研究重点1.材料的快速合成与加工

开发新型的材料合成与加工方式，匹配人工智能结合机器学习实现高通量快速筛选，加速材料的创新和开发

(Chengwei Wang, et al, Science, 368, 6490, 2020. Front Main Cover)

(Shiji Shen,  et al, Si Lan*, Chengwei Wang*, Nat. Commun. 2026, 1)

	机器学习计算预测是加速材料发现、开发先进材料的宝贵工具，通过实验来确认这种预测的材料特性是后续的关键步骤。然而，由于在传统的合成技术中，我们常常因为加工时间长，加工过程中挥发性元素损失等其他原因，制备组分的成分控制不佳，进而影响材料筛选率受到限制。为了克服这些限制，我们开发了一种超快速高温烧结（UHS）工艺，在惰性气氛下通过高温辐射加热来合成材料。我们提供了几个UHS工艺的例子来证明其潜在的效用和应用，包括在固态电解质、多组分结构和高通量材料筛选方面的进展。
	超快高温烧结骤冷（UHSQ）技术与高性能复合材料 我们课题组致力于拓展超快烧结技术（UHS）的边界，首创了超快高温烧结骤冷（UHSQ）技术，旨在解决正混合焓合金（如Cu-Fe体系）因不混溶性导致的严重相分离难题。 通过将瞬态淬火（冷却速率达3000 K/s ）与超快焦耳加热深度融合，我们实现了对烧结动力学的极致控制。该方法利用金属玻璃作为强化相，在极速热循环中通过受控部分晶化和热收缩失配，在两相界面处原位构建了独特的纳米级“铆钉”互锁结构。这种多级微观结构不仅有效抑制了元素偏析，更实现了材料强韧性的协同提升：制备的Cu-Fe基复合材料屈服强度约为纯铜的8倍，耐磨性提升40-50倍，维氏硬度达900 HV，且保留了优良的导电性。 这项工作突破了传统冶金的局限，为高性能结构-功能一体化材料的研发提供了全新的“自下而上”制备范式。

研究重点2. 高性能、安全的储能设备——固态电池：

固态电池具有高能量密度、较宽的温度耐受性和较少的安全隐患等优点，被认为是取代以有机液体电解质为主的锂离子电池的储能技术。

我们在固态电池的新型电解质的合成，正极与电解质的固固界面，负极与电解质的固固界面，锂枝晶生长等问题上提出了新的方法，概念。

(Chengwei Wang, et al, Chemical Reviews, 120, 10, 2020. Front Main Cover)

(Xiangkun Kong, et al, Chengwei Wang*,Nature Communications,  2024, 15,7247)

(Xiangkun Kong¹, Zongzi. Jin¹, et al, Chengwei Wang*, Science Advances. 2025,1-9, 4710).

(Yifan Xu, et al, Chengwei Wang*,Energy Storage Mater. 2025, 75, 104074）

(Zongzi Jin¹, Xiangkun Kong¹, et al, Chengwei Wang*, Energy Storage Mater. 2023, 59, 102788)

(Linwang Chen¹, Xiangkun Kong¹, et al, Chengwei Wang*, Energy Storage Mater. 2025, 83, 104752.)

	阐述了固态电池在发展中出现的问题； 创新性的利用合金化等策略将负极固固界面阻抗降低到10 Ω/cm2 以下
	巧妙地将超快高温合成与高熵正极材料结合，极大的优化了正极与固态电解质界面
	提出电子离子混合导体的概念，并将其应用到全固态电池中，实现了全固态电池常温超稳定循环
	制备超薄固态电解质片，解决了锂挥发的难题

研究重点3. 能源、水和生物医学用新型纳米导体和器件

(Chengwei Wang, et al, Nature Communications, 8, 15609, 2017.)

(Wenyi Xiang, et al, Chengwei Wang*, Advanced Materials,2504483, 1–11.)

(Bingzi Feng¹, Wenyi Xiang¹,et al, Chengwei Wang*, Angew. Chemie - Int. Ed. 2025, 24485, 1.)

	新型氢辅助可充电电池 尽管金属空气电池具有高能量密度和成本效益，但其阴极反应动力学迟缓，导致过电位高、能量效率低。本研究提出了一种基于锌空气电池技术的氢辅助电池（HAB），该电池在充电过程中将氢气引入阴极，同时保留了锌空气电池的放电过程，实现了超级快速充放电。
	提出了一种新型低温可充电电池技术（AZ-HAB）。该技术通过阴极重构（以氢氧化反应替代氧析出反应）和阳极优化（Al@Zn复合结构），显著提升了电池在低温环境下的动力学性能，在-20°C下循环寿命提升11倍，循环稳定性显著优于传统锌空电池，甚至在-40°C下仍能稳定运行超过800次循环，突破现有低温电池的技术瓶颈，为极端寒冷环境下的能源存储提供了可行方案。

研究重点4. 其他新型离子器件的开发

(Q. Pan, et al,Chengwei Wang*, ACS Energy Lett. 2024, 9, 2286.)

创新性的将锂离子固态电解质应用到质子导体上，解决了质子导体高温烧结的问题，提升了质子传输性能。