电化学工程与材料研究室

【研究室总体介绍】

  电化学工程与材料研究室为北京科技大学腐蚀与防护中心、腐蚀磨蚀与表面技术北京市重点实验室、北京表面纳米技术工程研究中心、新材料技术研究院表面科学与技术研究所等的主要研究室之一。主要从事以下方面的研究工作:耐蚀材料、功能材料、航天材料开发,材料腐蚀与防护行为机理,新型电子、微波/光学、吸波、微制冷元器件的设计与开发,材料/纳米材料的电化学制备与应用,先进表面技术/表面纳米工程,节能环保湿法冶金新技术,新能源材料,污水电化学处理技术,油气开采输运炼制、航天/航空/军备/海洋/火电等超(超)临界环境服役装置的腐蚀与控制,材料剩余强度及寿命评估、软件系统开发等研究。2000年以来,承担60余项国家、省部和企业合作项目,包括国家重大科技专项、“973”计划、“863”计划、国家科技支撑计划、自然科学基金重点/面上/青年项目、教育部/北京市重大科技项目、国家安全总局/国防科工委项目、北京市/广东省产学研重大项目、中石化/中石油/中铝/航天科技集团等科技项目。

  研究室目前有教师3人:教授/博士生导师2人、副教授/硕士生导师1人,2000年以来已培养毕业博士、硕士研究生180余人,目前在读博士后、博士、硕士研究生40余名。本梯队同时招收学术型和专业学位型硕士研究生。

  学术型专业名称为材料科学与工程,专业方向为:1)电化学工程与材料;2)材料的腐蚀与防护;3)纳米材料制备与性能;4)电磁功能材料及器件;5)功能涂层材料与技术;6)功能材料及其服役行为;7)新型电池与超级电容器材料;8)功能薄膜材料;9)材料表面化学与技术;10)表面纳米技术;11)纳米、功能、结构、耐高温材料及其服役行为。

  专业学位型专业名称为材料工程,专业方向为:1)材料腐蚀控制工程;2)工程材料及其服役行为;3)电磁功能材料及器件;4)反应合成与纳米材料;5)功能薄膜材料;6)能源材料。

  研究室地址:北京科技大学腐蚀与防护中心楼二楼南侧

  教师办公室:223房间,电话:010-62332548,电子信箱:ecm@ustb.edu.cn

  学生学习室:221房间,电话:010-62332067

【研究室成员介绍】

  孟惠民  洋 王旭东 

【研究室主要研究内容及科研成果】

  1、航天/航空/军备/油气开采输运炼制/钢铁冶金/海洋等领域的腐蚀与控制/剩余强度及寿命评估/软件系统开发

  主要研究:航天/航空/军备/油气开采输运炼制/钢铁冶金/海洋等领域装置与材料的腐蚀失效规律、检测与评价方法、风险评估技术,工业设备的使用寿命预测以及腐蚀控制手段的应用研究,开发应用软件系统。

  2、功能材料/纳米材料的制备与新型元器件设计

  主要研究:功能陶瓷与新型电子元器件、电磁及多物理场超材料与新型微波/光学器件、铁电制冷材料研究与微型制冷器、铁氧体软磁材料与吸波器件、铁性材料的多场耦合响应及其环境断裂机理等;采用电化学方法研究:金属/合金纳米粉体材料液相还原制备、非晶纳米晶材料、块体非晶和薄膜非晶材料的电化学制备与成型技术,开拓非晶、非晶纳米晶复合材料和纳米材料等功能材料的应用。

  3、先进表面技术/表面纳米技术

  研发以耐蚀、耐磨和功能性等为目的多种表面技术,包括:电化学沉积、化学沉积、反应烧结、热喷涂、纳米复合有机涂层等表面技术,主要研究:高催化活性的纳米晶氧化物涂层烧结成型技术、功能性非晶纳米晶复合涂层电化学沉积技术、高耐蚀耐磨纳米强化非晶复合涂层热喷涂技术,快速注射/喷涂成型的环保型纳米复合聚氨脂/聚脲涂料,卫星航天器用防护涂层,发动机叶片、高超飞行器热防护材料。

  4、复杂多相及苛刻环境下材料腐蚀、评价技术

  主要研究:油气开采输送炼制过程中的多相流体系的腐蚀过程、航天器宇宙环境用材料或防护涂层失效过程、大型水利枢纽工程中水轮机冲刷腐蚀和空泡腐蚀过程、火电等超(超)临界等的复杂多相及苛刻环境下材料腐蚀与检测、评价技术,建有海洋、航天、油气开采输送炼制等环境的腐蚀加速模拟方法、海洋腐蚀仿真模型、单空泡腐蚀试验装置等。

  5、新能源与污水环保处理纳米新材料、新技术与新装置研究

  主要研究:清洁高效电解海水制氢电极新材料与电解装置,氧阴极法节能制备电解二氧化锰用新电极材料、新工艺与新装置,500F/g级高比电容低成本电极新材料制备与电化学超级电容器产品,太阳能电池玻璃高透光自清洁纳米防护液材料与涂覆工艺,风能发电叶片长寿命防护涂层的国产化,难降解有机废水电解处理等的新材料、新技术与材料的纳米效应。

【代表性文献】

  1. 孟惠民,吴继勋,刘群先,卢燕平,张普强,高速电镀锌-镍合金,北京科技大学学报,1996,18(5):473.
  2. 孟惠民,盛满正嗣,松永守央,周期的逆电解にょる酸化イリジゥム系アノ―ドの异常劣化,表面技术,1998,49(10):1127.
  3. 陈建民,孟惠民,李英义,腐蚀后管道时效分析与爆破试验,油气储运,1998,17(3):28-30.
  4. 孟惠民 李金鸿 俞宏英 李辉勤 樊自拴 孙冬柏,贵金属氧化物电极处理有机废水,北京科技大学学报,2003,25 (10):405-409.
  5. 孟惠民 李泉明 李辉勤 孙冬柏,炼油装置腐蚀诊断支援系统的研究,石油炼制与化工,2003,34 (11):53-56.
  6. 孟惠民,石锗元,王旭东,俞宏英,李辉勤,樊自拴,松永守央,孙冬柏,抗有机物劣化的贵金属氧化物涂层电极的开发,中国有色金属学报,2004,14(S3):371-375.
  7. Zhi-Guo Ye, Hui-Min Meng, Dong-Bai Sun,New Degradation Mechanism of Ti/IrO2+MnO2 Anode for Oxygen Evolution in 0.5M H2SO4 solution,Electrochimica Acta,2008,53(18):5639- 5643.
  8. 李全德,孟惠民,人工加速老化对聚脲涂料防护性能的影响,北京科技大学学报,2011, 33(1): 71-75.
  9. Jiang Nan; Meng, Hui-Min; Song, Li-Jun; Yu, Hong-Ying,Study on Ni-Fe-C cathode for hydrogen evolution from seawater electrolysis,International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35(15) : 8056-8062.
  10. Nan Jiang,Hui-Min Meng.The durability of different elements doped manganese dioxide-coated anodes for oxygen evolution in seawater electrolysis,Surface & Coatings Technology,2012,206(21):4362-4367.
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  32. Jing Tang, Huimin Meng, Xuan Liang. Effect Platinum particle size and Oxygen pressure on activity of Platinum/Carbon gas diffusion electrodes in high temperature acid medium. Materials Science Forum, 2016(859): 169-147.
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  36. 王旭东,李春东等.电子与质子综合辐照下ZnO白漆的光学性能退化研究.航天器环境工程.2010,27(5):581-584.
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  45. Yang Li, Chuanbao Liu, Yang Bai, Lijie Qiao and Ji Zhou. Ultrathin Hydrogen Diffusion Cloak, Advanced Theory and Simulations, 1, 170004 (2018).
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  54. Liang Wang, Yang Bai, Xuefei Lu, Jiang-Li Cao and Li-Jie Qiao, Ultra-low percolation threshold in ferrite-metal cofired ceramics brings both high permeability and high permittivity, Scientific Reports, 5: 7580 (2015).
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  56. Y. Bai, X. Han, X.C. Zheng, L.J. Qiao, Both high reliability and giant electrocaloric strength in BaTiO3 ceramics, Scientific Reports, 3: 2895 (2013)
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  62. F. Xu, Y. Bai, L.J. Qiao, Hongjie Zhao, Ji Zhou, Left-handed behavior and low-loss passband in a ferromagnetic sandwich structure, Applied Physics Letters, 95: 114104 (2009)
  63. Y. Bai, H.S. Chen, J.J. Zhang, Y. Luo, B. Li, L.X. Ran, J.A. Kong, J. Zhou, Left-handed material based on ferroelectric medium, Optics Express, 15: 8284-8289 (2007)
  64. Y. Bai, J. Zhou, Y. Sun, B. Li, Z.X. Yue, Z.L. Gui, L.T. Li, Effect of electromagnetic environment on the dielectric resonance in the ferroelectric- ferromagnetic composite, Applied Physics Letters, 89: 1129077 (2006)

【授权专利】

  • 孟惠民、何庆龙、俞宏英、樊自拴、王旭东、孙冬柏,一种应用于管线钢腐蚀研究的改进设计装置,专利号:ZL 200710065218.5, 授权日:2009.5 13.
  • 孟惠民、宋利君、孙冬柏、俞宏英, 一种电解海水制备氢气和氧气的电解设备及其工艺,专利号:ZL201010293440.2,授权日:2011.10.12.
  • 孟惠民、郭琳、张慧、孙冬柏、俞宏英、樊自栓、王旭东,一种节能型电解二氧化锰的制备方法,专利号:ZL201010578846.5,授权日:2011.12.28.
  • 孟惠民、史艳华、孙冬柏、俞宏英、樊自栓、王旭东,一种网孔状纳米结构锰系氧化物镀层及其制备方法,专利号:ZL200710176693.X,授权日:2010.5.28.
  • 孟惠民、孙冬柏、俞宏英、樊自栓、王旭东,一种用于处理有机废水的流化床电极反应器,专利号:ZL 200610144148.8, 授权日:2009.6.17.
  • 孟惠民、史艳华、孙冬柏、俞宏英、樊自栓、王旭东,一种快速电解降解苯胺的方法,专利号:ZL 200610144149.2, 授权日:2009.6.17.
  • 孟惠民、王建升、孙冬柏、俞宏英、樊自拴、王旭东,一种金属轧辊表面电火花强化方法,专利号:ZL200910084728.6,授权日:2011.8.14.
  • 孟惠民、王书真、俞宏英,一种以网孔状纳米结构锰系氧化物电极组装的超级电容器,专利号:ZL201110402732.X,授权日:2013.7.24
  • 王旭东等,一种用于环境试验的海水飞溅模拟试验装置,200920108502.0,授权日2010-06-23
  • 樊自拴、张丽娜、王 勇、孙冬柏、孟惠民、俞宏英、王旭东. 一种等离子熔覆铁基非晶纳米晶涂层及其制备方法,CN100510182C,授权日:2009.7.8.
  • 樊自拴、王勇、张丽娜、孙冬柏、孟惠民、俞宏英、王旭东. FE基非晶纳米晶喷涂粉末及其氩气雾化制备方法,CN100554484C,授权日:2009.10.28.
  • 白洋、郑广平、石三强,一种应用无铅铁电材料的片式微制冷器及其制备方法,专利号:ZL201010146958.3,授权日:2012.11.07
  • 白洋、徐芳、张丽晖、乔利杰、李金许,一种基于左手特性的低损耗可调带通滤波器,专利号:ZL200910079153.9,授权日:2013.03.27
  • 杜晋峰、白洋、乔利杰、褚武扬,一种氢传感器用壳聚糖质子交换膜的制备方法,专利号:ZL200810226502.0,授权日:2011.06.22
  • 王智瑛、白洋、乔利杰,一种螺旋扣式防侧漏氢传感器外壳结构,专利号:ZL200810104021.2,授权日:2011.10.12
  • 王智瑛、白洋, 乔利杰,一种利用氢传感器测量空气中氢气含量的方法,专利号:ZL200810104022.7,授权日:2011.08.10
  • 徐芳、白洋、乔利杰,一种复合材料片式感性元件及其制备方法,专利号:ZL200810089087.9,授权日:2011.02.16
  • 白洋、徐芳、乔利杰,一种低温烧结六角晶系软磁铁氧体,专利号:ZL200710118909.7,授权日:2011.02.16

【研究室承担科研项目】

  • 月球原位资源利用可行性研究,航天八院项目,负责人 王旭东
  • 载人月球车材料防护技术研究,航天八院项目,负责人 王旭东
  • 空间环境下漆类材料宏观性能与微观机制的构效关系研究,国防科技重点实验室开放基金项目,负责人 王旭东
  • 航天器异种材料电偶腐蚀兼容性选用技术研究,总装备部项目,负责人 王旭东
  • 探月三期航天器及地面设备环境适应性评价研究,航天八院项目,负责人 王旭东
  • 镁合金表面防腐及其与导电、热控功能一体化制备技术,国家重点研发计划课题,负责人 王旭东
  • 材料环境失效过程的多因素耦合加速模拟实验技术,国家重点研发计划课题,负责人 王旭东
  • 核电站用高强度紧固件安全性评价与防护技术研究,苏州热工研究院项目,负责人 王旭东
  • 高铁高性能牵引供电系统保护层服役评价研究,国家重大科技专项课题,负责人 孟惠民
  • 海洋工程装备材料腐蚀与防护关键技术基础研究(海洋环境下磨蚀过程的力学-电化学机理研究),国家“973”项目(课题),负责人 孟惠民
  • 氧阴极法节能环保制备二氧化锰电解规律研究,国家自然科学基金项目,负责人 孟惠民
  • 供水球墨铸铁管土壤腐蚀与服役寿命研究,负责人 孟惠民
  • 中组部“万人计划——青年拔尖人才”,负责人 白洋
  • 教育部“新世纪优秀人才支持计划”,负责人 白洋
  • 陶瓷基超常介质的对称破缺和石墨烯多重调制,国家自然科学基金项目,负责人 白洋
  • 准同型相界铁电材料电卡效应影响规律与机理研究,国家自然科学基金项目,负责人 白洋
  • 多场耦合条件下铁电厚膜电卡效应动力学研究,国家自然科学基金项目,负责人 白洋
  • 外场调节铁电铁磁复合左手材料电磁特性的研究,国家自然科学基金项目,负责人 白洋

【研究室团队建设】