哈工大报讯（航宣/文）近日，我校航天学院复合材料与结构研究所王长国教授与美国布朗大学高华健教授合作研究成果《薄膜/塑性基底的褶皱和棘轮行为：锂电池中固态电解质界面的失稳》（Wrinkling and ratcheting of a thin film on cyclically deforming plastic substrate: mechanical instability of the solid-electrolyte interphase in Li-ion batteries）发表在固体力学领域顶级期刊《固体力学与固体物理学杂志》(Journal of the Mechanics and Physics of Solids,影响因子3.566)上。该论文首次实现了薄膜/塑性基底弹塑性失稳问题的理论建模与求解，揭示了褶皱、棘轮与安定的多模式耦联作用机制。论文第一作者为航天学院2014级博士生刘远鹏，导师为王长国教授，我校为第一完成单位，王长国教授和高华健教授为论文的共同通讯作者。

循环加载下薄膜/塑性基底失稳机制的揭示与分析是薄膜褶皱领域的理论难题之一。该论文打破传统弹性理论框架，首次建立并求解了基底为理想弹塑性的膜基系统的失稳行为，分析了系统弹塑性褶皱、塑性棘轮和安定特性及其耦合作用机制。并以高容量锂电池充放电电极材料耗损问题为背景，首次将电极材料考虑为塑性，建立了高容量电极材料与固态电解质界面的失稳力学理论模型，理论分析了锂电池充电/放电过程中固态电解质界面的失稳和棘轮行为，得到了可以准确预报固态电解质界面失稳和棘轮临界条件的解析公式。研究发现，通过引入具有高刚度和厚度的人造固态电解质界面，并在固态电解质界面中引入拉伸预应力，可以有效预防固态电解质界面在充放电循环过程中的失稳和棘轮，为设计高容量锂电池提供了重要的理论指导。

近年来，王长国教授课题组在国家自然科学基金的持续支持下，围绕薄膜褶皱理论问题开展了系统深入的研究，解决了分叉奇异性、二次皱曲判定、褶皱应变非线性、局部-整体耦联失稳、屈后多态失稳模式转化等系列理论问题，研究成果主要发表于JMPS、IJSS、IJES、IJMS、Carbon、Soft Matter、APL、Nanoscale、P. Roy. Soc. A-Math. Phy.等。

薄膜/塑性基底的多态失稳模式及相图（电极材料与固态电解质界面的失稳）

论文连接：https://doi.org/10.1016/j.jmps.2018.08.006