計劃等項目支持。

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地下含水層震電成像研究領域

地下水對人類的生產和生活具有重要意義。在地下水勘探中，常用的方法包括電阻率法、探地雷達法和地震法。研究表明，由于震電效應，地震波在非飽和帶與含水層的界面處會產生震電信號，這一特性為含水層探測提供了新的手段。但如何利用震電信號進行含水層成像缺乏有效的方法。

針對這一問題，土木與水利工程學院高永新團隊與哈爾濱工業大學、美國賓州州立大學和中國石油大學（北京）研究者合作，提出了一種震電成像方法。該研究指出，多源激發產生的共接收點震電道集類似于地震爆炸反射道集（圖1），對來自含水層界面的共接收點震電道集進行地震偏移處理即可實現對水層界面成像（圖2）。通過對二維模型理論合成數據以及實驗室內物理模型的實驗數據進行測試，驗證了該震電成像方法的有效性，為利用震電信號進行地下水勘探提供了新的方法。

圖1 震電轉換示意圖

圖2 含水層模型、合成數據和成像結果

該成果于2024年11月發表在地球物理領域頂級期刊《Geophysical Research Letters》。博士生劉嬌陽為論文第一作者，高永新教授為論文第一通訊作者，哈爾濱工業大學王軍教授和美國賓州州立大學朱鐵源教授為論文共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金面上項目(42174084)的支持。

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來源 | 數學學院 化學與化工學院

材料科學與工程學院 土木與水利工程學院

編輯 | 陳雨陽

責編 | 衛婷婷 莫倬豪

投稿郵箱 | hfutxcb404@163.com

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