摘要：太空/月球冶金作为月球资源原位利用（ISRU）这一前沿新兴领域的研究热点，已然成为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。上海大学材料科学与工程学院鲁雄刚/邹星礼教授领衔的氢冶金与低碳技术团队在Nature Communications

太空/月球冶金作为月球资源原位利用（ISRU）这一前沿新兴领域的研究热点，已然成为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。上海大学材料科学与工程学院鲁雄刚/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-MxTi3-xO5ceramics towards accessible heat storage"最新研究成果。

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。

面向国家战略需求，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，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。

激光特种冶金及材料制备实验装备(LM-1)

团队创新性地开展了激光真空冶金超快可控合成β/λ-MxTi3-xO5新材料的基础研究，通过第一原理计算、同步辐射原位表征等手段，系统深入探究了其可逆相变机制及调控原理，并提出单轴施压策略，大幅降低相变压力（比文献报道的压力低了十倍以上），实现了β/λ-MxTi3-xO5的低温（351 K~ 371 K）低压（35~40 MPa）可逆相变，且保持高的相变焓值（15.70 J/g–21.78 J/g）。这一突破性进展，不仅为β/λ-MxTi3-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。

激光真空冶金超快可控合成β/λ-MxTi3-xO5及其性能与应用（Nature Communications, 2025, 16, 2443.）

此次研究团队是来自鲁雄刚教授所负责的上海大学氢冶金与低碳技术团队，长期从事低碳/氢冶金、电化学、资源综合利用、能源新材料、激光冶金等领域的科学研究。

团队曾于2006 年主持了国家首个氢能源领域的科技部 863 重大攻关项目：“新型高效副产氢气制备技术研究（2006AA11A189）”和上海市科技攻关重大项目：“冶金过程炉气先进制氢技术研究（07DZ2036）”，项目经费共计4000 万元。团队成员后续先后承担了包括国家863、973及自然科学基金重点项目等国家级、省部级及企业相关项目课题共计80余项，并申报并获批了“上海金属零部件绿色再制造工程技术研究中心”“上海特种铸造工程技术研究中心”，拥有“上海大学氢冶金技术研究与成果转化中心”，大力推进氢冶金研发创新成果的应用示范、产业孵化和工业应用。

团队成员曾获法国科学院“法中奖”、上海市自然科学一等奖、教育部自然科学二等奖、教育部技术进步二等奖、中国金属学会全国冶金先进工作者、魏寿昆青年冶金奖、教育部全国优秀博士论文奖等各级奖项 20 余项。团队已在Nat. Commun.、JACS、Adv. Energy Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Acta Mater.、Nano. Energy 等国内外高水平期刊发表论文约 700 篇。

从理论研究的潜心钻研，到技术突破的攻坚克难、再到实验探索的反复求证。每一个环节都凝聚着上海大学师生的智慧与汗水。未来，上海大学将继续砥砺前行，在挑战与机遇并存的科研领域持续奋进，以扎实的科研成果为科学探索注入澎湃动力，在科研学术道路上绽放出更加耀眼的光芒。

来源：走近科学现场