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机械工程学会摩擦学分会 润滑材料全国重点实验室 摩擦学学报
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研究进展

清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室李津津团队在宏观尺度固液协同超润滑新体系设计上取得重要进展 2026-08-06 近日，高端装备界面科学与技术全国重点实验室李津津副教授团队在宏观尺度固液协同超润滑新体系的设计上取得重要进展。相关成果以“Macro‐Superlubricity Induced by Synergistic Effect of Molybdenum Carbide/Molybdenum Disulfide Heterojunction and Conformation‐Transformable Ethylene Glycol Molecule”为题发表在Advanced Materials期刊上。该项研究提出了一种由固体碳化钼/二硫化钼异质结（Mo2CTx/MoS2）与构象可转换的液体乙二醇分子（EG）组成的固液协同润滑体系，并成功实现了在宏观尺度下能够兼具高承载、低磨损和超长服役寿命的超润滑状态。此外，该项研究对超润滑状态下由特殊摩擦膜主导的边界润滑机理、乙二醇分子的压力-润滑响应特性以及固体-液体界面相互作用对超润滑行为的影响等方面做了深入的研究与阐释。 研究内容 界面摩擦是机械、航空航天等领域中普遍存在的能量消耗现象。随着现代制造业的不断发展，机械部件经常在高载荷、高温等严苛环境下运行，这导致传统的润滑体系极易进入边界润滑状态，引发高摩擦系数和剧烈磨损，严重缩短设备服役寿命。因此，滑动摩擦系数小于0.01的“超润滑”技术被视为解决该项棘手问题的重要方案。目前，基于二维纳米材料与液体分子构筑的固液协同超润滑体系备受关注。值得注意的是，单一的二维纳米材料在宏观尺度下往往出现减摩或承载能力不足，并且固体与液体之间复杂的协同润滑机制仍不清晰，这极大地限制了新型超润滑体系的设计。 针对上述宏观尺度的超润滑面临的承载力低与机理不明的痛点，本研究提出了一种利用Mo2CTx/MoS2异质结纳米材料与构象可转换的EG分子的协同作用的整体解决方案。其核心思路在于通过引入具有硫空位增强的电子转移特性的范德华异质结纳米材料（图1），以增强固体添加剂在基础润滑剂中的分散性，并与乙二醇液体分子的压力-润滑响应特性相结合，成功在高接触压力下构筑了具有超低剪切强度的固液界面以实现宏观尺度的超润滑，并有效提升了润滑体系的减摩抗磨性能与可靠性。 图1 Mo2CTx/MoS2异质结中的纳米片形貌、元素组分以及电荷转移特性表征 摩擦学实验显示，Mo2CTx/MoS2-EG固液协同润滑体系展现出了卓越的摩擦学性能（图2）。在Si3N4/蓝宝石摩擦副上，实现了低至0.0044的超低摩擦系数，磨损率仅为8.17 × 10-10 mm3·N-1·m-1，相比基础润滑剂EG降低了96%以上。尤为重要的是，该润滑体系在711.9 MPa的高接触压力下仍表现出稳健的超润滑性，并且润滑服役寿命可达432,000次循环。Mo2CTx/MoS2-EG固液协同超润滑体系中的摩擦系数与承载性能随着异质结中两种纳米片的质量比与施加法向载荷的独特演化规律引起了研究团队的广泛兴趣（图2(c)–2(e)）。 图2 Mo2CTx/MoS2-EG固-液协同体系宏观的超润滑性能以及长寿命测试 通过对摩擦副表面磨损区域的多尺度表征得出，摩擦诱导分别形成了一层厚约59–103 nm的边界摩擦膜，且其内部存在较多的异质结-同质结共存区域（图3）。并且拉曼分析显示，MoS2倾向于吸附在SiO2界面，而Mo2CTx则更易与Al2O3界面结合，这种“非对称吸附”构筑了一个宏观尺度下的低剪切异质滑移界面（图3 (c)）。与此同时，DFT计算更是进一步验证了上述独特界面吸附特性与低剪切异质界面的结论（图4）。QMC计算则是验证了Mo2CTx纳米片的优异力学性能（图4(m)–4(n)）。上述结论共同揭示了纳米片质量比对固液协同体系摩擦学性能的影响（图2(c) –2(d)和图6(d)）。 图3 磨损区域边界摩擦膜的形貌结构与化学成分演变分析 图4 基于分子动力学模拟（DFT）与量子力学计算（QMC）相结合的边界润滑机理的详细阐释 基于拉曼光谱分析，摩擦剪切诱导二硫化钼纳米片表面硫空位缺陷的大幅增加，能有效增强界面吸附特性但也会增加异质界面的滑动能垒。因此上述边界润滑机制无法有效地阐释施加载荷对摩擦学性能的影响规律（图2(e））。值得注意的是，分子动力学（MD）模拟发现，EG分子在压力增加时，其邻式构象比例降低，反式构象比例增加，从而诱导分子排列从无序向层状有序结构转变。这种由氢键网络连接的有序层状流体膜能有效促进边界滑移并能大幅降低固-液界面的摩擦系数（图5(e）–5(l)）。AFM滑移长度测试进一步验证，EG分子在Mo2C-O表面的滑移长度显著高于MoS2表面（图5(r)），证实了Mo2C-O/EG界面具有更低的摩擦阻力，揭示了固液协同实现超润滑的分子级演化过程。 图5 低剪切强度固液界面位置与乙二醇分子的压力-润滑响应特性机制阐述 结合所有摩擦学实验与模拟数据，研究团队构建了完整的超润滑机理模型。在边界润滑区，异质结/同质结纳米片形成的边界摩擦膜通过纳米片之间的晶格失配来降低剪切强度（图6(b)）；在流体润滑区，法向压力与剪切应力共同诱导EG分子构象转变形成的短程有序结构与固液界面边界滑移共同作用（图6(c)），最终在高接触压力下实现了稳健的超润滑状态。该模型系统阐述了纳米材料组分和施加载荷条件对摩擦学性能的影响逻辑，为超润滑体系的扩展设计提供了指导（图6(d) –6(f)）。 图6 Mo2CTx/MoS2-EG固液协同超润滑体系的综合演化机理模型 研究结论 该研究工作通过将高性能二维异质结纳米材料与具有构象可转换特性的液体二元醇分子相结合，成功实现了在宏观尺度下能够兼具高承载、超低磨损和长服役寿命的超润滑状态，有助于为固液协同超润滑新体系的设计提供借鉴思路。 论文第一作者为博士生马晓阳和博士后张瑞，通讯作者为李津津副教授。博士生吴卓霖与董少文、博士后宋伟与杨永丰等共同参与了研究工作。该工作得到国家自然科学基金委和北京市自然科学基金委的支持。 论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.74061
清华大学机械系高端装备界面科学与技术全国重点实验室提出流动电势理论模型，揭示液滴发电电压演化机制 2026-08-03 液滴发电技术能够将水滴运动滴落过程中的机械能转化为电能，在环境能量采集和自供能器件领域具有重要应用潜力。然而，液滴与固体界面相互作用过程中的电荷产生与传输机制仍存在诸多争议，现有物理模型难以对液滴内部流动、界面电荷以及液体有限电导率等因素对发电过程的影响、输出电压的反转等现象进行统一合理解释 近日，清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室研究团队针对液滴发电机理这一关键科学问题，提出了一种基于流动电势（Streaming Potential）效应的液滴发电理论模型，揭示了液滴内部流动诱导电势差在液滴发电过程中的重要贡献。 研究团队设计了一种点电极液滴发电测试装置，通过改变电极的位置，系统研究了液滴铺展行为、界面接触状态以及内部流动对输出电压的影响。实验发现，液滴接触电极瞬间的铺展面积与输出峰值电压之间存在良好的线性关系，这表明液滴铺展过程是影响发电输出的重要因素。然而，在液滴铺展面积相近的情况下，将电极放置在不同位置却会产生显著不同的输出电压，峰值电压最高可产生3倍左右的差异，这说明仅基于铺展面积变化的模型无法完整解释液滴发电过程。 图1. 点电极液滴发电装置及输出电压特性示意图。（a）液滴发电实验装置；（b）典型输出电压波形；（c）电极位置变化对输出电压及液滴铺展面积的影响 基于这些实验发现，研究团队进一步提出液滴发电的流动电势理论模型。提出当液滴沿带电固体表面运动时，液体内部双电层Stern层外的自由电荷会受到液体流动驱动，形成流动电流；由于液体具有有限电导率，流动电流进一步产生沿液滴运动方向的瞬态电势差，从而决定和影响液滴发电的输出电压。该模型综合考虑了液滴内部流场、界面电荷、液体电导率以及电极位置等因素，能够有效描述多种实验测得的输出电压变化规律。 流动电势理论不仅能够解释不同电极位置导致的输出电压差异，还能够揭示长期以来液滴发电中的电压反转现象。研究发现，电压反转并不简单取决于液滴处于铺展还是回缩阶段，而是来源于液滴内部流动、电荷输运以及电极所处位置的流动电势变化之间的动态耦合作用。该模型与实验测得输出电压波形具有良好一致性，为理解液滴发电过程中的多物理场耦合机制提供了新的理论框架。 图2. 基于流动电势效应的液滴发电模型。（a）不同电极位置的电压曲线；（b）固液界面电双层结构与液滴内部流动电势差示意图；（c）模型计算结果与实验输出电压对比 该工作揭示了流动电势在液滴发电中的重要作用，为理解液滴发电机制提供了新的理论视角，并为未来高效率液滴能量采集器件的设计优化提供了重要依据。该研究提出的流动电势模型作为传统液固界面电荷转移机制的补充，有助于进一步完善液滴发电过程中的多物理场耦合理论。 该研究以 “Streaming Potential Effect in Droplet Electricity Generator” 为题，在线发表于Elsevier旗下纳米材料与能源领域的国际学术期刊Nano Energy。论文第一作者为机械系2022级直博生李京洋。通讯作者为田煜教授。马丽然教授、已毕业博士生李远哲共同参与了研究工作。该研究受到国家自然科学基金支持。 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2026.112249
盐师院孙世新团队构建分级多孔网络结构用于低成本的水体净化 2026-04-29        近日，盐城师范学院化学与环境工程学院孙世新团队联合天津大学周凯歌团队等研究单位，提出“分级支撑”创新设计策略，成功构建分级多孔网络结构，为低成本、可持续、多场景水体净化与海水淡化技术，提供了全新机制与技术路径。相关研究成果以“Microcrystal Cellulose-Mediated Interpenetrating Networks toward Synergistic Water Transport and Activation for High-Efficiency Solar-Driven Interfacial Evaporation”为题，在国际学术期刊Advanced Functional Materials 上发表。        太阳能界面蒸发以绿色高效的显著优势，成为应对全球水资源短缺问题的重要技术途径，领域核心瓶颈在于水输运动力学与水状态热力学的协同调控。传统生物质水凝胶虽具备亲水、廉价等优势，但普遍存在结构易坍塌、孔道分布紊乱、水输运阻力大和中间水活化效率低等问题，难以同时实现超快输水与高效蒸发，限制了工程化应用进程。        为解决上述问题，本研究提出 “分级支撑”的设计策略，以微晶纤维素为纳米骨架，与柔性海藻酸钙网络互穿组装，构建出长程有序、高连通的分级多孔结构，从微观层面解决水输运与水活化的协同调控难题。           本研究成果不仅实现了农业废弃物高值化利用，更为沿海苦咸水利用、工业废水处理和偏远地区应急供水等场景提供绿色低成本解决方案，契合国家“双碳”战略与生态文明建设需求。        该研究以盐城师范学院为第一署名单位，盐城师范学院与南京工业大学联合培养研究生黄智恒为第一作者，孙世新为第一署名通讯作者。研究得到国家自然科学基金等项目的资助。        论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.75251
北邮齐涛/王尚广团队在大模型可信保护领域取得重要进展 2026-03-23        近日，北京邮电大学计算机学院（国家示范性软件学院）王尚广、齐涛教授团队在大模型可信保护领域取得重要进展。相关研究以“基于信息同位素技术的黑盒大模型训练数据成员审计”（ Auditing unauthorized training data from AI generated content using information isotopes）为题。在学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上发表。        以大语言模型为代表的人工智能的飞速发展，高度依赖对海量人类生成数据的深度学习，然而当前训练数据的获取普遍面临严峻的版权与隐私挑战，即大量受版权保护的作品及隐私敏感的数据在未获授权的情况下被用于商业训练，开发者以模型性能提升的方式“隐性获利”，使得侵权行为极具隐蔽性。更为严峻的是，大模型的训练语料常被刻意遮蔽，数据持有者在面对仅提供接口服务的“黑盒”大模型时（用户只能访问模型生成内容），几乎无法发现侵权行为，更难以完成有效举证。因此，研究面向黑盒大模型的训练数据使用审计与证据验证技术，是推动AI合规治理、建立可执行的数据保护机制的关键问题。        针对上述挑战，本文首次揭示人工智能系统中的“信息同位素”机理，指出隐私数据中天然内嵌的微结构信息可在模型学习与生成过程中稳定保留，从而构成可追踪的隐式标识。在此基础上，构建信息同位素驱动的模型记忆量化理论，实现数据成员性的可计算表征与精确度量；提出跨模态推理引导的先验知识解耦与校准机制，系统剥离背景知识干扰；最终形成仅依赖模型输出的训练数据审计技术方法，突破了黑盒条件下大模型训练数据隐私与版权侵犯问题难检测的挑战，为面向大模型的可信数据治理提供了理论基础与技术路径（如图1）。 图1：算法流程图及关键技术说明        基于开源LLaMA-1系列模型（相关训练数据来源已开源）为测试对象的评估实验表明（如图2），本文所提算法以最高超过99%的检测准确率（显著性检验：p<0.01）实现了对训练数据成员性的精准识别，整体性能显著优于现有相关方法；同时证明了该方法在不同数据领域中具有良好的泛化能力，并且对多种对抗性数据攻击策略表现出较强的鲁棒性，表明了其在实际数据审计场景中的应用潜力。 图2：核心性能评测结果，其中InfoTracer为本文所提方法        研究进一步将评估范围扩展到了9个主流大模型服务，包括ChatGPT、Claude、Gemini、DeepSeek、Doubao等，并使用新闻、代码领域的数据集进行测试。实验结果表明（如图3），InfoTracer 依然能够保持极高的检测准确率，并在百万Token级长文本场景下仍保持稳定表现，进一步验证了其在 不透明商业 AI 系统训练数据审计中的有效性与实用性。 图3：InfoTracer方法在模型架构与数据规模上的泛化性验证        该研究为大模型时代的数据安全保护提供了可落地的技术路径，并从机理层面构建了黑盒条件下训练数据审计的系统化理论框架与方法范式，填补了数据可追踪性的关键空白，对完善大模型治理体系、推动可信人工智能发展具有重要意义。        北京邮电大学为本研究第一完成单位，北京邮电大学齐涛研究员为论文第一作者，北京邮电大学王尚广教授、清华大学黄永峰教授、香港科技大学谢悦琪研究员、剑桥大学Nicholas Lane教授为本研究共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金青年科学基金项目（A类）（62425203）、国家自然科学基金青年科学基金项目（C类）（62502044）等多个项目的资助和支持。        论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-68862-x
清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室智能制造与精密加工团队提出一种人工智能辅助的增强现实辅助装配程序创作与生成方法 2025-09-30 近日，清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室智能制造与精密加工团队提出了一种人工智能辅助的增强现实辅助装配指令创作与生成方法（ARAIAG），为高混合制造环境下的增强现实装配引导及程序智能生成提供了创新解决方案。研究成果以"AI-aided Automated AR-Assisted Assembly Instruction Authoring and Generation method"为题，发表于《Journal of Manufacturing Systems》期刊。论文第一作者为清华大学机械工程系博士生林君健，通讯作者为张建富长聘教授，论文作者还包括王健健副教授、冯平法教授、张翔宇助理研究员和郁鼎文教授。 随着制造业向个性化、高混合生产模式转型，传统的增强现实（AR）装配系统面临着开发周期长、成本高、需要专业编程技能等挑战。特别是在产品种类频繁变化的高混合装配环境中，为每个产品变体创建新的AR程序变得极其低效。针对这一问题，研究团队开发了ARAIAG方法（图1），使工程师无需编程即可快速创建和生成AR装配指令。 图1 人工智能辅助的增强现实辅助装配程序创作与生成方法（ARAIAG） 该方法的核心创新包括四个方面：首先，通过多深度相机系统记录工程师的装配演示过程，生成三维点云视频，完整捕获装配过程中的操作细节、零件位姿变化和装配顺序；其次，工程师可在虚拟现实环境中沉浸式地设计 该方法的核心创新包括四个方面：首先，通过多深度相机系统记录工程师的装配演示过程，生成三维点云视频，完整捕获装配过程中的操作细节、零件位姿变化和装配顺序；其次，工程师可在虚拟现实环境中沉浸式地设计AR指令内容，通过自然手势交互添加和编辑装配信息；第三，系统采用随机采样一致性与迭代最近点相结合的算法实现零件模型的自动空间配准；最后，通过后训练的大语言模型自动生成装配指令文本，相较于传统方法在ROUGE-1、ROUGE-2和ROUGE-L F1分数上分别提升了20.96%、67.39%和42.27%，显著减少了装配指令生成的幻觉现象和上下文混淆错误。 该研究的主要贡献在于：提出了基于点云视频装配演示的新型AR指令范式，实现了无代码的创作与生成过程；开发了考虑手部装配轨迹和零件三维模型特征的点云配准算法，实现了虚实空间配准、零件空间定位和装配方向智能识别；构建了标准化的数据库架构和自然人机交互方法，结合大语言模型辅助内容生成，自动创建交互式和指导性的AR装配程序。这项研究为制造业数字化转型提供了重要技术支撑，特别是在需要频繁更新装配程序的高混合制造环境中，可显著降低AR技术工业应用的门槛，提高系统开发效率和智能化水平。 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2025.08.019
2025-09-26 本文来自《摩擦学学报》2022年第42卷第1期，由广东工业大学谭桂斌团队和国家橡塑密封工程中心黄兴团队等合作完成。该团队从全系统流-固-热-动多物理场耦合时的软润滑机理出发，简要介绍了软材料密封的摩擦学系统模型，讨论了极端工况、尺度和环境下软材料的各种摩擦与润滑在线测试技术，以及国内外在极端工况下高端橡塑密封件试验台架和基础数据库的最新研究进展。 高性能密封、液压、轴承等技术门槛高、创新性强、根植性深，难以轻易模仿，需要长期投入和积累，被称为制造业中的“硬科技”，对于“国之重器”的性能、质量和可靠性具有“锚定”作用。   如果将高端装备视为工业的“心脏”，关键核心橡塑密封就是高端装备“心脏瓣膜”，属于世界前沿的高精尖技术，在国民经济建设、国家安全和尖端科学技术发展中占据着非常重要的战略地位。据了解，橡塑密封行业发挥着极其重要且不可替代的“四两拨千斤”的作用，取得了巨大的社会与经济效益，赢得了“小行业里的大行业”的赞誉。同时，软材料密封作为高端装备的“心脏瓣膜”，如果“瓣膜”漏了、坏了，出现“失血过多、动脉受损”等恶性事故，将导致整机设备的休克、瘫痪，乃至人员伤亡等事故。 在1986年1月28日，美国“挑战者号”航天飞机就因为右侧固体火箭助推器的1个“O”形密封圈失效，导致发射升空73秒时爆炸，牺牲了7名航天员，是人类探索宇宙的一次巨大灾难。毫不夸张地说，一些关键密封件的有效性甚至能决定一个航天器（航空器）的命运，是工业发达国家的科技竞争高地。针对“深空、深海、深地、极地探测”不同的服役工况和设备类型，制造商开发了各种各样的软材料密封装置或结构，以适应复杂多变的装备服役环境。从零部件摩擦学的角度看，软材料密封副包含了橡胶摩擦学系统问题，它与宏观参数、微观特征、运行工况和润滑液膜等因素相关，这就要求研究人员开发和应用零件摩擦副的宏/微观测试技术。    图 1   Spikes课题组的软材料摩擦界面在线观测示意图 随着中国航天航空、能源电力、智能新能源汽车等产业发展，要提高国产化替代率，我国橡塑密封行业面临着历史性的发展机遇。“十四五”期间，国家在关键基础件及元器件、基础软件、基础材料等产业投入了大量的资金和资源，同时也有越来越多的人开始关注“工业强基”和零部件摩擦学，新型的在线测试技术和装备等也应得到更多的关注。 大变形软材料接触摩擦的在线测试装备与技术分析
2025-09-21 本文来自《摩擦学学报》2022年第42卷第1期，由广东工业大学谭桂斌团队和国家橡塑密封工程中心黄兴团队等合作完成。该团队从全系统流-固-热-动多物理场耦合时的软润滑机理出发，简要介绍了软材料密封的摩擦学系统模型，讨论了极端工况、尺度和环境下软材料的各种摩擦与润滑在线测试技术，以及国内外在极端工况下高端橡塑密封件试验台架和基础数据库的最新研究进展。 高性能密封、液压、轴承等技术门槛高、创新性强、根植性深，难以轻易模仿，需要长期投入和积累，被称为制造业中的“硬科技”，对于“国之重器”的性能、质量和可靠性具有“锚定”作用。   如果将高端装备视为工业的“心脏”，关键核心橡塑密封就是高端装备“心脏瓣膜”，属于世界前沿的高精尖技术，在国民经济建设、国家安全和尖端科学技术发展中占据着非常重要的战略地位。据了解，橡塑密封行业发挥着极其重要且不可替代的“四两拨千斤”的作用，取得了巨大的社会与经济效益，赢得了“小行业里的大行业”的赞誉。同时，软材料密封作为高端装备的“心脏瓣膜”，如果“瓣膜”漏了、坏了，出现“失血过多、动脉受损”等恶性事故，将导致整机设备的休克、瘫痪，乃至人员伤亡等事故。 在1986年1月28日，美国“挑战者号”航天飞机就因为右侧固体火箭助推器的1个“O”形密封圈失效，导致发射升空73秒时爆炸，牺牲了7名航天员，是人类探索宇宙的一次巨大灾难。毫不夸张地说，一些关键密封件的有效性甚至能决定一个航天器（航空器）的命运，是工业发达国家的科技竞争高地。针对“深空、深海、深地、极地探测”不同的服役工况和设备类型，制造商开发了各种各样的软材料密封装置或结构，以适应复杂多变的装备服役环境。从零部件摩擦学的角度看，软材料密封副包含了橡胶摩擦学系统问题，它与宏观参数、微观特征、运行工况和润滑液膜等因素相关，这就要求研究人员开发和应用零件摩擦副的宏/微观测试技术。    图 1   Spikes课题组的软材料摩擦界面在线观测示意图 随着中国航天航空、能源电力、智能新能源汽车等产业发展，要提高国产化替代率，我国橡塑密封行业面临着历史性的发展机遇。“十四五”期间，国家在关键基础件及元器件、基础软件、基础材料等产业投入了大量的资金和资源，同时也有越来越多的人开始关注“工业强基”和零部件摩擦学，新型的在线测试技术和装备等也应得到更多的关注。 大变形软材料接触摩擦的在线测试装备与技术分析
苏大严锋团队报道了一种凝胶介导的内压力封装技术 2025-09-09 近日，苏州大学材料与化学化工学部严锋教授课题组在《自然-材料》（Nature Materials）期刊上发表了题为“Flexible fibre-shaped fuel cells with gel-mediated internal pressure encapsulation”的研究论文。论文以苏州大学第一及通讯署名单位发表，第一作者为我校博士生袁永江、刘子央，通讯作者为我校严锋教授、孙哲副研究员，以及东华大学朱美芳教授。 为应对移动设备与可穿戴设备迅速普及带来的对轻量化、柔性化能源解决方案日益增长的需求，近年来，研究人员开发出多种柔性电源系统，如柔性太阳能电池、柔性锂离子电池等。目前，柔性电源系统仍面临诸如对光源依赖性强、能量密度需求提升以及充电速度慢等挑战。 该成果创新性报道了一种凝胶介导的内压力封装技术，并成功用于柔性纤维状燃料电池的制备。研究团队巧妙利用凝胶纤维在吸收甲醇（燃料）过程中展现的动态膨胀特性，提出了一套自适应内压力封装策略，最终高效制备出性能优异的纤维状甲醇燃料电池。所制备的柔性燃料电池具备突出的环境适应性与实用性能：可在-22℃至70℃的宽温度区间内稳定运行；兼具可裁剪性、防水性与快速燃料补给能力；经2000次大角度弯曲循环测试后，仍能保持稳定的放电性能。该成果为解决当前燃料电池及燃料电池堆在轻量化、柔性化发展中面临的核心难题提供了具有价值的有效解决方案，对推动柔性能源器件的产业化应用具有重要意义。 柔性纤维状燃料电池结构示意图 论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02319-2
北大杨仝团队首次提出名为iFairy的超低比特量化方案 2025-09-09 为破解大模型部署与推理成本高昂的困境，近日，北京大学杨仝教授团队首次提出名为iFairy的超低比特量化方案。该方案创新性地利用复数{±1, ±i}对模型权重进行2-bit量化，在实现1/8极致压缩与“无乘法”推理加速的同时，语言建模能力和下游任务表现反超了同尺寸的全精度LLaMA基座模型。相关论文题为“iFairy: the First 2-bit Complex LLM with All Parameters in {±1, ±i}”。 研究聚焦于大语言模型在真实应用中的空间和时间瓶颈。传统全精度模型参数量大、推理能耗高；尽管已有低比特量化降低了模型体积，但核心矩阵乘法仍广泛依赖乘法运算，难以从根本上压缩推理时延和能耗。为此，团队提出在复数平面进行2-bit量化：通过相位映射将权重限定为四个单位根{+1, −1, +i, −i}，在不增加位宽的情况下充分利用2bit信息容量，同时保持量化集合的对称性和训练稳定性。 PhaseQuant量化算法示意图 在实现层面，iFairy配套提出PhaseQuant量化策略与复数化Transformer设计。当量化权重取{±1, ±i}时，张量乘法可退化为符号翻转、实虚部交换与加减等低成本操作，从而在核心GEMM中大幅减少乘法指令；同时在注意力计算中使用Hermitian内积的实部得到实值相似度分数，并在位置编码中采用复数旋转形式，实现与主流Transformer架构的兼容。得益于2-bit权重表示，模型存储相较FP16可压缩至约1/8，具备向边缘端落地的潜在优势。 iFairy模型主干 在与同规模全精度（FP16/BF16）基座模型对齐的数据与训练条件下，团队报告的结果显示：在语言建模任务上，2-bit iFairy的困惑度（PPL）较全精度模型有明显下降，部分数据集上的降幅约可达10%；在若干zero-shot下游任务评测中，1.3B规模的2-bit模型平均分略高于全精度基座，700M规模随任务有所差异但整体保持竞争力。进一步的参数分布分析显示，训练后量化权重在{±1, ±i}之间分布较为均衡，表明模型能够有效利用复数码本进行表示学习。 iFairy PPL评测结果 iFairy下游任务评测结果（zero-shot） 该研究在“高效表示-无乘法推理-复数化结构”三方面提出系统性方案，为在有限资源条件下实现高性能推理提供了新的技术路径，也为今后在移动终端与其他资源受限场景中的大模型部署带来新的可能。 杨仝团队希望在未来围绕复数域算法与硬件协同设计、端侧部署优化以及更大规模预训练验证等方向持续推进研究，推动高效大模型技术走向产业化与开放共享。相关论文、训练代码、模型权重与实验脚本已全部开源，配套提供从训练、评测到可复现实验的完整流程，人人皆可复现训练。 huggingface链接：https://huggingface.co/PKU-DS-LAB/Fairy-plus-minus-i-700M，https://huggingface.co/PKU-DS-LAB/Fairy-plus-minus-i-1.3B
清华王泉明团队成功获得基于原子精确银纳米团簇的二十面体结构演化机制解析 2025-09-09 近日，清华大学化学系王泉明课题组在利用金属纳米团簇来研究银二十面体演化方面取得新突破。该研究通过配体工程和动力学控制，合成了两例高核二十面体银纳米团簇Ag213和Ag429。单晶X射线衍射结果显示Ag213和Ag429分别具有多层二十面体核心Ag141(Ag13@Ag42@Ag86)和Ag297(Ag13@Ag42@Ag92@Ag150)，它们原子精确的结构展示出二十面体从核到晶种的逐层生长模式。 金属纳米颗粒的形貌调控因其与性质密切相关而至关重要。理解纳米颗粒的演化路径是实现形状控制和性能调控的关键。纳米颗粒合成通常包含成核、晶种形成及纳米晶生长三个阶段。虽然成核机制已得到广泛研究，且通过电子显微镜揭示了从晶种到纳米晶的演化过程，但由于初始成核物种尺寸极小，观测从核到晶种的生长过程极具挑战。由于存在许多竞争路径，控制多孪晶金属纳米粒子的生长非常困难。二十面体结构常见于贵金属纳米颗粒，其晶面、顶角与棱边共同赋予该结构独特的电子、光学及催化特性。 王泉明团队长期从事金属纳米团簇的结构演化与性能调控研究。通过精准调控表面配体和还原条件等合成参数，成功制备出大尺寸银二十面体团簇，[Ag213(C≡CR1)96]5-和[Ag429Cl24(C≡CR2)150]5-(Ag213和Ag429, R1 =3,4,5-F3C6H2，R2 = 4-CF3C6H4)。值得注意的是，Ag429是目前所知最大的含有Ag0的原子精确的银纳米团簇。4层核壳结构的Ag213是由二十面体的核心Ag141(Ag13@Ag42@Ag86)和最外层Ag72(C≡CR1)96组成。Ag429具有5层中心嵌套的结构。它的内核是二十面体的Ag297(Ag13@Ag42@Ag92@Ag150)和最外层的Ag132(C≡CR2)150。它们原子精确的结构为揭示纳米颗粒从核到晶种的逐层演变式的生长机制提供了关键实验依据。表面等离子共振吸收和泵浦功率依赖的激发态动力学证实这两个巨大的银纳米团簇本质上是金属性的。 该工作表明，单晶X射线衍射仍然是确定精确结构最有效的手段。确定巨型金属纳米团簇的结构可以为纳米颗粒的生长过程提供宝贵的见解。由于巨型金属纳米团簇的实例尚属稀缺，配体工程学在构建大尺寸纳米团簇结构多样性方面值得深入研究。此外，异金属掺杂可作为提升金属纳米团簇稳定性与增强其物化特性的有效策略。随着对金属纳米团簇及纳米颗粒结构演化的深入研究，预期将涌现出更多具有新颖功能特性的团簇材料体系。 图1.Ag213（A-F）与Ag429（G-O）的结构解析。（A）中心为Ag13的内层二十面体；（B）第二层Ag42二十面体；（C）第三层Ag86二十面体；（D）沿C2对称轴观察的二十面体Ag141核心；（E）最外层Ag72壳层；（F）Ag213内核结构（蓝色标注最外层Ag72）；（G）中心为Ag13的内层二十面体；（H）第二层Ag42二十面体；（I）第三层Ag92二十面体；（J）第四层Ag150二十面体；（K-M）分别沿C2、C3、C5轴观察的Ag297二十面体；（N）最外层Ag132壳层；（O）Ag429内核整体结构（蓝色标注最外层Ag132） 图2.Ag213与Ag429的稳态吸收光谱与激发态动力学特性 研究成果以“基于原子精确银纳米团簇的二十面体结构演化机制解析”(Deciphering icosahedra structuralevolution with atomically precisesilver nanoclusters)为题，于8月29日在线发表于《科学》（Science）。 清华大学化学系教授王泉明为论文通讯作者，清华大学化学系博士后胡枫为论文第一作者。研究得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划等的支持。 论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx6639
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