《科学通报》2026年4月上旬刊（“固态电解质专题”）| 文章速递|动力学|固体|固态电解质|离子|科学通报|聚合物

封面图以NASICON型电解质骨架保留的锂钠离子交换为例, 借由离子交换过程中的结构延续与离子重构, 展现固态电解质在组成设计与结构优化中的重要科学内涵. 详见段莹莹等人文.

悦读科学

冰期消失的大气CO2藏到了哪里?——来自南大洋深海的新线索

黄璜, 于际民

终结“数据孤岛”: AlphaEarth重构地球智能数据底座

夏永奇, 冉有华, 李新

新型人工非范德华超晶格实现超高电导率和优异电磁屏蔽性能

赵麒, 杨树斌

固态电解质专题

编者按

固态电解质: 全固态电池的核心突破与发展展望

黄富强

进展

机器学习辅助的固体电解质离子输运机制研究进展

徐靖卓, 陈熙卓, 庞越鹏, 郑时有

本文首先介绍了现有固体电解质的离子输运性质和机制, 并阐述了机器学习在材料科学中的研究范式, 包括核心算法、数据库及描述符; 随后从实验数据驱动和理论计算驱动两个方面, 系统总结了机器学习如何加速高性能固体电解质的筛选与设计, 并展望了未来的发展方向.

电解液设计: 超越Debye-Hückel理论的新进展

李清源, 张昊, 徐吉健

本文突破传统电化学理论局限, 提出“液态马德隆势”新框架, 揭示电解液中电极电势的重构机制. 阐述离子对网络构建、溶剂分子设计与锂盐分子工程协同优化策略, 结合机器学习与原位表征技术, 建立电解液理性设计新范式,为高能量密度电池开发奠定科学基础.

硫化物基固态锂金属电池负极界面工程的研究进展

魏君, 陈楠, 陈人杰

硫化物基固态锂金属电池因其高能量密度和优异的安全性而备受关注, 但负极界面不稳定性严重阻碍了其发展.本文系统讨论了硫化物基固态锂金属电池中的失效机制对于负极界面恶化的影响, 并综述了当前优化策略的研究进展, 为其相关研究提供更加全面的参考.

段莹莹, 梁一林, 陈俊超, 张果泰, 吴艺弘, 汤卫平, 孙淑英

本文系统综述复合固态电解质研究进展, 聚焦多相协同设计突破单独单组分材料局限. 主要介绍填充结构(填料形态离子渗流路径)、层状结构(分区适配电极)两类结构, 协同解决高离子电导率、机械强度与界面兼容性等核心问题. 展望了材料创新未来方向, 为全固态电池产业化提供理论支撑.

评述

动态键驱动的自修复聚合物电解质: 分子结构设计与表征分析

林文杰, 高强, 陈岱岱, 张峰华, 卞海林, 黄丹茹, 裴非, 黄云辉

动态键驱动的自愈合聚合物电解质(SHPEs)通过可逆动态键断裂重组机制, 突破传统聚合物电解质机械损伤修复与界面稳定的技术瓶颈. 本综述旨在从动态键的分子结构设计和自修复表征分析技术两方面出发, 为自修复聚合物电解质的设计和优化提供指导.

无机固态电解质中的晶格动力学行为

官朝红, 蔡任宇, 余湛, 符予成, 欧阳润昕, 朱虹

本文系统综述了晶格动力学方法在无机固态电解质多性能协同设计中的研究进展. 晶格动力学从原子尺度揭示了稳定性与离子扩散的内在机制, 为实现协同性能提升提供了新途径. 文章展望了机器学习辅助的晶格动力学研究,为电解质设计提供了创新思路.

孙德业, 胡磊, 张增奇, 韩鹏献, 马君, 董杉木, 崔光磊

硫化物固态电解质膜的制备技术对于加快实现全固态锂电池的应用至关重要. 本文深入剖析了硫化物固态电解质膜的湿法和干法制备技术, 分析了两种技术各自面临的挑战与解决策略, 并对两种技术的发展方向进行了展望, 这为促进全固态电池发展提供了重要思路.

王楠, 赵宁, 郭向欣

本综述聚焦于超薄固态电解质在高能量密度全固态锂电池中的研究进展, 系统梳理了氧化物、硫化物及复合电解质三大体系的材料特性、制备工艺及界面优化策略, 分析电解质在性能提升与应用中的关键挑战与发展趋势, 为实现高能量密度固态电池的产业化提供参考.

任义, 李志勇, 付佳龙, 刘帅, 郭新

高安全性的固态电池被广泛视为下一代能源存储技术,全球主要国家和地区正加速推进其基础研究与产业化进程.本文系统总结了聚合物基固态锂离子电池的产业化进展, 深入分析核心技术难题及应对策略, 展望未来发展趋势,旨在为新一代锂电技术的创新与应用提供参考.

“2024年度中国科学十大进展”解读

观点

手性引力子模在分数量子霍尔效应中的实验观测

杜瑞瑞

本文介绍了南京大学团队及其合作者在分数量子霍尔效应中实验观测到手性引力子模的突破性进展. 研究以砷化镓量子阱为平台, 利用极低温强磁场下的共振非弹性偏振光散射技术, 揭示了手性引力子作为集体激发的新型准粒子. 这一发现不仅为量子引力子在凝聚态系统中的研究开辟了新路径, 也为理解几何在分数量子霍尔效应中的作用及其与广义相对论和量子力学的统一提供了实验依据.

基于聚结型能量转换器的锕系辐射光伏微核电池

王殳凹, 马余刚

微核电池凭借核衰变供能, 具有超长寿命与极强环境适应性, 是深空、深海等极端场景的理想微能源. 然而,传统辐射光伏微核电池因“放射源-闪烁体-光伏电池”堆叠架构存在严重的能量自吸收问题, 导致转换效率极低. 2024年, 我国科研团队提出“聚结型能量转换器”架构, 通过在分子级别耦合锕系核素与闪烁体, 从根本上抑制了自吸收效应. 该技术将衰变能转化为光能的效率提升近8000倍, 并实现了创纪录的总能量转换效率.

香山科学会议专栏

观点

冰巨星环绕探测任务设想

杨孟飞, 王赤, 高峰, 白梵露, 李晖, 王宇贤, 孟文沁, 王彤

冰巨星及其卫星蕴含着巨大的科学价值, 开展环绕探测将填补空间物理、空间天文和行星科学等方面的诸多空白,有助于解决太阳系形成与演化、宇宙起源和生命起源等重大基础科学问题. 本文提出了可行的冰巨星环绕探测任务设想和亟需攻关的关键技术, 可为后续冰巨星环绕探测任务的论证工作提供有益的参考.

评述

生命科学

薛梓鑫, 杜春梅

链霉菌抗生素的合成过程受复杂调控网络的控制. 本文系统梳理了AfsR-AfsS双组分系统在不同链霉菌中调控抗生素合成的多种模式和分子机制. 从结构域构成出发,阐明了其参与抗生素合成、应激响应和分化发育等细胞过程的重要调控地位, 强调了靶向该系统通路可以提升特定抗生素的产量和发现新抗生素.

姚苏宸, 单骥, 胡理, 吕雪靖

随着人工智能的快速发展, 人机协作日益普及, 深刻改变了社会互动模式. 本文梳理合作研究的经典范式, 提出涵盖策略构建、行为执行和结果评估与学习的三阶段合作框架, 比较人际与人机合作在行为模式和机制上的异同,为优化人机协作提出多维建议.

医学科学

徐苗苗, 闫冰, 刘颖, 王成硕

本文系统梳理空气微塑料的检测方法及吸入暴露特征, 揭示不同类别微塑料对呼吸系统过敏性疾病的多重影响.重点解析其对气道屏障破坏、炎症激活、免疫细胞功能及鼻腔微生物群调控的作用机制, 为理解致敏过程与指导环境健康防控提供科学依据.

论文

医学科学

马欢欢, 王红娟, 陈欢, 侯宏卫, 胡清源

该研究借助DSS诱导的小鼠结肠炎模型, 揭示了烟碱和槲皮素组合的作用机制: (1) 逆转临床和组织病理学损伤;(2) 通过改善肠道菌群-代谢物轴, 丰富有益菌群、抑制促炎菌群, 并部分恢复短链脂肪酸水平; (3)通过上调ZO-1/MUC2表达, 增强肠屏障完整性; (4) 主要抑制PI3K/AKT和NF-κB信号通路, 显著缓解溃疡性结肠炎.

整合多肿瘤生物标志物速度分析和机器学习的肺结节恶性转化早期检测: 一项中国人群的大队列研究

刘铭涛, 刘雨婷, 胡海圣, 程章恺, 郑月影, 廖慧昭, 方艳婷, 王清, 刘思彤, 潘庆军, 郑佩燕, 孙宝清

本研究整合多肿瘤生物标志物速度分析与机器学习, 在中国12459人的大队列中开发了生物标志物速度指数(BVI).BVI通过动态监测血清标志物变化, 较传统静态方法提前5.8个月识别肺结节恶性转化(AUC0.892), 联合两阶段算法可提升敏感性至95.8%, 减少不必要检查, 为肺癌早期筛查提供创新动态框架.

材料科学与工程

简易可控合成中空多孔Co3O4/CeO2纳米笼作为p-n结杂化材料以增强CO气敏性

苏琳琳, 何杨, 刘杭松, 卢龙, 陈超, 徐敏, 杨刚, 龙琭璐

面向工业废气与密闭空间CO监测需求, 本研究采用ZIF-67模板法简易制备中空多孔p-n异质结Co3O4/CeO2材料.该策略同步实现形貌构筑与异质结优化, 突破传统半导体传感器性能瓶颈. 所获材料凭借中空结构加速气体扩散与精准调控的p-n协同效应, 显著提升CO响应灵敏度, 为高性能金属氧化物传感器设计提供了新思路

《科学通报》是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性中文学术期刊，致力于快速报道自然科学各学科基础理论和应用研究的最新研究动态、消息、进展, 点评研究动态和学科发展趋势。