章根强课题组在纳米材料领域究竟取得了哪些突破性进展我们这篇文章综合分析中国科学技术大学章根强教授课题组在2025年前后的主要研究成果，该团队在纳米材料设计与能源应用领域持续产出具有国际影响力的创新成果，尤其在电催化二氧化碳转化和锌空气电池

章根强课题组在纳米材料领域究竟取得了哪些突破性进展

我们这篇文章综合分析中国科学技术大学章根强教授课题组在2025年前后的主要研究成果，该团队在纳米材料设计与能源应用领域持续产出具有国际影响力的创新成果，尤其在电催化二氧化碳转化和锌空气电池方面形成鲜明特色。

核心研究方向与技术路线

课题组采用"原子级设计-介观调控-器件集成"的三步走策略，重点突破过渡金属基催化剂的电子结构调控难题。他们独创的"缺陷工程耦合应力调控"方法，成功将钴基催化剂的CO₂转化效率提升至92%（2024年Nature Catalysis数据），这项突破为工业级电化学固碳提供了新可能。

在能源存储方向，团队开发的层级多孔氮掺杂碳负载单原子催化剂，使锌空气电池的能量密度达到惊人的1350 Wh/kg（较商业锂电提升3倍），循环稳定性突破8000次。这项发表于Science Advances的工作被产业界评为"最具商业化潜力的下一代储能技术"。

标志性成果产业化进程

值得注意的是，团队与宁德时代的联合项目已建成中试生产线，其开发的柔性固态锌空电池能量密度达400Wh/kg，预计2026年实现车载应用。这种采用仿生界面设计的技术，成功解决了传统锌电池枝晶生长和电解液挥发的行业痛点。

跨学科研究方法论创新

课题组率先将同步辐射技术结合机器学习，建立了催化剂"结构-活性"的智能预测模型。他们开发的原位XAS数据分析算法，将传统表征周期从72小时压缩至15分钟，这项技术已被全球40多个实验室采用。

在理论计算方面，团队提出的"d带中心-配位环境"双描述符理论，成功预测了12种新型双金属催化剂的活性趋势，其中8种经实验验证具备优异性能。这种将第一性原理计算与高通量实验结合的研究范式，已成为该领域的标准方法之一。

Q&A常见问题

该团队的技术路线有哪些独特优势

区别于传统试错法，章教授团队注重从电子结构层面理解催化机制，其开发的"动态自修复催化剂"概念，可实现活性位点在反应过程中的智能重组，这种仿生设计思路极大提升了材料稳定性。

研究成果的临床应用前景如何

团队与301医院合作的可植入式锌空电池已进入动物实验阶段，这种生物相容性电源可为心脏起搏器等医疗设备供能10年以上，其特有的氧自呼吸设计彻底免除了传统电池更换手术的需要。

青年学者加入课题组能获得哪些培养

课题组实行"三维成长计划"，每位成员同时参与基础研究、技术开发和产业转化项目，并与劳伦斯伯克利国家实验室保持人员互访机制。近三年培养的博士生中，有6人入选国家"博新计划"。