以材料之深度，拓应用之广度，上善院这样书写“硬核”答卷

一把刀，承载着千年的锻造技艺，在国际赛场展示中国风采；一块电池，寄托着绿色能源的未来，在科研成果产业转化的道路上迈出关键一步。近期，上海大学（浙江）高端装备基础件材料研究院（以下简称“上善院”）连续在传统工艺传承与前沿储能技术领域传来捷报，让我们看看这些“硬核”成果背后的故事。

国际赛场“亮剑”

近日，在tms 2026年年会的锻刀赛现场，一把中国传统样式的刀吸引了全场的目光。

这是来自上海大学代表队的匠心之作。作为中国首支参加该项赛事的高校队伍，登上tms锻刀赛舞台，在与全球26支队伍的激烈角逐中，凭借精湛的工艺与深厚的文化底蕴，一举斩获“工匠之选：历史考究与工艺”特别奖项。

tms（矿物、金属与材料学会）是冶金与材料工程领域最具影响力的国际学术组织之一，其主办的tms年会是全球规模最大的冶金材料综合性学术会议。tms bladesmithing competition（锻刀赛）是tms年会中最具特色的学生实践赛事之一，每两年举办一届，该竞赛将传统铁匠技艺与现代冶金工程结合，要求参赛团队手工锻造（手锤或动力锤）一把刀刃（刀或剑）。

学生锻刀现场

好马配好鞍，好刀需好钢。上海大学锻刀队本次参赛使用的是上海大学高性能钢铁材料团队研发的“欧冶一号”高碳马氏体不锈钢。相关技术报告表明，该材料采用多形合金化原理创新设计成分与工艺，在一定程度上突破了传统刀具钢中“高硬度往往伴随韧性下降”的技术制约，实现了强度、韧性、耐蚀性与功能性的良好统一。团队在龙泉锻造大师郑国荣的指导下，在国际舞台上以钢铁语言展现了中国传统文化与现代科技相结合的无限可能。

值得一提的是，这份荣誉背后有着上善院坚实的专业支撑。2024年，在中国金属学会的指导下，上善院联合阳江合金材料实验室、阳江十八子集团有限公司举办了大云锻刀会，系统测试了39种钢材的锻刀特性，为此次参赛储备了材料、工艺方案及协作经验，实现了从国内基础研究到国际赛事的成功衔接。

2024年大云锻刀会开幕式现场

储能领域“破局”

如果说锻刀是传统技艺的升华，那么铁-空气电池的研发则是面向未来的探索。

在全球迈向清洁能源转型的道路上，储能技术被誉为构建新型电力系统的“压舱石”。上海大学、江苏师范大学与上善院基于近年来在高超纯铁领域的创新研发工作，由上海大学高性能钢铁材料团队董瀚教授牵头组成专项研究团队，在铁-空气电池研发上取得了从材料体系到样机验证的系统性突破，取得了从“不可能”到“可行”的关键突破。

铁-空气电池是一种极具前景的长时储能技术，理论上可实现百小时级储能，成本目标仅为锂电池的十分之一。凭借着理论能量密度高、原材料（铁、空气）储量丰富且成本低廉、水系电解质安全性高、循环寿命长‌等潜在优势，铁-空气电池进入了全球视野。

然而，从理论走向应用面临诸多技术挑战，特别是铁负极的钝化与腐蚀问题、空气正极的催化效率问题以及系统工程化面对的多种难题等。

上善院铁-空气电池样机

研究团队通过系统性攻关，遵循“材料-界面-部件-系统”的研发逻辑，在核心技术环节取得了突破性技术进展，在多个核心技术环节取得突破：

创新性地采用“铁粉-导电剂-粘结剂”的涂膏式多孔电极设计，大幅提升了反应活性面积；

针对析氢难题，通过在电解液中引入硫化物原位生成保护膜，实现了有效抑制；

开发了以铁-氮-碳为核心的非贵金属双功能催化剂，催化性能媲美部分贵金属催化剂；

采用“三明治”电极结构与动态电解液循环系统，成功构建了瓦级铁-空气电池样机，实现了稳定的长时充放电循环。

从古老的“生锈”现象到未来电网的“新型能源调节器”，铁-空气电池的研发承载着中国能源安全和产业转型的双重期待，不仅有望成为破解长时储能难题的一把“新钥匙”，更可能依托中国钢铁冶金优势，在全球能源转型中实现高质量发展，为钢铁产业转型升级开辟巨大“新市场”，一场围绕“铁”的绿色能源革命正在静水深流中积蓄力量。

从锻刀场上的火花四溅，到电池测试台前的精密数据，看似跨越千年的两个场景，却在上善院的科研版图中交汇融合。

“十四五”期间，上海大学（浙江）高端装备基础件材料研究院（以下简称上善院）聚焦国家战略需求，在铁基材料的高纯化、高性能化、创新应用等领域取得了一系列突破性成果。通过以“铁”为核心的材料科学创新，打造从基础研究到产业应用的完整创新链条，在高强韧材料、高纯净材料制备及绿色低碳冶金等方面达到国际先进水平，为我国高端装备制造、国防建设、新能源产业提供了关键基础材料保障，为“十五五”时期高端材料产业的高质量发展奠定了坚实基础。

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未来，上善院将继续秉持“上善若水”的理念，在基础研究与产业应用的田野上深耕细作，让更多上大材料走出实验室，在国家重大需求中发光发热。

【上海大学融媒体中心】

来源：上善院、中国冶金报

责编：周婷南

上观号作者：上海大学