近日，实验室鲁雄刚/邹星礼教授领衔的氢冶金与低碳技术团队在《Nature Communications》发表题为"Sub-minute synthesis and modulation of β/λ-M_xTi_3-xO₅ ceramics towards accessible heat storage"最新研究成果。

太空/月球冶金是月球资源原位利用（ISRU）前沿新兴领域的研究热点，是保障未来月球科研站/基地建设等深空探测任务可持续发展的关键路径，当前正处于战略机遇期。面向国家战略需求，材料学院鲁雄刚教授在国内较早地布局开展了太空/月球冶金技术相关的基础研究，团队青年教师李光石副教授自主设计搭建了激光特种冶金及材料制备实验装备（图1），并在激光超快制备新材料（Nature Communications, 2025, 16, 2443.）、激光区域熔炼提纯（Vacuum, 2024, 230: 113733.）、激光热解闪速炼铁（Vacuum, 2024, 230,113690）、激光热解制氧（Vacuum, 2023, 218, 112628）等领域取得系列科研成果。

图1. 激光特种冶金及材料制备实验装备(LM-1)

研究团队基于自主设计搭建了激光特种冶金及材料制备实验平台，创新性地开展了激光真空冶金超快可控合成β/λ-M_xTi_3-xO₅新材料的基础研究（图2）。通过第一原理计算、同步辐射原位表征等，系统研究了β/λ-M_xTi_3-xO₅的可逆相变机制及其调控原理；进一步地，还提出了单轴施压的新策略，使得相变压力大幅度降低（比文献报道的压力低了十倍以上），实现了β/λ-M_xTi_3-xO₅的低温（351 K~ 371 K）低压（35~40 MPa）可逆相变，同时保持了高的相变焓值（15.70 J/g–21.78 J/g）。这一重要突破不仅为β/λ-M_xTi_3-xO₅在工业低温废热利用领域的工程应用提供了理论基础和技术支撑，还为未来月球科研站/基地的热能管理提供了一种全新的资源能源原位利用解决方案。

图2. 激光真空冶金超快可控合成β/λ-M_xTi_3-xO₅及其性能与应用（Nature Communications, 2025, 16, 2443.）

该研究由上海大学、中国科学院上海应用物理研究所和高能物理研究所共同完成。上海大学为第一完成单位和通讯单位。该研究得到了国家重点研发计划项目（2023YFB3712401、2022YFC2906100）、国家自然科学基金委重点/面上/青年项目（52334009、52374307、52004157、52304331）以及上海市科委项目（22ZR1423300、21DZ1208900、20230545）等的资助。