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人工超材料是指亞波長尺度單元按一定的宏觀排列方式形成的人工復(fù)合電磁結(jié)構(gòu)。由于其基本單元和排列方式都可任意設(shè)計，因此能構(gòu)造出傳統(tǒng)材料與傳統(tǒng)技術(shù)不能實現(xiàn)的超常規(guī)媒質(zhì)參數(shù)，進而對電磁波進行高效靈活調(diào)控，實現(xiàn)一系列自然界不存在的新奇物理特性和應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的電磁超材料和超表面都是基于連續(xù)變化的媒質(zhì)參數(shù)，很難實時地操控電磁波。 以程強教授為核心團隊的課題組在國際上首次提出“數(shù)字編碼與可編程超材料”，提出用二進制數(shù)字編碼來表征超材料的思想，通過改變數(shù)字編碼單元“0”和“1”的空間排布來控制電磁波。這一概念的提出不僅簡化了超材料的設(shè)計難度和優(yōu)化流程，構(gòu)建了超材料由物理空間通往數(shù)字空間的橋梁，使人們能夠從信息科學(xué)的角度來理解和探索超材料。更重要地是，超材料的數(shù)字化編碼表征方式非常有利于結(jié)合一些有源器件（例如二極管和MEMS開關(guān)等），在現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）等電路系統(tǒng)的控制下實時地數(shù)字化調(diào)控電磁波，動態(tài)地實現(xiàn)多種完全不同的功能。 在該工作中，作者利用優(yōu)化算法，設(shè)計相應(yīng)的時空三維編碼矩陣，超表面將入射波能量分散到空間任意方向和任意諧波頻譜上，這一特性很好地縮減了雷達散射截面（RCS），未來有望應(yīng)用于新型的計算成像系統(tǒng)。更重要的是，引入時間維度的編碼之后，可以擴展傳統(tǒng)的空間編碼比特數(shù)，降低了實現(xiàn)高比特可編程超表面的系統(tǒng)復(fù)雜度。例如，一款2比特的可編程超表面，只要設(shè)計相應(yīng)的時空編碼矩陣，就可以在中心頻率和諧波頻率實現(xiàn)等效的360度相位覆蓋，這是傳統(tǒng)可編程超表面無法實現(xiàn)的，可用于實現(xiàn)波束塑形等一系列實用功能。 本工作得到了國家科技部重點研發(fā)計劃“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題”重點專項“微波毫米波數(shù)字編碼和現(xiàn)場可編程超構(gòu)材料的理論體系與關(guān)鍵技術(shù)”，以及國家自然科學(xué)基金等項目的資助，相關(guān)實驗測試工作在東南大學(xué)毫米波國家重點實驗室完成。

 我院自主研發(fā)的新型無機基復(fù)合吸音材料具有吸聲隔聲性能好，抗強氣流沖擊，耐侯，防水，防火，環(huán)保，美觀，施工、安裝、維護方便等特點，性能與國外的相當(dāng)，價格只有進口價的1/5。

綜述了人工鉀離子通道或運輸載體選擇性設(shè)計及其功能特性，特別是選擇性運輸鉀離子的功能設(shè)計，有助于進一步探究活性結(jié)構(gòu)作為“過濾器”或“門控”蛋白在離子傳輸過程中的動態(tài)過程。綜述指出人工鉀離子通道一般具有以下特征：（i)鉀離子結(jié)合的大環(huán)識別位點。配位后大環(huán)通道獲得的能量可以補償鉀離子脫水后能量損耗。即使體系中存在過量的Na+離子，大環(huán)通道也只識別K+離子。從機理上看，該識別系統(tǒng)具有協(xié)同動態(tài)效應(yīng)，K+離子的增加也協(xié)同驅(qū)使著大環(huán)通道對鉀離子的選擇性增大；（ii)能夠?qū)崿F(xiàn)分子間自組裝的氫鍵供體與受體；(iii)具有可以嵌入疏水雙層膜結(jié)構(gòu)的疏水鏈。       該綜述分析和總結(jié)了該類材料體系中跨膜傳輸鉀離子的機理與機制；總結(jié)了人工設(shè)計自組裝高選擇性鉀離子通道的特征，并對比了一系列的人工鉀離子通道單晶結(jié)構(gòu)特點及其跨膜運輸?shù)奶攸c。

北京工業(yè)大學(xué)電磁防護與檢測研究室開發(fā)出四種類型的電磁防護材料，取得了多項具有自主知識 產(chǎn)權(quán)的科研成果，包括： 近場干擾抑制材料、頻率選擇表面、新型電磁屏蔽材料、電磁波吸收材料 上述材料具體包括：近場干擾抑制貼片、磁耦合隔離薄膜；頻率選擇表面材料及其加工技術(shù)；柔   性電磁屏蔽織物、磁屏蔽薄膜、電磁屏蔽涂料、高導(dǎo)電粉體、導(dǎo)電彈性體；柔性吸波材料、高溫吸波材料。

該綜述系統(tǒng)地總結(jié)了負泊松比材料的最新研究進展，分析了應(yīng)變，微觀結(jié)構(gòu)等調(diào)控材料泊松比的方法。最后闡述了各種功能材料中多種負系數(shù)特性（負泊松比，負熱膨脹以及負壓縮性）以及它們之間可能的共存現(xiàn)象，并提出了負泊松比材料的潛在研究方向和調(diào)控泊松比的新方法。    作為基本的彈性變量，泊松比（Poisson’s ratio）定義為在垂直與加載方向與加載方向之間的形變量比值。它表征了材料在載荷作用下發(fā)生形狀畸變或者體積變形之間的競爭，為衡量材料受力下的彈性形變提供了最基本的度量標準，并在材料和力學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。? 綜述了負泊松比材料的研究進展,包括負泊松比材料理論研究、天然和人工制備，特別是當(dāng)前各類熱門材料（包括生物材料，有機大分子材料，3-D打印材料，金屬有機骨架材料和碳納米管、黑磷以及諸多電子氧化物外延薄膜等低維材料）的負泊松比現(xiàn)象。分析了負泊松比材料所具備的幾何/內(nèi)在晶體結(jié)構(gòu)，確定材料結(jié)構(gòu)-負泊松比特性之間的關(guān)系。探索泊松比隨材料結(jié)構(gòu)和外界環(huán)境（溫度和壓強）的可變性，通過比較各類調(diào)控方式，尋找負泊松比材料，并對未來負泊松比材料的力學(xué)性能研究及應(yīng)用進行了展望。

通過對燒結(jié)鈷鐵氧體進行熱等靜壓燒結(jié)，得到鈷鐵氧體陶瓷材料的樣品內(nèi)部孔隙大大減少，致密度大于 99％；平行方向磁致伸縮系數(shù)絕對值大于 150ppm；磁致伸縮激勵場低于 2000Oe。對鈷鐵氧體磁致伸縮材料進行熱等靜壓處理促進了其在低場高頻磁致伸縮領(lǐng)域的應(yīng)用。通過凝膠注模、磁場取向及常壓燒結(jié)及熱處里工藝，得到的鈷鐵氧體磁致伸縮材料<100>方向取向度大于 40％，致密度大于 99％，垂直取向方向磁致伸縮系數(shù)絕對值大于 300ppm，對應(yīng)的激勵場低于 2000Oe。

研究發(fā)現(xiàn)具有層狀結(jié)構(gòu)的SnSe的二維界面對聲子具有強烈的散射作用 (圖1左)，使得SnSe沿著層間方向具有很低的熱導(dǎo)率，在773K溫度下可達最小理論值 ~ 0.18 W/mK。尋找低熱導(dǎo)率材料和降低熱導(dǎo)率是熱電領(lǐng)域長期以來提高熱電優(yōu)值ZT的有效途徑。在聚焦SnSe層間低熱導(dǎo)率的基礎(chǔ)上，如能在此方向上實現(xiàn)高的電傳輸性能，則可實現(xiàn)高的熱電性能。通過簡化由 Wiedemann-Franz和Pisarenko關(guān)系決定的載流子濃度對ZT值的束縛后，ZT值關(guān)系可簡化為: ，可見提高層間電傳輸性能需同時優(yōu)化載流子遷移率 (m) 和有效質(zhì)量 (m)。 由于SnSe材料在800K溫度點存在一個從Pnma到Cmcm的相變，經(jīng)過同步輻射和變溫TEM實驗測試發(fā)現(xiàn)該相變從600K便開始持續(xù)發(fā)生。利用該持續(xù)相變特性，通過調(diào)整電子摻雜濃度可將輕導(dǎo)帶和重導(dǎo)帶之間經(jīng)歷一個簡并收斂 (增加有效質(zhì)量和減小遷移率) 和退簡并收斂 (減小有效質(zhì)量和增加遷移率) 的過程。利用這一過程，恰好優(yōu)化了遷移率和有效質(zhì)量的乘積 (mm) (圖1中)，使得SnSe在整個溫度范圍內(nèi)都保持較高的電傳輸性能。通過對比電子和空穴摻雜的n型和p型SnSe材料發(fā)現(xiàn)，通過電子摻雜后Sn和Se的p軌道在導(dǎo)帶底會產(chǎn)生電子離域交疊雜化（而在價帶頂則不存在這一現(xiàn)象），使得n型SnSe的電荷密度增大到足以填滿層間空隙，實現(xiàn)了層間電子的隧穿? 本征的SnSe的層狀結(jié)構(gòu)就像一堵墻，可以同時阻礙聲子和載流子 (電子和空穴) 的傳輸。但通過重電子摻雜后，導(dǎo)帶底的電子離域雜化現(xiàn)象增大了電荷密度，在墻內(nèi)和墻之間只為電子量身定制了一條傳輸?shù)乃淼溃鐖D2所示。在大電荷密度的基礎(chǔ)上，加之連續(xù)相變引起的能帶結(jié)構(gòu)變化和晶體對稱性的提高三個主要因素使得SnSe在層間方向表現(xiàn)出優(yōu)異的電傳輸性能，當(dāng)溫度高于700K時，在SnSe的層間方向產(chǎn)生了比層內(nèi)更優(yōu)異的“三維電荷”傳輸效應(yīng)。這種 “二維聲子/三維電荷” 傳輸特點大幅提高了n型SnSe的熱電性能。

化石能源(煤、石油、天然氣等)有限的儲量及不可再生性，已無法滿足人類的能源需求。同時，化石能源大規(guī)模使用產(chǎn)生大量的CO2、SO2、NOx等溫室或有害氣體，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的負面影響。氫是地球上儲量最豐富的元素，具有最高的單位質(zhì)量能量密度(143.0 kJ/g)，且燃燒產(chǎn)物只有水，右圖是一種十分理想的清潔能源載體。下圖是理想的氫循環(huán)系統(tǒng)，其利用太陽能電解水制取氫氣，并將氫氣可逆儲存于固態(tài)儲氫材料，按需要應(yīng)用于燃料電池中。氫氣如何高效存儲被認為是氫能大規(guī)模應(yīng)用最需解決的首要問題。&n